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超细粉碎过程粉体的机械化学变化
2012-06-13
文中以滑石粉为研究对象,系统介绍了搅拌磨超细粉碎过程中粉体的机械化学变化,并从粉体的ζ-电位、白度、DTA、润湿热进行了分析;对超细粉碎过程粉体晶体结构的变化和粉体化学键合作用等作了论述,进一步介绍了超细粉碎过程粉体的机械化学的研究方法,以开拓一些新的思路。
Series No. 293  金 属 矿 山 总 第 293 期   2000年 第 11 期 November 2000 METAL MINE 超 细 粉 碎 过 程 粉 体 的 机 械 化 学 变 化 杨 华 明邱 冠 周 王 淀 佐 (中 国 工 程 院 ) ( 中 南 大 学 ) 摘 要 文 中 以 滑 石 粉 为 研 究 对 象 ,系 统 介 绍 了 搅 拌 磨 超 细 粉 碎 过 程 中 粉 体 的 机 械 化 学 变 化 ,并 从 粉 体 的 ζ - 电 位 、白 度 、DTA、润 湿 热 进 行 了 分 析 ;对 超 细 粉 碎 过 程 粉 体 晶 体 结 构 的 变 化 和 粉 体 化 学 键 合 作 用 等 作 了 论 述 ,进 一 步 介 绍 了 超 细 粉 碎 过 程 粉 体 的 机 械 化 学 的 研 究 方 法 ,以 开 拓 一 些 新 的 思 路 。 关 键 词 超 细 粉 碎 机 械 化 学 化 学 键 合 作 用 The Mechano2chemical Change of Powder in Super2f ine Comminution Yang Huaming Qiu Guanzhou Wang Dianzuo ( China Engineering Institute) ( Central South University) Abstract   With talc powder as the research object ,the mechano2chemical change of the powder in the super2fine comminution by agitating grinding is systematically described and theζ 2 potential ,whiteness ,DTA and wetting heat of the powder are analyzed. The change in the crystal structure of the powder in super2fine comminution and its chemical bonding function are discussed. Further description is made on the research methods of the mechan2chemistry of the powder in su2 per2fine comminution so as to open up some new thoughts. Keywords   Super2fine comminution ,Mechano2chemistry ,Chemical bonding function WWW.KY114.CN   超 细 粉 碎 过 程 的 机 械 化 学 研 究 对 产 品 深 加 工 和 球 料 比 4 ,细 磨 至 一 定 时 间 后 取 样 ,经 抽 滤 、烘 干 ,即 粉 体 功 能 化 技 术 的 开 发 具 有 重 要 的 意 义 。 超 细 粉 碎 过 程 并 不 只 是 简 单 的 物 料 粒 度 的 减 小 ,它 还 包 含 了 许 多 复 杂 的 粉 体 物 理 化 学 性 质 和 晶 体 结 构 的 变 化 可 用 于 检 测 。 检 测 项 目 及 所 用 仪 器 见 表 1。 