Механохимические аппараты и методы оценки их эффективности: Учебное пособие, страница 17

а

Рис. 6.Распределение по размерам частиц порошков WO₃ (а, в, д) и MoO₃ (б, г, е), обработанных в мельницах трех типов. Обработка в АГО-2 (а, б):

исходные (1), обработанные в течение 5 с (2), 30 с (3), 1 мин (4), 10 (5), 30 (6) и 60 мин (7); в АПФ (в, г): исходный (1), обработанный в течение 30 с (2),
1 мин (3), 5 (4), 10 (5), 15 (6) и 30 мин (7), г – исходный (1), обработанный в течение 5 с (2), 1 мин (3), 5 (4), 10 (5) и 15 мин (6); во FRITSCH (д, е):
д – исходный (1), обработанный в течение 30 с (2), 1 мин (3), 3.5 (4), 10 (5) и 20 мин (6), е – исходный (1), обработанный в течение 30 с (2), 1 мин (3),
3 (4), 5 (5), 10 (6) и 20 мин (7) (см. также с. 131–133)

Рис. 6. продолжение

Рис. 6. продолжение

Рис. 6. окончание

Рассмотрим подробнее, каким образом меняется распределение по размерам в зависимости от времени МО. При МО MoO₃ во FRITSCH в течение 10 мин и более происходит только измельчение, в результате которого появляются частицы со средними размерами 1.1 и 2.5 мкм (см. рис. 6, е). А при такой же обработке WO₃ можно говорить о появлении агрегированных частиц со средним размером ~ 10 мкм наряду с образованием большого количества частиц со средними размерами 1.1 и 2.5 мкм (см. рис. 6, д). 20-минутная обработка WO₃ во FRITSCH приводит к образованию частиц со средним размером ~ 30 мкм. При обработке MoO₃ в АПФ более 5 мин появляются агрегированные частицы со средними размерами ~ 10 и 30 мкм (см. рис. 6, г). В данном случае измельчение наблюдается только при времени обработки менее 5 мин.

На рис. 6, в видно, что процесс агрегации частиц WО₃ в АПФ начинается через ~ 1 мин, при этом наблюдаются частицы со средним размером ~ 30 мкм.

Детальный анализ приведенных на рис. 6 данных позволяет сделать вывод, что агрегация частиц происходит не сразу до одного определенного размера агрегата, а идет последовательно. Сначала агрегаты образуются из самых мелких частиц. Следующие по величине агрегаты образуются из этих мелких агрегатов и поэтому имеют тоже ограниченные размеры и т. д. Максимальные по размерам агрегаты могут превышать критический размер вязко-хрупкого перехода не более чем в 2 раза. После этого они должны раскалываться на 2 осколка при попадании под удар [47]. Если агрегаты со средним размером ~ 30 мкм превышают критический размер вязкохрупкого перехода, то они должны раскалываться на два осколка со средним размером ~ 15 мкм.

Исходя из этих данных можно выстроить средние размеры образующихся агрегатов в ряд: 0.43; 1.1; 2.5; 5.8; 13.2; 30.4; 15.2. Числа в этом ряду отличаются в 2.3 раза. Тогда объемы частиц отличаются друг от друга примерно в 12–13 раз, если считать, что происходит слияние частиц как капель жидкости.

Таким образом, если для исходных оксидов критический размер вязкохрупкого перехода составляет ~ 0.43 мкм, то после 5 последовательных агрегаций он становится равным ~ 25 мкм. То есть происходит упрочнение частиц материала после агрегации.

Чтобы убедиться в том, что последовательное увеличение размеров агрегатов не связано с неравномерной геометрией частиц, на рис. 7 приведены электронно-микроскопические снимки образцов MoO₃ как исходного, так и после МО в АГО-2 в течение 10 мин, когда равновесие гранулометрического состава уже достигнуто.

      а                                          б

Рис. 7. Электронно-микроскопические снимки образцов MoO₃: а – исходный; б – механически обработанный в течение 10 мин

Можно заметить, что после МО частицы имеют форму, близкую к сферической. Из этих данных можно сделать вывод о существовании закономерности последовательного увеличения размеров агрегатов, причем каждый агрегат состоит примерно из 2.3³ ~ 12–13 частиц, если считать, что происходит полное слипание частиц как капель жидкости. Но так как величина удельной поверхности после МО остается довольно высокой (больше на порядок по сравнению с величиной внешней поверхности), то агрегированная частица, вероятнее всего, состоит из меньшего числа частиц размером в 2-3 раза меньше.