Eljárások és eszközök kémiai technológiai
8.5. Mechanikus aktiválás diszpergálódó szilárd anyagok
8.5.1. A lényege mechanikai aktiválási anyagok és azok végfelhasználás
Finom és szuperfinom őrlés mindig növekedése kíséri a szabad margin (belső és felület) az energia a földi termék. Ez az energia lehet sikeresen alkalmazható hatékonyságának növelése downstream folyamatok (kémiai reakciók felgyorsítása, behajtásának javítására értékes komponenseket, új anyagok, és így tovább. O.). Jelentős érdeklődés mechanikus módszereket a gyorsulás kémiai reakciók, különösen közötti szilárd, kezdett kialakulni a késő XIX. DI Mengyelejev közötti reakciók tanulmányozására szilárd, rámutatott, hogy „szükség van, amennyire csak lehetséges finomra kell őrölni, és keverjük őket össze. Ezzel kölcsönhatás jelentősen felgyorsult „[86].
Szerint a meghatározás akadémikus Rebinder amelyek aktívan részt mechanokémiai reakciók kísérő zúzás eljárások „mechanokémiai cél, hogy használni kémiai vagy megelőzésére azokat a reakciókat, amelyek okozott vagy gyorsított mechanikai aktiválás.”
Különösen érdekes az a mechanikai aktiválás szilárd anyagok és reakciók részvételük, mivel megállapították, hogy része a mechanikai energiát a szilárd test idején aktiválás megemészteni őket formájában egy új felület, egyenes és pont hibák. Továbbá az is ismert, hogy a kémiai tulajdonságai a kristályok jelenléte határozza meg a hibák, azok természetének és koncentrációjának. A rendszer segítségével a mechanikai aktiválás nem tudja használni számos fizikai kémia jelenségek szilárd anyagok magas terhelési ráta. Ezek közé tartoznak: a változások a szerkezetben a szilárd anyagok; gyorsuló diffúziós folyamatok során képlékeny; képződését aktív centrumok a frissen kialakult felület; előfordulása impulzusok magas helyi hőmérséklet és nyomás, és így tovább. e. az első alkalommal a használata ezen hatások elérte kémia tanulmányozó kutatók hatását lökéshullámok és a magas nyomást nyírási deformáció a tulajdonságairól szárazanyag. Azonban, ezek a hatások is kapunk a őrlőberendezéssel, hogy egy gyakorlati szempontból, megfelelőbb és megvalósítható, különösen a folyamatos eljárások. Ennek eredményeként javulás a berendezés megjelent gépek nagy intenzitású energiaellátás és a szerepe ezeknek a hatásoknak az őrlés során jelentősen nőtt.
A műszaki alapja a munka terén az ultra-finom csiszolás egy nagy sebességű köszörülés gép. A kompakt és nagy sebességű, a nagyfrekvenciás hatásokat rá az anyag neve és nagy energiasűrűségű egységnyi hasznos térfogat, dolgozó sokk és egy horzsolhatják művelet, ez a technika lehetővé teszi, hogy tanulmányozza és a gyakorlat hatásai miatt mikronizálással anyagok.
Ismeretes, hogy egy anyag egy finoman eloszlatott állapotban jellemzi nem egészen szokatlan tulajdonságaik - válnak több reakcióképes, gyorsan, néha robbanásszerűen reagálnak más anyagokkal alacsonyabb hőmérsékleteken olvadnak, jobb Szinterezett ad erősebb specifikációk, stb változása tulajdonságok .. anyagok őröljük, néha olyan jelentős, hogy az irodalomban termodinamikai paraméterek anyagok zúzás után (például, MgO és MgO finom kristályos).
Hasonlóképpen, ismert, hogy az anyag megváltoztatja annak összetételében vagy szerkezetében az intézkedés alapján a mechanikai erők. Például, a halogenidek higany elbomolhat eldörzsölés egy mozsárban kialakítunk egy fém, szilícium-dioxid reakcióba lép a mésszel, sárga higany-oxid átalakul a vörös módosítás stb Egy példája a kémiai reakciók által kezdeményezett súrlódás, - .. begyújtása a gyufafej vagy robbanás jodid arzén enyhe Smetanin madár toll meg egy sima acéllemez.
Tehát egy tisztán fizikai folyamatok dörzsölés vagy őrlés alkalmazásával kapcsolatos mechanikai erőket, vált oka kémiai reakciók vagy módosítani a reaktivitás a szilárd anyagok.
W. Ostwald 1887 be, hogy a szakirodalomban a „mechanokémiai” képződik a ugyanúgy, mint a „fotokémia” vagy „elektrokémia”. Ezek a nevek tükrözik okozati függése a kémiai reakció az eljárás megindításáról.