表 1 测 试 项 目 与 所 用 仪 器 测 试 项 目 所 用 仪 器 ζ - 电 位 Zetaplus - Zeta Potential Analyser ZBD 型 白 度 仪 — —— 机 械 化 学 变 化 :机 械 力 的 作 用 引 起 粉 体 性 质 和 白 度 结 构 的 变 化 。 机 械 化 学 能 赋 予 材 料 许 多 独 特 的 性 能 ,利 用 细 磨 过 程 的 机 械 能 使 原 料 发 生 晶 型 转 变 ,并 诱 发 化 学 反 应 。 自 60 年 代 初 提 出“ 机 械 化 学 ”以 来 , 机 械 化 学 在 磁 性 材 料 制 备 、复 杂 矿 处 理 、粉 体 合 成 及 机 械 合 金 化 ( MA ) 等 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 作 为 机 械 化 学 的 一 个 重 要 组 成 部 分 ,目 前 超 细 粉 碎 机 械 化 学 的 研 究 才 起 步 ,但 已 显 示 出 巨 大 的 潜 力 。 随 着 超 细 粉 碎 技 术 的 发 展 和 超 细 粉 体 应 用 市 场 的 开 拓 ,了 解 超 细 粉 碎 过 程 中 粉 体 性 质 和 结 构 的 变 化 显 得 尤 为 必 要 。 文 中 以 滑 石 粉 作 为 研 究 对 象 ,系 统 分 析 了 搅 拌 磨 超 细 粉 碎 过 程 中 粉 体 的 机 械 化 学 变 化 ,进 一 步 完 善 机 械 化 学 的 研 究 方 法 ,以 开 拓 一 些 新 的 思 路 。 IR 740 FT - IR 红 外 光 谱 仪 ( KBr 压 片 法 ) D - 500 自 动 X 射 线 衍 射 仪 XRD XPS Microlab MK- Ⅱ 光 电 子 能 谱 仪 H - 800 分 析 电 镜 (超 声 波 分 散 样 品 ) PCR - Ⅰ 差 热 分 析 仪 (升 温 10 ℃ / min) 法 国 SETRAM C80 微 量 热 计 SKC - 2000 型 光 透 式 粒 度 分 析 仪 TEM DTA 润 湿 热 粉 体 粒 径 d 2 超 细 粉 碎 过 程 粉 体 物 理 化 学 性 质 的 变 化 11   粉 体 的 ζ - 电 位 与 白 度 2 超 细 粉 体 的 物 理 化 学 与 其 应 用 密 切 相 关 ,它 直 接 影 响 到 超 细 粉 体 的 吸 附 、润 湿 、表 面 能 及 其 它 表 面 杨 华 明 ,中 南 大 学 矿 物 工 程 系 ,无 机 材 料 研 究 所 副 所 长 ,博 士 ,410083 湖 南 省 长 沙 市 岳 麓 山 。 邱 冠 周 ,中 南 大 学 ,副 校 长 ,教 授 ,博 士 生 导 师 ,410083 湖 南 省 长 沙 市 岳 麓 山 。 1 研 究 方 法 用 搅 拌 磨 超 细 粉 碎 滑 石 粉 (100 % - 325 目 ) ,磨 王 淀 佐 ,中 国 工 程 院 副 院 长 ,中 国 科 学 院 、中 国 工 程 院 院 士 ,100088 北 京 市 新 街 口 大 街 2 号 。 矿 介 质 <5 mm 的 氧 化 锆 球 ,磨 矿 体 积 浓 度 为 55 % , 粉 24 粉 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net   杨 华 明 等 :超 细 粉 碎 过 程 粉 体 的 机 械 化 学 变 化 2000 年 第 11 期 行 为 。 滑 石 粉 经 超 细 磨 后 粒 度 不 断 细 化 ,比 表 面 积 不 断 增 大 (表 2) 。 