Разработка технологии активации бентонитового сырья для связующих, страница 9

Несмотря на то, что катионообменный механизм химической активации формовочных бентонитов в большинстве случаев достаточно высокоэффективно реализуется на качественном (60-90% монтморилонита) в щелочноземельном сырье, все же представленный анализ выделяет ряд очевидных недостатков.

Во-первых,  все резервы катионообменных замещений по повышению связующей способности бентонитов практически исчерпаны [_]. Это связано с тем, что указанный механизм не позволяет одновременно  повышать прочность связи частиц бентонита и степень их дисперсности. В свою очередь такое положение вызывает необходимость поддержания сбалансированного соотношения указанных критериев, что в конечном счете ограничивает возможность роста связующей способности[___].

Во-вторых, катионообменный механизм позволяет достичь приемлемых результатов только при работе с качественным (60-90% породообразующего) щелочноземельным  сырьем. в остальных случаях он имеет низкую эффективность, либо вовсе не работает[__].

В третьих, активация качественных щелочноземельных бентонитов по катионнообменному механизму не всегда позволяет получать ожидаемый результат[__]. Это говорит о том, что не смотря на глубокую изученность механизма и его очевидность, рассмотрение взаимодействия бентонита с реагентами содержащими обменный Na⁺ только с этих позиций является не достаточным. Такое предположение подтверждает тот факт, что в ряде случаев расход реагента для обработки минерального сырья в десятки раз занижен в сравнении с требуемым для реакции катионного обмена[_].

И последнее. Реагенты содержащие, обменный натрий не позволяют повышать прочность единичных контактов частиц минерала (второй теоретический принцип повышения связующей способности) на уровне физико-химических сил взаимодействия .

Эти недостатки, а также обозначенные принципы повышения связующей способности бентонитов определяют необходимость изыскания более совершенных и эффективных механизмов модифицирования низкосортного бентонитового сырья нежели ионообменный, а также возможностей их реализации самостоятельно или на ряду с последним. С этой точки зрения чрезвычайно важный и богатый опыт использования химических реагентов, влияющих на свойства глинистых минералов накоплен в областях нефтехимии, бурения, почвоведения, в области очистки сточных вод и промышленных жидкостей. В частности в этих областях известно применение химических флокулянтов и коагулянтов способных связывать частицы глинистых минералов по механизму химической адсорбции. При этом увеличивается прочность связи частиц в контакте (показатель F). Эти вещества относятся к группе водорастворимых высокомолекулярных соединений и имеют возможность образования химических связей с частицами минерала за счет свободных гидроксилонных (ОН), карбоксильных (СООН) и амионных (NН) групп на концах молекул, а также способны взаимодействовать с минералом по механизму молекулярной адсорбции.

Механические воздействия на минерал в ходе механоактивационной обработки рассматривается как двояко: как процесс механического измельчения (дисперсного минерала) и как процесс интенсификации химического взаимодействия, позволяющий реализовать эффективное протекание ионообменных реакций. Известно что их эффективность зависит от энергонапряженности в системе и поэтому важное значение имеют режимы механического воздействия, а так же  условия и характер взаимодействия частиц бентонита с реагентом [  ].

Поскольку измельчение бентонита, и связанное с ними изменение его химической активности в ходе механической обработки происходит за счет аккумулирования частицами минерала кинетической энергии воздействия[__], эффективность процесса определяется энергонапряженностью и режимами обработки, а также влажностью обрабатываемого материала[__]. Влажность в данном случае определяет не только  коэффициент трения в материале и следовательно потери энергии в системе, но и условия взаимодействия реагента с минералом. КПД процесса в общем случае определяется:

где Е и Е₀ — кинетическая энергия воздействия и кинетическая энергия обработанных частиц соответственно;

к — коэффициент, зависящий от физико-химических свойств минерала и характеристик активационного агрегата.