Egy új fejlődési szakaszában a mechanokémiai szervetlen anyagok társított Advent a nagy energiájú törzs köszörülés technológia és az ipar növekedése a kereslet a finom anyagok. Modern tudományos irány a tanulmányi és a finom rendszerek és a fizikai-kémiai folyamatok okozta diszperziós létrehozott művek számos vezető tudós: VV Boldyrev, BV Deryagina, NA Féreglyuk VD Kuznetsova, PA Rehbinder, AN Frumkin, ED Shchukin és mások. A kutatás alapját képezte a modern tudományos elképzelések a különleges anyagok tulajdonságait eredő diszperziós állapotban.
Számtalan fizikai jelenségek kísérő ütés vagy súrlódási válnak, végül, a kémiai jelenségek. Hatás és súrlódási - a fő módszerek a mechanikai hatást gyakorol a szilárd köszörülés közben. Ezek hatására a következő fizikai jelenségek [87]:
kezdeményezi a kibocsátott elektromágneses hullámok széles tartományban;
hőt termelnek okozva melegítjük az anyagot őrlendő;
serkentik a kibocsátott elektronok és hozzon létre egy potenciális különbség;
megszakításához vezet a folytonosság az anyag, és növeli a szabad felületén az anyag;
indukálnak rugalmas és képlékeny alakváltozás (relaxációs visszamaradt feszültségek és deformációk szilárd anyagok alacsony hőmérsékleten következik be elég lassan ahhoz, és így, az anyag hatásának vetjük alá mechanikai erők, egy ideig tűréshatárt „felesleges” energia);
torzítják a kristályrács az ásványi anyagok, vagy az oka ponthibák és ficam lineáris csapágy megfelelő ellátásának „felesleges” energia;
keresztül csiszolóanyag diszkontinuitást töréséhez vezethet a kémiai kötések anyag (képződik kompenzálatlan e kémiai kötéseket, vagy a szabad gyökök árrés „felesleges” energia).
Fizikai és kémiai jelenségek által okozott mechanikai hatást gyakorol a szilárd, különösen jelentősek a csiszoló anyagok. Modern ötletek a belső természetét mechanokémiai transzformációk anyagok, amikor finom csiszolási alapul koncepciója aktiválása a szilárd reagensek mechanikai erők (mechanokémiai aktiválás, mechanikus aktiválás). A „mechanikai aktiválás” vezették be a szakirodalom A. Smekalov. Ez a folyamat úgy definiáljuk, mint egy változás energia állapotban, fizikai szerkezete és kémiai tulajdonságai az ásványi anyagok hatása alatt mechanikai erők a diszpergálás során, az energia állapotváltoztatási tárgya egy heterofázisos rendszer, szilárd komponenseket, amelyeket mechanikai feszültség alá kerülnek. Bevezetés a meghatározása a mechanikai aktivációs rendszer energia állapot megnyitja a lehetőséget a matematikai kifejezés és mennyiségi aktiválás: mechanoactivation számszerűen egyenlő a változás a szabad energia a rendszer az intézkedés alapján a mechanikai erők.
Az egyik legfontosabb rendelkezései az, hogy lehet mechanikus aktiválás nélkül pihék, de nem lehet aktiválni nélkül aprítás. Ebből következik, hogy az első, lehetetlen, hogy osztja a csiszolás és aktiválás: aktiválását bármelyik őrlés, mint a hatása alatt a külső erők az energiaellátás nagyobb aprított anyag legalább növelésével a felületi energia; Másodszor, minden köszörülés berendezés mehanoaktivatorom.
A hatás a részecskeméret a zúzott anyag az ő fizikai állapota és kémiai tulajdonságokat nem lehet figyelmen kívül hagyni. Érvelés absztrakt képviseli egy másik fajta köszörülés, amelyben az anyag megsemmisül szigorúan kristálytani síkok, és így nem hoz létre hibák a kristályrács, és nem marad a részecskék maradó feszültségek. Még egy ilyen őrlés van egy bizonyos határt, hogy a részecskeméret, amelynél változások történnek elkerülhetetlenül őrölt anyag. Amint a keresztirányú méretei a részecskék összemérhető lesz rácsparamétereket, így ha a kristályos anyagot megváltoztatják szerkezetüket, visszamaradó kristályos test, de kisebb rácsparamétereket, vagy átalakul egy amorf anyag energia elnyelését, egyenlő a kristályrács energia, akár történik megsemmisülése anyag (mehanoliz , a mechanikai repedezés, disszociáció és m. o.). Tapasztalat Szuperfinom köszörülési ásványi anyagok bolygókerekes malmok azt jelzi, hogy mélyreható változás a kiindulási anyagban végezzük a részecskeméret százszor nagyobb, mint a kristályrács paramétereit [87].