除 了 粒 度 变 小 白 度 提 高 外 ,通 过 测 试 粉 体 的 ζ - 电 位 ,从 图 1 中 可 以 看 出 ,细 磨 后 , 滑 石 粉 表 现 出 与 原 矿 不 同 的 表 面 性 质 ,ζ - 电 位 负 得 更 大 ,说 明 在 同 一 p H 值 条 件 下 ,超 细 磨 后 滑 石 粉 3   超 细 粉 碎 过 程 粉 体 晶 体 结 构 的 变 化 311 粉 体 的 衍 射 分 析 滑 石 属 单 斜 晶 系 , 其 晶 体 构 造 式 为 Mg3 - [ Si4O10 ] (OH) 2 ,是 含 OH 的 三 层 结 构 (2∶1) 的 硅 酸 盐 矿 物 ,每 个 晶 层 是 由 二 层 Si - O 四 面 体 中 夹 一 层 [ 1 ] 表 面 性 质 更 活 跃 ,表 面 活 性 更 强 。 Mg - O (OH) 八 面 体 ,在 其 晶 格 构 造 中 ,Si - O 四 表 2 超 细 磨 对 粉 体 比 表 面 积 和 白 度 的 影 响 面 体 连 结 形 成 连 续 网 状 层 ,活 性 氧 朝 向 一 边 。 每 两 个 网 状 的 活 性 氧 相 向 ,通 过 一 八 面 体 层 而 相 互 连 结 , 细 磨 时 间 / h 0 2 8 比 表 面 积 / (cm 粉g - 1) 2 2 684 89. 5 32 373 92. 6 33 891 92. 8 构 成 双 层 。 双 层 内 部 各 离 子 的 电 价 已 经 中 和 ,联 系 牢 固 ,双 层 与 双 层 之 间 仅 以 微 弱 的 余 键 相 吸 。 表 3 滑 石 粉 结 构 中 晶 面 衍 射 强 度 的 变 化 粉 体 白 度 / %   注 :磨 矿 浓 度 55 %。 磨 矿 时 间 / h hkl 0 2 8 116 15 79 21 26 28 40 30 33 95 0 0 0 0 0 0 0 0 02 04 06 10 23 28 41 49 403 61 268 32 225 76 135 33 34 24 图 1   滑 石 粉 的 ζ - 电 位 随 pH 值 的 变 化 51 33 1 - 滑 石 粉 原 矿 ; 2 - 超 细 滑 石 粉 81 33 2 12   粉 体 的 DTA 分 析 滑 石 粉 经 过 超 细 粉 碎 后 ,其 特 征 峰 位 向 低 温 方 向 移 动 ,由 原 矿 的 815 ℃ 、904 ℃ 分 别 降 至 791 ℃ 、 77 ℃ ,改 善 了 粉 体 的 热 效 应 ,这 也 充 分 解 释 了 超 细 27 32 132 06 30 38 2 176 107 8 滑 石 粉 结 晶 程 度 随 细 磨 的 进 行 而 降 低 ,而 衍 射 WWW.KY114.CN 粉 体 能 降 低 材 料 烧 结 温 度 的 原 因 。 强 度 的 高 低 能 反 映 出 滑 石 粉 晶 体 结 构 的 变 化 。 表 3 是 滑 石 粉 中 主 要 晶 面 X - 射 线 衍 射 强 度 随 细 磨 时 间 的 变 化 。 由 于 晶 体 结 构 中 有 序 排 列 的 晶 面 随 细 化 过 程 不 断 减 少 ,有 序 程 度 下 降 。 从 而 引 起 (002) 、 (004) 、(006) 、(010) 、(028) 和 (206) 衍 射 强 度 的 下 降 。 对 于 其 它 晶 面 ,由 于 细 磨 初 期 发 生 部 分 解 理 ,时 间 越 长 ,晶 格 无 序 化 越 明 显 ,衍 射 强 度 也 发 生 变 化 。 对 比 TEM 衍 射 斑 点 ,细 磨 8 h 后 ,可 以 看 出 晶 体 无 序 化 程 度 逐 渐 加 强 。 2 13   粉 体 的 润 湿 热 由 于 超 细 粉 碎 过 程 中 粉 体 在 水 中 溶 解 热 变 化 的 在 线 检 测 很 难 进 行 ,1979 年 捷 克 Tkavova 曾 用 黄 铁 矿 、方 解 石 和 菱 镁 矿 作 原 料 ,在 “ 量 热 计 磨 机 ”内 细 磨 ,测 定 了 磨 细 前 、后 物 料 溶 解 热 的 变 化 ,以 后 一 直 没 有 这 方 面 的 报 道 。 