ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальный анализ уравнения измельчения из "Физика измельчения" Помолы с малыми добавками поверхностно-активных веществ приводят, как указывалось, к увеличению выхода аморфной фазы по сравнению с помолами без добавок или помолом с водой (см. рис. 26). Это явление обусловлено тем обстоятельством, что заметное уменьшение концентрации поверхностно-активных веществ в данном случае наступает при значительно большей дисперсности, чем при помоле без добавок. Поэтому с уменьшением поверхностной концентрации жидкостей при возрастании значения I и происходит усиленная аморфизация таких более мелких частиц, причем механические воздействия, кото рые приводили при помоле в сухом воздухе к деформации уже аморфизовапных слоев на более крупных частицах, в этом случае в большей степени способствуют пластической деформации кристаллической фазы. Естественно, конечно, что толщина аморфного слоя на частицах, измель ченных с малыми добавками, остается всегда меньше или равной толщине такого слоя на частицах, измельченных в сухом воздухе. Из данных, представленных па рис. 45, видно, что максимальная степень аморфизации наблюдается для очень малых добавок, поверхностная концеп трация которых, рассчитанная по значениям удельных поверхностей, соответствует образованию 1—0,5 моно молекулярного слоя. Это находится в согласии с приведен ными выше соображениями об увеличении глубины предельных пластических деформаций при переходе к фактически сухому помолу. Уменьшение аморфизации при увеличении поверхностной концентрации жидкостей соответствует образованию 1—10 монослоев и обусловлено как уменьшением глубины пластического слоя, так и уменьшением затрат энергии непосредственно на измельчение в связи с коагуляционным структурообразованием. Сравнение данпых рис. 9 и 45 показывает, что максимум аморфизации и диспергирования имеет место при одинаковых концентрациях воды. [c.164] Независимость глубины предельной пластической деформации кварца от размеров его частиц и механических условий измельчения позволяет считать работу на создание опасных трещин, образуемых в результате пластических деформаций, практически одинаковой для частиц существенно разной крупности. Из этого следует, что в случае топкого измельчения кварца зффект масштабного упрочнения не проявляется заметным образом. В пользу этого же соображения относительно масштабного упрочнения свидетельствуют очень большие эффекты поверхностно-активных сред при тонком диспергировании. [c.165] Масштабное упрочнение, в обычном понимании, являющееся следствием уменьшения дефектности структуры, по мере уменьшения размеров частиц должно было бы привести к уменьшению эффективности жидкостей в высокодисперсной области, что на самом деле не имеет места. Подобная тенденция уменьшения эффективности жидких сред наблюдалась в опытах по определению действия поверхностно-активных сред на прочность тонких стеклянных нитей различного диаметра. [c.166] Полученные данные показывают, что адсорбционные эффекты при измельчении сводятся к уменьшению глубины предельных пластических деформаций. Подобное явление было рассмотрено Вейлером и Лихтманом [132] в исследованиях действия поверхностно-активных смазок на процесс обработки металлов давлением. Можно, однако, полагать, что механизм действия сред в этих случаях различен. Если при волочении имеет место пластифицирование поверхностных слоев, то в случае разрушения кварца, скорее всего, проявляется понижение работы разрушения в результате повышения хрупкости. В пользу этого соображения свидетельствует большое понижение поверхностной энергии кварца в воде по сравнению с вакуумом (с 980 до 416 эргкм ) и значительное нарушение его кристаллической структуры, которое обеспечивает возможность миграции молекул к внутренним полостям по механизму нерегулярной диффузии. [c.166] Величину Y можно оценить, принимая значение коэффициента трения равным 0,1, давление в мельнице — равным Рд, а длину пути, проходимого частицей в элементарном акте сжатия, — не больше величины частицы. В этом случае работа сил трения примерно на 1—2 порядка меньше работы предельного пластического дефор-иирования, если даже е Зр/ . Другие потери энергии, учитываемые коэффициентом у, по-видимому, меньше работы сил трения. Вклад масштабного упрочнения дает, например, для кварца, для которого С 1 мкм, увеличение величины затрат энергии на 0,9Zo i2-10 эрг см . Между тем даже при Zii= 20 А величина Зр 1 4-10 , т. е. прирост работы пластического деформирования по крайней мере на порядок больше. [c.167] На основании нроиз- Sn=Ш веденных нодсчетов оценим границы выполнимости законов измельчения Кирпичева—Кика и Риттингера. [c.168] Из опытов по размолу кварцевого песка [123—125] для прироста поверхности на единицу затрат энергии получено с (1,4—3)-10 см Ьрг. Разница между теоретическими и экспериментальными величинами удельного прироста поверхности может быть отнесена как за счет КПД процесса измельчения, так и за счет того, что в наших расчетах для плотности энергии пластических деформаций принято наименьшее значение. [c.169] Совпадение с точностью до постоянной теоретически вычисленной и экспериментально наблюдаемых кривых измельчения подтверждает справедливость принятых нами при выводе уравнения измельчения допущений, и в том числе положения об отсутствии заметного влияния масштабного упрочнения при тонком диспергировании кварца. Проверка уравнения кинетики измельчения на других твердых телах нами не производилась, однако результаты предварительных опытов позволяют надеяться на приложимость его к измельчению ряда хрупких тел, таких, как корунд, калыц1т и др. [c.171] Как видно из (4. 28), для осуществления предельно тонкого измельчения необходимо, чтобы выполнялось условие (р/+о)+ ] /йа-1-е. Повышение величины достигается увеличением энергонапряженности мельницы. Для шаровой — это увеличение диаметра барабана, для вибрационной — частоты и амплитуды колебаний, для струйной — скорости встречных частиц. Большое значение имеет диаметр мелющих тел. С уменьшением диаметра объем материала, зажимаемого между шарами, уменьшается, что приводит к увеличению плотности энергии и, как следствие, — к повышению еффектив-ности тонкого измельчения. [c.172] Лепап шкала для г 20 А, правая кпп I 200 А, штриховое продолжение кривых — для /—200 А. [c.173] Минимум значения йв й8 для мокрого иомола приходится на близкий для всех кривых участок 2 м см , одинаковый для мельниц различной знергонапряженности (разные 1 ). Следует отметить, что этот факт, а также совпадение начальных участков кривых связаны с первоначальным предположением о достаточности усилий, развиваемых в мельнице, для разрушения самых крупных частиц. На самом Деле, если энергонапряженность мельницы недостаточно велика и в начале измельчения между шарами попадают крупные, не всегда измельчающиеся частицы, плотность энергии Ш может несколько расти в процессе помола. Кроме того, необходимо в таких случаях учитывать вероятность разрушения крупных частиц, что отражается величиной КПД измельчителя. Минимальная величина йе./ 18, однако, тем меньше, чем выше энергонапряженность мельницы. Различия в минимальных затратах энергии, имеющие место для мокрого помола кварца при 8 10 м 1г в области 2 м /г, при сухом способе проявляются при значениях 8 , примерно в 5— 10 раз меньших, т. е. 1—2 м /г. [c.174] Другим способом снижения величины пластического деформирования и, следовательно, повышения эффективности измельчителей является понижение температуры материала. По этому пути идут в случае необходимости измельчения особо вязких материалов. Созданы мельницы, в которых измельчаемый материал охлаждается жидким азотом. Однако заметного практического применения зтот способ не получил. [c.175] Рассмотренные примеры предусматривали малые значения затрат энергии па внешнее трение, взаимодействие частиц и образование свободной поверхности по сравнению с энергией предельных пластических деформаций. Между тем экспериментальные данные позволяют считать влияние внешнего трения между частицами в некоторых условиях измельчения весьма существенным. В этом случае минимум затрат возрастает и сдвигается в сторону меньших значений удельной поверхности. [c.175] На основании анализа экспериментальных данпых по кинетике измельчения с добавками воды было установлено, что наибольшая динамическая прочность таких структур возникает при средней толщине прослоек жидкости между частицами в 5—10 монослоев. С уменьшением и с увеличением толщины прослоек прочность структур падает, что и приводит к повышению эффективности диспергирования. Уменьшение эффективности измельчения при образовании структур объясняется, следовательно, бесполезными затратами кинетической энергии мелющих тел на преодоление сил сопротивления среды. [c.178] Во всех опытах наблюдалось значительное увеличение па — 200% эффективности измельчения уже при введении в ступку только дистиллированной воды. Добавки минеральных солей и кремнийорганических соединений к воде при оптимальных концентрациях дополнительно повышали прирост удельной поверхности известняка на единицу затраченной работы примерно на 40%, а для кварца—на 20% в случае минеральных солей и до 50% в случае метилового спирта и кремнийорганических соединений. [c.179] Эффективность измельчения кварца в ступке, как это видно из рис. 51, существенно зависит от высоты и частоты падения штока (т. е. от силы удара). Действие поверхностно-активных веществ заметно изменяется в зависимости от частоты ударов. Однако в случае известняка эффект частоты ударов выражен менее отчетливо. [c.179] Вернуться к основной статье