ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механохимическая активация процессов растворения и выщелачивания из "Химическое обогащение руд" Интенсивные механические воздействия при тонком измельчении твердых тел, в том числе минералов, приводят к существенному увеличению их химической активности. Так, скорость гетере-генных процессов разложения, растворения и выщелачивания увеличивается иногда в 10 раз, причем не пропорционально увеличению поверхности, а в результате повышения удельной, на единицу поверхности, реакционной способности вещества. По этой же причине изменяются и многие другие физические и физико-химические свойства веществ в твердом состоянии плотность, температура фазовых превращений, адсорбционная способность и т. д. [c.48] Это объясняется тем, что с уменьшением размеров частиц кривизна поверхности увеличивается, поверхностные слои твердых тел переходят в квазиаморфное метастабильное при обычных температурах состояние с повышенным значением энергии Гиббса на вновь обнаженных поверхностях появляются некомпенсированные валентности — свободные радикалы. [c.48] Изучением изменений свойств и состава вещества вследствие химических превращений под влиянием механического воздействия занимается механохимия. Природа механической активации вещества привлекает внимание широкого круга специалистов. Предполагают, что в точке контакта соударяющихся или трущихся тел вещество переходит в расплавленное, а затем в плазменное состояние ( магма — плазма модель ). При этом образование высокотемпературных точек на поверхностях связано с невысокой теплопроводностью твердых тел, вследствие чего тепло не успевает отводиться в глубь тела и расходуется на сублимацию вещества, активацию молекул и распад возбужденных молекул. Имеются данные о том, что ряды механохимической устойчивости соединений не согласуются с рядами термической устойчивости и более похожи на ряды фотохимической и радиационной устойчивости. Вследствие увеличения поверхностной энергии механохимическая активация значительно увеличивает скорости медленных твердофазных реакций. [c.48] Карасева, 1952) взаимодействия электронов с ионами и другими частицами окружающей среды, приводящие к газоразрядным явлениям, и др. [c.49] Активность твердых тел, проявляемая в механохимических процессах, определяется элементами их реальной структуры (Г. И. Дистлер) электрически активными точечными дефектами, поляризационными мостиками между противоположно заряженными точечными дефектами, сопутствующими им электрическими микрополями. При воздействиях на кристаллы изменяется относительное число точечных дефектов а узлах решетки и междуузлиях, что сопровождается изменением периода решетки, возникновением монокристальных свойств у различных твердых или жидких граничных слоев, влияющих на протекание механохимических процессов. Такие слои, аморфные или поликристаллические, могут обладать упорядоченной информационной структурой. В этой связи активность твердых тел рассматривается как матричный процесс, запрограммированный в реальной электрически активной структуре. .. кристаллов-матриц . Обширная экспериментальная информация о природе процессов механической активации получена с помощью различных химических, физико-химических и физических методов [1, 3]. [c.49] Механохимические явления существенно влияют на процессы разложения и выщелачивания минералов и должны учитываться при разработке новых технологических процессов. Теоретически Заметное изменение реакционной способности твердых тел должно наблюдаться при малых размерах частиц (10 мм и менее), 0 На опыте реакционная способность повышается при значительно большей крупности частиц, причем отсутствует прямая связь между дисперсностью и реакционной способностью твердых тел. [c.49] При длительном измельчении достигается его предел или даже некоторое уменьшение дисперсности в результате очень плотной агрегации тонких частиц, но реакционная способность с увеличением продолжительности измельчения возрастает. [c.50] Увеличение растворимости после тонкого измельчения подробно изучалось на примере кварца (Г. С. Ходаков, 1972). Растворимость неизмельченного кварца в воде при 20 °С менее 1 мг/л. После же измельчения она достигает 120—140 мг/л, что в 15 раз превышает растворимость