事 实 上 ,研 究 粉 体 润 湿 热 随 超 细 磨 的 变 化 对 了 解 其 活 性 具 有 重 要 意 义 。 试 验 考 察 了 水 对 原 矿 滑 石 粉 和 搅 拌 磨 超 细 粉 碎 1 h 后 的 超 细 滑 石 粉 的 润 湿 热 变 化 (图 2) ,可 以 看 出 312 粉 体 的 晶 格 变 形 超 细 磨 过 程 的 机 械 冲 击 和 剪 切 都 导 致 晶 体 发 生 细 磨 后 水 对 粉 体 的 润 湿 过 程 比 较 强 烈 ,而 原 矿 则 相 对 缓 慢 ,超 细 粉 碎 显 著 提 高 了 粉 体 的 活 性 。 晶 格 变 形 ,晶 面 间 距 也 发 生 变 化 ,使 衍 射 峰 半 高 宽 ( β ) 增 大 。 晶 粒 变 小 和 晶 格 变 形 都 使 衍 射 峰 半 高 宽 增 加 ( β = β s + β d) ,晶 粒 大 小 ( D ) 与 衍 射 峰 半 高 宽 ( β d ) 的 关 系 可 用 Scherrer 公 式 表 示 ,而 晶 格 变 形 度 (ε ) 与 衍 射 峰 半 高 宽 (β s) 的 关 系 可 用 Bragg 公 式 来 表 示 : Kλ β d = Dcosθ ,  β s = ε tgθ , (1) 图 2 超 细 粉 体 的 热 效 应 式 中 , K 为 形 状 因 子 ;λ 为 X - 射 线 的 波 长 ; D 为 晶 粒 大 小 ;θ 为 衍 射 角 ;ε 为 晶 格 变 形 度 。 粉 25 粉 1 - 滑 石 粉 原 矿 ; 2 - 超 细 滑 石 粉 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 总 第 293 期 金 属 矿 山 2000 年 第 11 期 [ 2 ] ,将 (1) 中 的 两 由 衍 射 强 度 的 柯 西 分 布 原 理 式 相 加 ,可 得 : β cosθ = ε sinθ + 根 据 Huckel 的 红 外 光 谱 振 动 理 论 : K = 4π 2 v m ,E = KR , 2 6 (3) Kλ . 式 中 , v 为 振 动 频 率 ; K为 键 力 ; m 为 折 合 质 量 ; R 为 键 长 ; E 为 键 能 。 (2) D 根 据 一 些 学 者 的 研 究 方 法 ,作 者 尝 试 进 行 晶 格 变 形 度 的 计 算 。 由 β cosθ ~ sinθ 作 图 可 拟 合 得 一 直 线 ,对 照 (2) 式 ,从 直 线 的 斜 率 可 求 得 晶 格 变 形 度 ε 可 见 ,振 动 频 率 与 键 的 键 力 成 正 比 ,频 率 减 小 , 说 明 相 应 的 键 力 亦 减 弱 。 4 12   光 电 子 能 谱 (XPS) 分 析 ( 图 3) 。 从 中 可 以 看 出 ,随 着 细 磨 的 进 行 ,晶 格 发 生 超 细 磨 后 滑 石 粉 中 O1S ,Si2P ,Mg2P的 电 子 结 合 一 定 程 度 的 畸 变 ,细 磨 时 间 越 长 ,变 形 度 稍 有 增 加 , 这 与 TEM 的 衍 射 斑 点 图 的 现 象 相 一 致 。 能 都 会 发 生 一 定 的 变 化 ,图 5 是 滑 石 粉 中 的 Mg2P 的 XPS 能 谱 图 。 从 超 细 磨 后 滑 石 粉 的 XPS 能 谱 图 中 可 以 看 出 ,机 械 力 的 作 用 直 接 导 致 Mg2P的 电 子 结 合 能 分 别 下 降 了 014 eV ,说 明 该 元 素 的 电 子 已 发 生 了 化 学 位 移 ,粉 体 的 键 合 作 用 受 到 破 坏 。 