天然礦物一般具有較高的晶格能和穩定的理化性質(zhì),導致其反應活性不足,在資源開(kāi)發(fā)或作為功能材料應用時(shí)受到一定限制,因而需要對天然礦物進(jìn)行一定的活化改性處理。
機械力化學(xué)作用可以使礦物粒度減小、表面積增大、持續產(chǎn)生大量新鮮表面、增加表面自由能,并最終提高其反應活性,實(shí)現礦物材料性能的優(yōu)化或復雜礦物資源的選擇性提取。
目前,在礦物加工領(lǐng)域,除了制備功能型礦物材料外,機械力化學(xué)技術(shù)主要用來(lái)對天然礦物進(jìn)行活化及改性處理,即利用天然礦物的機械力化學(xué)效應,改變其晶體結構、表面性質(zhì)和理化特性,使其在資源環(huán)境、農林化工、涂料填料等領(lǐng)域發(fā)揮更大應用價(jià)值。
天然礦物典型的機械力效應主要體現在3個(gè)方面:
一是物理效應,即顆粒及晶粒細化、表面產(chǎn)生裂紋,比表面積增大、密度變化等;
二是結晶性質(zhì),包括產(chǎn)生晶格缺陷、晶格形變、結晶度降低、晶體無(wú)定形化等;
三是化學(xué)變化,包括結晶水或結構羥基的脫除、反應活化能的降低,化學(xué)鍵斷裂及重排等。
近年來(lái),研究學(xué)者在利用機械力化學(xué)技術(shù)提高天然礦物活性,實(shí)現礦物的表面改性、強化離子浸出及應用于水污染防治及資源回收等領(lǐng)域進(jìn)行了諸多研究,研究成果對于提高礦產(chǎn)資源的綜合利用水平有重要的指導意義。
丁浩等在使用濕法攪拌對天然沸石進(jìn)行細磨時(shí)發(fā)現,天然沸石顆粒細化的同時(shí),其主要組成礦物斜發(fā)沸石、蒙脫石、石英均產(chǎn)生了晶形結構的變化,而且斜發(fā)沸石與石英還發(fā)生了晶形畸變與非晶化的現象,導致顆粒表面活性提高和相間反應能力增強,有效提高了天然沸石作為摻料對硬化混凝土的增強作用。
芋艷梅等在研究機械力化學(xué)效應對煤矸石水泥性能的影響研究中發(fā)現,機械力化學(xué)作用可以充分發(fā)揮煅燒后煤矸石的活性,高能球磨后摻量為40%時(shí)的水泥膠砂強度最優(yōu)為44.1MPa,此時(shí)煤矸石越細,標準稠度下的用水量越大,凝結效果越好。
在機械力化學(xué)作用中,礦物宏觀(guān)顆粒粒度和微觀(guān)晶體尺寸變化往往是需要關(guān)注的首要指標。李冰茹等采用濕法超細磨對白云石的機械力化學(xué)效應進(jìn)行研究,結果表明,隨著(zhù)研磨時(shí)間的延長(cháng),白云石顆粒的粒度顯著(zhù)減小,礦漿中Mg2+與Ca2+的濃度顯著(zhù)增大后趨于平緩;白云石晶粒先減小后增大并引發(fā)晶形畸變,顯微應變逐漸變大。
李冷在系統分析了機械力化學(xué)效應對硅灰石超細粉物性的影響后發(fā)現,在機械微粉碎過(guò)程中,硅灰石粉體體系內能增大,粉碎前期比表面積迅速增大,粉碎時(shí)間達12h后迅速下降,且發(fā)生由三斜晶系向單斜晶系的晶型轉變。
資料來(lái)源:《劉春琦,馬天,李釗,等.天然礦物的機械力化學(xué)活化改性研究進(jìn)展[J].金屬礦山:1-8[2021]》,由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理,轉載請注明出處!
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