кварца той же дисперсности, вычисленную на основании данных об удельной поверхности и нормальной растворимости кристаллического кварца. [c.50] Все это в совокупности может способствовать увеличению протяженности и рыхлости ионопроницаемого (гель—) слоя. [c.50] Снижение -потенциала также связано с изменением гидродинамических характеристик активированных частиц вследствие изменения их формы, наблюдавшегося методом электронной микроскопии, что приводит к смещению границы скольжения от поверхности частиц. [c.50] В случае неактивированного кварца -потенциал во всем интервале напряженности поля почти не изменяется. Обращает внимание наблюдаемое резкое изменение наклона кривых (5 / pH) от pH в кислой области (pH 2—4). Изоэлектрическая точка (ИЭТ) неактивированного и активированного кварца в течение 1 мин находится соответственно при pH 1,5 и 1,6, а кварца, активированного в течение 10, 40 и 60 мин, — при соответственно pH 1,7 2 2. Наблюдаемое смещение ИЭТ в менее кислую область связано, по-видимому, с уменьшением константы диссоциации силанольных групп. [c.51] Методом микроэлектрофореза получена временная зависимость -потенциала для неактивированного кварца, а также активированного в течение 1 10 60 мин при ускорении 60g. Для золей неактивированного кварца и активированного в течение 1 мин наблюдаемое снижение -потенциала обусловлено конденсацией кремнезема на поверхности. [c.52] Те же авторы [8] методами кондуктометрии и потенциометрии исследовали кинетику растворения активированного (время активации 1 10 30 60 мин и ускорении мельницы соответственно 20 40 60 ) и неактивированного кварца в деионизированной воде (pH 7,35 х=12-10 Ом -см ) при 70 °С. Кварц растворяли в течение 28 ч. [c.52] При исследовании кинетики растворения активированного кварца в бидистиллированной воде в первый час опыта отмечается возрастание pH и электропроводности х и достижение их максимальных значений. Затем наблюдается плавное снижение этих величин на 10—20%. Постоянные значения pH и х устанавливаются приблизительно за 7 ч. В случае неактивированного кварца отмечается незначительное увеличение х и pH (х=38-10 Ом- -см , pH 7,60) в ходе процесса вследствие выщелачивания стенок стеклянного сосуда. Кривые, характеризующие изменение растворимости активированного кварца во времени, описываются кинетическим уравнением первого порядка. С увеличением времени активации и ускорения мельницы возрастает концентрация в растворе истинно растворенного и коллоидного кварца, параллельно с этим повышается pH. [c.52] Лаптева, Т. С. Юсупов, А. С. Бергер, выполнившие обстоятельный анализ данных об изменении физико-химических свойств слоистых силикатов в процессе механохимической активации (1981), указывают на то, что активация этих минералов в водной среде приводит к диспергированию частиц по совпадающим с плоскостями спайности направлениям и разрыву локализованных в этих плоскостях связей. Однако по данным рентгенографии, даже при достижении высоких значений удельной поверхности (85—220 м /г), сохраняется основной структурный мотив изучавшихся силикатов. [c.52] Механизм механохимической деструкции одного и того же минерала в водной и воздушной средах различен и это дает возможность направленного воздействия на ее результаты. Активированное слоистые силикаты отличаются повышенной сорбционной емкостью по отношению к парам воды и кислороду, повышенной реакционной способностью с растворами кислот и щелочей, изменением последовательности и природы фазовых превращений при термолизе активированных продуктов. Все это свидетельствует о том, что механохимия слоистых силикатов перспективна для вовлечения в производство некондиционного и нового сырья, в частности, каолинитсодержащих бокситов. [c.53] Процессы механохимической активации сложных оксидов — координационных соединений, среди которых многие минералы редких металлов, исследуются В. В. Болдыревым с сотрудниками, А. И. Зеликманом с сотрудниками, специалистами Иргиредмета и Иркутского университета и других учреждений. Получена информация о кинетике и механизме превращений. Многие из работ имеют практическую направленность. Получены положительные результаты при механохимической активации в присутствии химических добавок и воды. [c.53] Вернуться к основной статье