图 3 不 同 细 磨 时 间 下 各 晶 面 的 β cosθ ~ sinθ 关 系 1 - 滑 石 粉 原 矿 ;2 - 细 磨 ,2 h ;3 - 细 磨 ,8 h 4 超 细 粉 碎 过 程 粉 体 化 学 键 合 的 变 化 4 11   红 外 光 谱 ( IR) 分 析 滑 石 粉 超 细 磨 后 的 红 外 光 谱 见 图 4。 其 对 应 的 图 4 滑 石 粉 中 Mg2P电 子 结 合 能 的 变 化 一 些 特 征 谱 带 位 置 和 谱 带 归 属 见 表 4。 5 超 细 粉 碎 过 程 机 械 化 学 变 化 的 讨 论 表 4 IR 特 征 谱 带 的 位 置 与 归 属 WWW.KY114.CN 5 11   超 细 粉 碎 过 程 的 热 力 学 搅 拌 磨 的 超 细 粉 碎 增 大 了 粉 体 的 比 表 面 积 ,输 谱 带 位 置 谱 带 归 属 - - 1 3 1 675 cm 1 、3 437 cm - OH 伸 缩 振 动 Si - O - Mg 伸 缩 振 动 ,Si - O 伸 缩 振 动 入 能 量 中 的 一 部 分 转 化 为 新 生 颗 粒 的 内 能 和 表 面 能 。 粉 体 受 到 外 力 的 作 用 ,首 先 产 生 变 形 ,内 能 增 加 ,如 果 这 时 粉 体 的 体 积 不 变 ,则 内 能 的 变 化 为 : - 1 - 1 - 1 180 cm 、1 080 cm 、1 020 cm - 1 - 1 - 1 8 5 80 cm 、798 cm 、- 670 cm Si - O - Mg 变 形 振 动 - 1 - 1 - 1 85 cm 、466 cm 、425 cm Si - O 变 形 振 动 和 晶 格 振 动 △ f = △ u = T △ S = σ △ l = △ A 1 如 果 粉 体 的 体 积 在 此 过 程 中 发 生 了 变 化 (4) - 1 滑 石 粉 经 超 细 粉 碎 后 ,在 3 675 cm 、3 430   - 1 - 1 - 1 cm 、2 523 cm 和 1 820 cm 处 晶 体 中 - OH 的 伸 缩 振 动 加 强 ,谱 带 逐 渐 变 锐 ,振 动 频 率 发 生 变 化 ,这 说 明 超 细 磨 过 程 中 机 械 力 的 作 用 排 除 了 滑 石 粉 中 的 - △ V ,则 有 : △ u = T △ S = P △ V + △ A , (5) 式 中 , f 为 自 由 能 ; u 为 内 能 ; S 为 熵 ; T 为 温 度 ;σ 为 变 形 应 力 ; P 为 颗 粒 所 受 的 压 力 ; △ l 为 颗 粒 线 性 尺 寸 的 变 化 ; △ A 为 产 生 变 形 所 需 的 机 械 功 。 物 料 超 细 粉 碎 时 ,其 自 由 能 的 变 化 最 大 : - 1 OH ,形 成 的 H2O 不 断 增 多 。 Si - O 键 在 1 020 cm - 1 处 的 伸 缩 振 动 和 467 cm 处 的 晶 格 变 形 振 动 使 吸 收 谱 的 强 度 下 降 ,Si - O 键 的 键 力 减 弱 ,有 序 结 构 被 破 坏 ,产 生 晶 格 变 形 ;而 联 接 各 层 之 间 的 Si - O - Mg 键 △ f max = c △ T + Ef △ F , (6) - 1 的 红 外 吸 光 谱 的 强 度 在 880 cm 处 逐 渐 加 强 ,但 在 式 中 , c 为 温 度 变 化 区 间 △ T 内 的 平 均 比 热 ; Ef 为 - 1 712 cm 处 则 下 降 ,这 说 明 滑 石 粉 超 细 磨 过 程 中 除 了 产 生 单 位 新 表 面 积 所 需 的 能 量 ; △ F 为 因 超 细 粉 碎 所 产 生 的 新 表 面 积 。 发 生 部 分 晶 格 变 形 的 振 动 外 ,其 层 状 结 构 的 有 序 化 和 - 1 键 合 作 用 也 受 到 一 定 的 影 响 ,而 < 600 cm 的 3 处 由 于 内 能 和 表 面 能 的 增 加 ,加 上 机 械 激 活 等 作 用 ,经 过 超 细 磨 后 粉 体 的 性 质 均 会 有 不 同 程 度 的 变 化 。 