— замедляет процесс обратного агрегатирования частиц дисперсной фазы за счет водореагентных энергокомпенсаций на вновь образующихся поверхностях.
Очевидно, что величина энергонапряженности внешнего механического воздействия на систему в ходе активации должна быть достаточной для создания деформационных дефектов и разрыва химических связей с образованием на поверхности минерала активных центров [ 1,2 ]. А поскольку вновь образованная поверхность в огромной степени подвержена физико-химическому влиянию дисперсной среды и межатомным взаимодействиям, это обстоятельство предопределяет обязательное участие реагентов в ходе механо-активации. Таким образом, не возникает сомнений, что механическое диспергирование следует рассматривать как механо-физико-химический процесс глубина и характер протекания которого при обработке глинистого сырья определяется энергонапряженностью оборудования в котором производится активация.
По нашим предположениям в процессе механо-активации энергия оборудования передается дисперсной системе за счет аккумулирования кинетической энергии частицами дисперсионной фазы.
КПД процесса
определяется соотношением
где Е,Е0 — кинетическая энергия твердого тела воздействующего на материал и кинетическая энергия обработанных твердых частиц систем.
k — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств суспензии и характеристик минерала.
Реагенты в данном случае выполняют функции адсорбционного понижения прочности суспензии и адсорбанта, придающего суспензии требуемое свойство. А степень его влияния зависит от физико-химических свойств и концентрации. В частности адсорбционное понижение прочности характеризуется уравнением, аналогичным уравнению Люнгмюра
, где DВ — наибольшее понижение
прочности при полном насыщении адсорбционного слоя;
С — концентрация адсорбанта;
a — константа.
Учитывая вышеизложенное для исследования возможностей механоактивации бентонитового сырья при обработке суспензий глинистого минерала был использован высокоскоростной лопастной миксер, позволяющий создавать высокую кинетическую энергию воздействия на систему с помощью ударных нагрузок при высоких скоростях. Было предположено, что эффективность механо-активации в данном случае будет зависеть от кинетики удара, частоты ударов и времени воздействия на систему.
Исследования проводились на водной суспензии с 33% содержанием дисперсной фазы бентонитовой глины Дашуковского карьера, а также суспензиях модифицированных анионоактивными водорастворимыми полимерами «полиакрилонитрил» (ПАН) и «лигнопол» (сополимер акрилонитрильной группы с привитым лигносульфонатом). Реагенты вводились в суспензию в растворенном в воде состоянии при затворении глины. Суспензия приготавливалась в течение 5 мин. В интервале частот перемешивания от 2,5 до 13,2 тыс.об/мин. Оценка влияния проводилась по изменению статической прочности и вязкости системы. Статическая прочность определялась усилием отрыва кварцевого кольца от поверхности суспензии.
Анализ полученных результатов рис.1,2 позволяет сделать вывод о том, что определяющими факторами эффективности процесса механоактиваци в данном случае является частота ударов лопасти при фиксированной кинетике удара и физико-химические свойства дисперсной среды. Как видно на графиках в суспензиях где отсутствуют реагентные добавки реалогические характеристики значительно ниже и при энергонапряжености воздействия выше соответствующей 7,5 тыс. об/мин. снижаются во времени. По нашему предположению это объясняется возникновением эффекта последствия. При снятии нагрузки с системы микротрещины, возникшие в результате механического воздействия стремятся сомкнуться под действием сил сцепления начиная с тупиковых концов. В виду слабой связи с поверхностью минерала последний вытесняет таким образом обратимо отсарбированные молекул воды тем самым вызывая процесс агрегации. В суспензиях содержащих ПАН и лигнопол эффект последствия отсутствует либо выражен в значительно меньшей степени ввиду образования дополнительных химических связей с молекулой полимера и его высокой молекулярной массой, обеспечивающей более сильную связь с вновь образованной поверхностью. Последующий рост статической прочности структуры (кривая) для суспензий модифицированных лигнополом можно объяснить протеканием процессов структурирования диффузных слоев и значительной гидротацией, вызванной присутствием обменного натрия.
Варьирование временным фактором механического воздействия на систему не выявило ни каких изменений в ее реологии при увеличении времени обработки свыше пяти минут. Исследуя узкий временной интервал до 5 минут механического воздействия также не удалось выявить установившиеся закономерности. Стабильные реологические характеристики выявлялись в интервале 3—5 минут.
Наблюдаемый в интервале частот ( ) более резкий рост проочности структуры и ее вязкости объясняется увеличением кинетики воздействия на систему. При таких частотах перемешивания визуально наблюдается захват воздуха в суспензию в результате чего уменьшается гидростатическое сопротивление удару, ведущее к резкому увеличению его кинетики
Обобщая все вышеизложенное можно констатировать что процесс механического диспергирования и физико-химического взаимодействия глинистого минерала с дисперсной средой влечет за собой глубокие физико-химические изменения строения и энергетики поверхности и кристаллической структуры минерала. В связи с этим обозначается два взаимосочетающихся пути регулирования свойств суспензии:
— путем подбора режима внешнего механического воздействия,
— подбором состава дисперсной среды (выбор реагентных добавок)
Литература
1. Жуковский С.С. Формовочные материалы и технология литейной формы.— М.: Машиностроение, 1993.
2. Дорошенко С.П., Авдокушин В.Д., Русинка К. Формовочные материалы.— Киев: Выща школа 1990.
3. Евстранова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия.— М.: 1990.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.