Труды КНЦ (Естественные и гуманитарные науки вып.2/2022(1))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2022. Т. 1, № 2. С. 41-49. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2022. Vol. 1, No. 2. P. 41-49. 1 2 3 Рис. 2. Измельчители: 1 — планетарная шаровая Pulverisette-7; 2 — шаровая; 3 — вибрационная с агатовой ступкой Механизм процесса, происходящего при вращении барабана шаровой мельницы, а также шаровой планетарной, заключается в том, что мелющие тела центробежной силой прижимаются к его стенке, поднимаются и, достигнув определенной высоты, падают (планетарная шаровая) или скатываются (шаровая) вниз [Фролов, 1982; М еханоактивация., 2019]. Таким образом, находящийся в барабане мельницы материал измельчается ударом (раздавливанием) и последующим истиранием. Вибрационная мельница относится к ударно-истирающим типам измельчителей. В таких мельницах измельчение достигается вследствие либо удара со скольжением мелящего тела по измельчаемому материалу, либо удара с некоторым поворотом мелящего тела относительно какой- либо оси. Во всех перечисленных измельчителях происходит диспергирование материала с образованием новой поверхности. Нарушение структурного порядка зерен минерала, вызванное механическим воздействием на материал, сопровождается уменьшением размера его частиц и соответственно увеличением удельной поверхности, аккумулированием на них свободной энергии и повышением химической активности поверхностного слоя. Этот механизм преобразований в той или иной степени характерен для всех типов измельчителей. При изучении механизма разрушения зерен ЧСК, содержащего минералы апатита и нефелина, установлено, что, поскольку сфен при измельчении разукрупняется с меньшей скоростью, чем более «мягкие» минералы апатита и нефелина, то образование новой поверхности у последних достигается раньше. Микрочастицы апатита и нефелина внедряются в дефекты зерен сфена, что совместно с присутствующей в дефектах газовой фазой (воздух) создает давление, позволяющее снизить расход энергии, необходимой на дальнейшее диспергирование продукта, то есть примеси упомянутых минералов повышают скорость измельчения ЧСК. При этом разрушения более твердых минеральных кристаллов сфена и эгирина, по-видимому, не происходит, разрушаются лишь их зерновые спайки. При проведении измельчения во всех видах мельниц отмечается налипание продукта на стенки, что требует некоторых усилий при разгрузке мельниц и соответственно ведет к потере эффективности их последующего использования и потере конечного продукта. Снизить налипание и слипание частиц ЧСК удалось добавкой ПАВ (олеиновой кислоты) в количестве 0,1-0,12 мас. %. Действие добавки сводится к снятию поверхностного заряда, за счет чего происходит слипание мелких частиц в крупные агломераты, активность которых к «осаждению» на стенках барабана мельницы значительно снижается. Результаты рентгенофазового анализа проб, выполненного на дифрактометре Shimadzu XRD- 6000 с использованием базы данных ICDD-2019, свидетельствуют о том, что полученные дифрактограммы незначительно, но отличаются друг от друга (рис. 3), в частности, интенсивность и уширение характерных пиков усиливается у измельченных образцов, причем в большей степени изменения претерпевают образцы, обработанные с помощью шаровой мельницы. Исследование поверхности измельченных образцов выполнено энергодисперсионным анализом, для которого использован электронный сканирующий микроскоп SEM-LEO 420 с приставкой (для рентгеновского микрозондового анализа INCA 400) (рис. 4). © Герасимова Л. Г., Щукина Е. С., Кузьмич Ю. В., Киселев Ю. Г., 2022 43