这 是 导 致 粉 体 性 质 变 化 的 主 要 原 因 。 (下 转 第 31 页 ) - 1 - 1 - 1 ( 585 cm 、466 cm 、425 cm ) Si - O 变 形 和 晶 格 振 动 减 弱 了 层 间 结 合 力 ,更 加 剧 了 滑 石 粉 层 状 结 构 的 无 序 化 ,这 一 点 与 XRD 的 分 析 相 吻 合 。 粉 26 粉 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net   马 少 健 等 :球 磨 机 适 宜 磨 矿 介 质 配 比 的 研 究 3 2000 年 第 11 期 5 6 7 8 9 1 1 1 段 希 祥 1 球 径 半 理 论 公 式 的 修 正 研 究 1 中 国 科 学 ( E 辑 ) ,1997 , 27 (6) :510~ 515 段 希 祥 1 球 磨 机 的 钢 球 尺 寸 探 讨 1 有 色 金 属 (选 矿 ) ,1983(5) :52 57 段 希 祥 1 降 低 粗 磨 机 钢 球 尺 寸 的 研 究 1 矿 山 机 械 ,1998 (10) :18 21 刘 如 金 1 确 定 球 磨 机 适 宜 钢 球 尺 寸 的 新 公 式 1 矿 冶 工 程 ,1991 4) 49~ 52 ( 2) 根 据 磨 机 给 料 选 择 与 给 料 各 窄 级 别 匹 配 的 1 最 佳 单 尺 寸 球 介 质 混 合 作 为 磨 矿 介 质 ,不 仅 可 以 提 高 磨 矿 效 率 ,而 且 更 有 利 于 磨 矿 生 产 指 标 的 稳 定 ,是 选 择 适 宜 磨 矿 介 质 配 比 的 前 提 。 ~ ( 3) 适 宜 磨 矿 介 质 配 比 与 磨 矿 时 间 、矿 浆 粘 度 ~ 和 产 物 细 度 有 关 。 一 般 情 况 下 ,按 照 给 料 粒 度 相 关 法 计 算 磨 矿 介 质 配 比 ,磨 矿 效 率 最 高 ;如 果 给 料 中 粗 级 别 含 量 较 低 ,磨 矿 时 间 较 长 ,矿 浆 粘 度 较 大 时 ,可 按 等 密 度 法 计 算 磨 矿 介 质 配 比 ,适 当 增 加 大 球 磨 矿 介 质 的 比 例 ,提 高 磨 矿 效 率 。 ( 何 建 璋 1 锂 辉 石 磨 矿 中 球 径 和 补 加 球 制 度 的 合 理 选 择 1 新 疆 有 色 金 属 ,1997(4) :24~ 26 0   刘 嘉 荔 1 关 于 调 整 磨 机 介 质 装 载 提 高 磨 矿 效 率 的 初 探 1 国 外 金 属 矿 选 矿 ,1998(6) :16~ 17 1   于 福 家 ,韩 跃 新 1 磨 机 细 磨 介 质 优 化 研 究 1 金 属 矿 山 ,1997(3) : 参 考 文 献 2 9~ 31 2   王 雅 富 1 磨 矿 介 质 的 选 择 与 计 算 1 有 色 矿 山 ,1988 , (8) 5 :30~ 1 2 陈 炳 辰 1 磨 矿 原 理 1 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,1989 3 6 刘 莲 香 ,等 1 磨 矿 动 力 学 及 其 在 选 择 计 算 球 介 质 中 应 用 的 研 究 1 1 1 1 3   徐 秉 权 1 粉 体 工 程 学 1 中 南 工 业 大 学 ,1997 4   李 启 衡 1 碎 矿 与 磨 矿 1 北 京 :冶 金 工 业 出 版 社 ,1980 5   陈 建 新 1 球 磨 机 磨 矿 介 质 制 度 优 化 研 究 :[ 学 位 论 文 ]1 南 宁 :广 西 大 学 ,2000 1 6 届 IMPC 论 文 集 ,1987 段 希 祥 1 我 国 粗 