Gondoskodás léptéktényező azt sugallja, hogy a részecskeméret, amikor diszpergált ásványi anyagok egyik oka mélyreható változásokat anyagok mellett egyéb tényezők, mint például a rács hibák és maradék feszültségek. Emellett lehetőséget ad arra, hogy meghatározza a határok között, finom és ultrafinom őrlés. Porlasztó kell feltételezni egy diszperziós fok, amelyben a még nem figyeltek mélyreható változásokat a szerkezete és elemi összetétele a kiindulási anyag. Amikor legfinomabb őrlési ásványi anyag forrás megszűnik az eredeti kémiai szerkezetének vagy összetételének, a fejlődő új anyag különböző tulajdonságait, szerkezetét és az elemi összetétel még.
Egyes kutatók magyarázza a fizikai és kémiai jelenségek során bekövetkező mechanikai megsemmisítése szilárd anyagok, a hullám természete mind a pusztítás és kémiai folyamatok által kezdeményezett megsértése egy szilárd test a folytonosság. Destruction alatt gyenge, de ismétlődő impulzusokat mechanikai szilárdságot tekintik hozzáadásával fázisú-nyújtás kompressziós hullámok keletkező ütközési vagy dörzsölési.
A kapott hullám törés mechanizmus származhat következményei:
károkat okozhat tetszőlegesen kicsi impulzus mechanikai hatás, sem elérő rugalmassági határ, de gyakran követik egymást;
megsemmisítés történhet önkényesen távol az alkalmazás helyétől mechanikai erők, de a legvalószínűbb, a határait a homogenitás az anyag, a határokat a tükröződés és fénytörés hullámok;
feltételeket a megsemmisítése szilárd határozza meg a törvényi sztochasztikus ingadozások ebben az esetben döntő szerepet játszanak.
Aktiválása az őrlés, mint egy új módja annak, hogy felgyorsítsa a fizikai és kémiai folyamatok egyre szélesebb körben használják. Ez már ki a kereteket laboratóriumi és használt eszközeként gyorsuló folyamat vagy olyan módon, hogy csökkentsék a technológiai paraméterek ásványi nyersanyagok feldolgozási mód. Az egyetlen akadálya, hogy a széles körben elterjedt használata ásványok aktiválódik, ha csiszolás hiánya megbízható tömegtermelés a nagy teljesítményű készülékek - mechanokémiai aktivátorok vagy aktivátor-aprító.
Aktiválás ásványi őrlés sikeresen alkalmazott szén technológiák, hogy fokozzák hidrometallurgiai, a műtrágyák előállítása, építőanyagok, kompozit keverékek és t. D.; Ez megnyitja kilátások a másodlagos feldolgozás az ásványi nyersanyagok raktározták a guba, javítja a komplex és racionális felhasználása az ásványi erőforrások, valamint a gyengülő káros hatásainak iparnak a környezetre.
A legígéretesebb használatát aktiválás csiszolási folyamat kilúgozás, extrahálás, és szelektív oldódás a bruttó anyagok. Removal korlátozó eljárás lehetővé teszi több szakaszban, hogy gyorsítsa átadása a szilárd komponenseket oldott állapotban. Energia aktiválás költségeket kompenzálja idő- és teljesebb kitermelését oldható komponenseket.
Egy másik ígéretes alkalmazás aktiválását csiszolás - előállítása összetett keverékek. Kompozit keverékek széles körben használják a különböző iparágakban. Ezek képzett szakaszos előtt piroprotsessami; előállításához használt a pressporoshkov; előállításához használt szilárd oldatok egyéb célra vagy katalizátorok; alapján munkájukat a kerámia ipar használják őket: az előkészítés a föld fluxusok; fedezésére az elektródák; szintereit alkatrészek lyukasztó, ragasztóanyagok és m. o.
Aktiválása csiszolás kell találni használatát foglalkozik a komplex hasznosítása az ásványi nyersanyagok és káros hatásainak csökkentését ipari termékek feldolgozására a környezetre. Különösen ez lehet: a kihasználtság a termelés és megszüntetése meddőhányók; szennyvíztisztítás capture aktivált felületére (vagy káros) komponensek; megnemesítője tőzeg, a szén és a olajpala az égés előtt az egyidejű kinyerésére fémek, kén és egyéb értékes komponensek; cseréje pörköléssel szulfid koncentrátumok és az arzén Bezobzhigovye alapuló eljárást mechanikus aktiválás.
Aktiválás őrléssel, nyilvánvalóan tovább kell fejleszteni egy új módszert a kémiai szintézisét szervetlen anyagok.
Végül, köszörülés aktiváció lehet az alapja egy alapvetően új technológiai folyamatok, a segédüzemi válik a fő és alapvető.
Aktiválása az új őrlési folyamat intenzívebbé fizikai folyamatokat kell a megfelelő technikai eszközök. Ez létrehozását igényli aktivátorok chopper laboratóriumi és ipari típusok tanulmányozása és gyakorlati alkalmazása kapcsolódó hatások a diszperzió, valamint a tömegtermelés mehanoaktivatorov kifejezetten hogy felgyorsítsa azoknak vagy más folyamatok.