Những thay đổi vật lý và hóa học của bột quặng phi kim loại sau khi nghiền siêu mịn là gì?

Quá trình nghiền thành bột siêu mịn không chỉ là quá trình giảm kích thước hạt. Khi vật liệu được nghiền bằng lực cơ học, sự giảm kích thước hạt đi kèm với những thay đổi khác nhau về cấu trúc tinh thể và tính chất lý hóa của vật liệu nghiền. Sự thay đổi này không đáng kể đối với quá trình nghiền tương đối thô, còn đối với quá trình nghiền siêu mịn, do thời gian nghiền dài, cường độ nghiền cao và kích thước hạt vật liệu được nghiền đến mức micromet hoặc nhỏ hơn nên những thay đổi này xảy ra đáng kể. trong các quy trình và điều kiện nghiền nhất định.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hiện tượng cơ hóa nêu trên sẽ xuất hiện rõ rệt hoặc chỉ được phát hiện trong quá trình nghiền siêu mịn hoặc nghiền siêu mịn. Điều này là do nghiền siêu mịn là hoạt động tiêu thụ năng lượng cao trên một đơn vị sản phẩm nghiền, cường độ lực cơ học mạnh, thời gian nghiền vật liệu dài, diện tích bề mặt riêng và năng lượng bề mặt của vật liệu nghiền lớn.

1. Biến đổi cấu trúc tinh thể

Trong quá trình nghiền siêu mịn, do lực cơ học mạnh và bền bỉ, vật liệu dạng bột bị biến dạng mạng tinh thể ở các mức độ khác nhau, kích thước hạt nhỏ dần, cấu trúc trở nên rối loạn, trên bề mặt hình thành các chất vô định hình hoặc không kết tinh, và thậm chí cả chuyển đổi đa tinh thể.

Những thay đổi này có thể được phát hiện bằng nhiễu xạ tia X, quang phổ hồng ngoại, cộng hưởng từ hạt nhân, cộng hưởng thuận từ điện tử và phép đo nhiệt lượng vi sai.

2. Biến đổi tính chất lý hóa

Do kích hoạt cơ học, các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu như hòa tan, thiêu kết, hấp phụ và phản ứng, hiệu suất hydrat hóa, hiệu suất trao đổi cation và tính chất điện bề mặt sẽ thay đổi ở các mức độ khác nhau sau khi mài mịn hoặc mài siêu mịn.

(1) Độ hòa tan

Tốc độ hòa tan của bột thạch anh, canxit, cassiterit, corundum, bauxite, cromit, magnetit, galen, titanit, tro núi lửa, cao lanh, v.v. trong axit vô cơ sau khi nghiền mịn hoặc nghiền siêu mịn và độ hòa tan tăng lên.

(2) Hiệu suất thiêu kết

Có hai loại thay đổi chính về tính chất nhiệt của vật liệu do mài mịn hoặc mài siêu mịn:

Một là do sự gia tăng độ phân tán của vật liệu, phản ứng ở trạng thái rắn trở nên dễ dàng hơn, nhiệt độ thiêu kết của sản phẩm giảm và tính chất cơ học của sản phẩm cũng được cải thiện. Ví dụ, sau khi dolomite được nghiền mịn trong máy nghiền rung, nhiệt độ thiêu kết của vật liệu chịu lửa được điều chế bằng nó giảm 375-573K và các tính chất cơ học của vật liệu được cải thiện.

Thứ hai là sự thay đổi cấu trúc tinh thể và sự biến dạng dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ chuyển pha tinh thể. Ví dụ, nhiệt độ biến đổi của thạch anh alpha thành thạch anh beta và cristobalit và của canxit thành aragonit đều được thay đổi bằng cách mài siêu mịn.

(3) Khả năng trao đổi cation

Một số khoáng chất silicat, đặc biệt là một số khoáng sét như bentonit và cao lanh, khả năng trao đổi cation sau khi nghiền mịn hoặc nghiền siêu mịn có sự thay đổi rõ rệt.

Sau khi nghiền trong một thời gian nhất định, khả năng trao đổi ion và khả năng thay thế của cao lanh đều tăng lên, cho thấy số lượng cation trao đổi tăng lên.

Ngoài bentonit, cao lanh và zeolit, khả năng trao đổi ion của các loại khác như hoạt thạch, đất sét chịu lửa và mica cũng thay đổi ở các mức độ khác nhau sau khi nghiền mịn hoặc nghiền siêu mịn.

(4) Hiệu suất hydrat hóa và khả năng phản ứng

Khả năng phản ứng của vật liệu canxi hydroxit có thể được cải thiện bằng cách nghiền mịn, điều này rất quan trọng trong việc chuẩn bị vật liệu xây dựng. Bởi vì những vật liệu này trơ hoặc không đủ hoạt tính để hydrat hóa.

(5) Điện

Mài mịn hoặc siêu mịn cũng ảnh hưởng đến tính chất điện và điện môi bề mặt của khoáng vật. Ví dụ, sau khi đập và nghiền biotit, điểm đẳng điện và điện thế zeta bề mặt (điện thế Zeta) của nó đều thay đổi.

(6) Mật độ

Zeolit tự nhiên (chủ yếu bao gồm clinoptilolite, mordenite và thạch anh) và zeolit tổng hợp (chủ yếu là mordenite) được nghiền trong máy nghiền bi hành tinh và mật độ của hai loại zeolit thay đổi khác nhau.

(7) Tính chất của huyền phù đất sét và hydrogel

Nghiền ướt cải thiện độ dẻo của đất sét và độ bền uốn khô. Ngược lại, nghiền khô làm tăng độ dẻo và độ bền uốn khô của vật liệu trong thời gian ngắn, nhưng có xu hướng giảm khi kéo dài thời gian nghiền.