磨 球 磨 机 钢 球 尺 寸 状 况 的 分 析 1 矿 冶 工 程 998 ,18 (1) :23~ 26 段 希 祥 1 球 磨 机 钢 球 尺 寸 的 理 论 计 算 研 究 1 中 国 科 学 (A 辑 ) , 989 (8) :856~ 863 3 4 , 1 ( 收 稿 日 期 2000210208) 1 ( 上 接 第 26 页 ) 6   结 论 5 12   超 细 粉 碎 过 程 的 键 能 (1) 搅 拌 磨 超 细 粉 碎 过 程 中 ,粉 体 除 粒 度 减 小 、 表 面 积 增 大 以 外 ,其 活 性 和 表 面 电 性 也 发 生 变 化 。 当 颗 粒 受 到 W 机 械 力 作 W 用 被 细 W 碎 时 ,粒 . 径 减 K 小 ,比 Y 比 1 1 4 . C N 表 面 积 增 大 。 对 于 单 位 质 量 的 分 散 体 ,晶 体 的 键 能 Ek 可 表 示 为 : 如 滑 石 经 超 细 粉 碎 后 ,白 度 提 高 了 3 个 百 分 点 ,ζ - 电 位 负 得 更 大 ,同 时 降 低 了 粉 体 的 DTA 特 征 峰 值 , - Ek = niei - ns ( ei - es) , (7) 使 脱 OH 的 温 度 降 低 了 20 ℃ ,这 与 粉 体 的 烧 结 活 性 密 切 相 关 。 式 中 , niei = Eu 是 颗 粒 粉 碎 前 晶 体 的 键 能 ; ns ( ei - es) = Ea F 为 表 面 能 , Ea 是 比 表 面 能 ; F 是 比 表 面 积 , n = ni + ns 是 系 统 的 原 子 总 数 ( i 表 示 颗 粒 内 部 原 子 , s 表 示 颗 粒 表 面 原 子 ) ,这 样 (7) 式 可 改 写 为 : ( 2) 超 细 粉 碎 使 粉 体 的 衍 射 强 度 降 低 ,其 特 征 谱 带 的 伸 缩 和 变 形 振 动 加 强 ,键 合 作 用 受 到 一 定 程 度 的 破 坏 ,电 子 的 结 合 能 降 低 ,发 生 化 学 位 移 ,加 剧 了 粉 体 晶 体 结 构 的 无 序 化 程 度 。 如 滑 石 经 超 细 粉 碎 后 ,Si - O、Si - O - Mg 键 的 振 动 减 弱 ,层 状 结 构 的 有 序 化 受 到 影 响 。 Ek = Eu - Ea F1 Ek = △ Eu - △ Ea F1 (8) (9) △ 滑 石 粉 超 细 磨 过 程 中 ,比 表 面 积 F 不 断 增 大 , ( 3) 超 细 粉 碎 过 程 的 热 力 学 和 晶 体 键 能 的 变 化 如 从 F1 增 大 到 F2 ,比 表 面 能 从 Ea1 增 大 到 Ea2 ,则 能 较 好 地 解 释 粉 体 机 械 化 学 变 化 的 本 质 原 因 。 有 : Ek1 = Eu - Ea1 F1 , 参 考 文 献 Ek2 = Eu - Ea2 F2 1 (10) 1 2 荣 葵 一 ,等 编 著 1 非 金 属 矿 物 与 岩 石 材 料 工 艺 学 1 武 汉 :武 汉 工 业 大 学 出 版 社 ,1996 △ Ek = Ek2 - Ek1 = Ea1 F1 - Ea2 F2 < 01 荒 井 康 夫 著 1 粉 体 的 力 学 化 学 性 能 1 王 成 华 译 1 武 汉 工 业 大 学 译 丛 ,1980(5) :97~ 118 ( 11) 所 以 随 超 细 粉 碎 过 程 的 不 断 进 行 ,晶 体 键 能 越 来 越 小 ,便 会 产 生 键 的 断 裂 。 ( 收 稿 日 期 2000206228) 粉 31 粉 © 1994-2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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