Исследование характеристик измельченных материалов методами адсорбционно-термометрического анализа
Примечание. В таблице буквами обозначены минерапы групп: М — монтмориллонита, К — каолинита, Г — гидрослюд. Минерапы указаны в порядке преоб - ладающего содержания по данным адсорбционио-термометрического аиапиза. |
Механическая обработка твердых веществ широко используется в современной промышленности. Изменение физико-химических свойств твердого вещества при механической обработке является следствием образования новой поверхности и результатом накопления в кристаллах различного рода дефектов.
Измельченный материал характеризуется гранулометрическим составом, который задается обычно в виде функций распределения частиц по размерам, и удельной поверхностью порошка.
Наиболее удобна для характеристики порошков удельная поверхность, так как она сравнительно легко поддается измерению различными методами. Поэтому ею обычно пользуются для оценки дисперсности порошков. Различия в природе дисперсных материалов, в способах их приготовления и требованиях к гранулометрическому составу, диктуемых технологией применения порошков, определили создание разнообразных методов анализа их дисперсности. Они основаны на прямом или косвенном измерении значений свойств твердых тел, которые зависят от размера частиц.
В связи с этим возникает необходимость правильного выбора способа определения дисперсности с учетом конкретных физико-химических свойств, условий получения и использования порошков.
Разработаны методы экспрессного адсорбционно-термометрического анализа, которые при незначительных затратах на эксперимент (Ю—30 мин) позволяют определять характеристики измельчаемого материала, в том числе и изменение его дисперсности в процессе помола [1].
В данной работе исследование процесса измельчения проведено на алевролите Ирша-Бородинского угольного разреза. Алевролит представляет собой глинистую пелито - вую часть (до 20 мае. %) и песчаную с примесью угольных пород (80 мае. % и более). Исходное сырье подвергали помолу в шаровой мельнице с отбором проб через равные промежутки времени.
В Процессе исследования изучен минералогический состав исходного материала и измельченных порошков, проведено прогнозирование свойств керамических масс и определена дисперсность. Исследование минералогического типа и состава алевролита проведено по методическим указаниям [2]. Более подробно результаты представлены в работе [3].
Анализ аналитических проб порошков материала показывает, что помол составляющих его минералов проходит для каждого неравномерно. Так, с каждым последующим интервалом помола в пробах более ярко проявляется то один минерал, то другой. Эти изменения отражены в таблице.
Следует отметить, что при различных условиях помола процесс диспергирования протекает по-разному и методы экспресс-анализа улавливают эти изменения.
Здесь т^кже необходимо отметить следующее: при измельчении химический состав остается неизменным. Сохраняется и массовая доля составляющих порошок минералов. Различное же их проявление при проведении описываемого анализа связано с кинетикой измельчения. Дисперсность различных минералов в процессе помола изменяется с разной скоростью, что и проявляется в их способности адсорбировать на своей поверхности молекулы воды. Другими методами эти эффекты обнаружить прежде не удавалось.
Для сопоставления результатов экспресс-анализа с традиционными выполнены рентгеноструктурные и дифференциально-термические исследования исходного материала и порошков, полученных при обычных условиях помола. Данные рентгеноструктурного анализа зафиксировали некоторое расширение и увеличение пиков отдельных минералов в исследуемых порошках.
Дифференциально-термический анализ молотых порошков выявил эндо - и экзогенные эффекты в области высоких температур, которые отсутствуют на кривых ДТА исходного алевролита. Можно предполагать, что они появляются в результате механической активации в большей степени его песчаной составляющей, увеличивающей реакционную способность при высоких температурах. И действительно, с увеличением продолжительности помола эти эффекты изменяются.
Сравнение результатов проведенных экспериментов показывает широкие возможности разработанных методов в определении минералогического состава измельчаемого материала, причем при низких температурах, без применения сложной аппаратуры и источников излучения.
Таким образом, приведенные результаты исследования, частным случаем которого является определение минералогического состава алевролита разной степени дисперсности, свидетельствуют о расширении возможностей адсорбционно-термометрических методов анализа природных материалов.
Список литературы
1. Толкачев В. Я.. Бердов Г. И. Методы адсорбционно-термометрнческого анализа // Стекло и керамика. 1994 № 9—10. С. 39-40.
2. Толкачев В. Я. Методические указания по определению и прогнозированию технологических свойств изделий из глинистых материапон Красноярск, 1989. 40 с.
3. Бердов Г. И., Толкачев В. Я. Новые методы экспресс-анапиза дисперсных материалов. Красноярск, 1992. 161 с.
4. Толкачев В. Я. Методы адсорбцион - но-термометрического анализа: Экспресс-методы. Методическое руководство. Красноярск, 1995. 148 с.
