WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |

Хинт Йоханнес Александрович «Об основных проблемах механической активации» (1977 год, 14 страниц; 1975 года, 18 страниц). Оба издания идентичны. Печатается по докладу на 5ом симпозиуме по механоэмиссии и механохимии твёрдых тел, проходившему в Таллине в 1975 году.

ОБЛОЖКА АКАДЕМИЯ НАУК СССР НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ФИЗИКОХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ АКАДЕМИЯ НАУК ЭССР ОТДЕЛЕНИЕ ФИЗИКОМАТЕМАТИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК ЭСТОНСКИЙ РЕСПУБЛИКАНСКИЙ СОВЕТ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКИХ ОБЩЕСТВ ЭСТОНСКИЙ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НАУЧНОТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕСПУБЛИКАНСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ “ЭСТКОЛХОЗСТРОЙ” СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО “ДЕЗИНТЕГРАТОР” И.А. ХИНТ ОБ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМАХ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ ТАЛЛИН 1977 УДК 666.97.063.622:621.926.2 В работе даётся обзор, который показывает, что вещества, измельченные различными методами до одинаковой дисперсности, обладают значительно различающимися физикохимическими и технологическими свойствами. Поэтому при измельчении и воздействии на вещества механическими силами необходимо приступить к выяснению связей между характером сил и изменениями свойств веществ. Предлагается показатель, который характеризовал бы все или большую часть изменений веществ – аккумулируемая в веществах при механической обработке энергия, которую невозможно измерять термометром. На его основе возможна оценка эффективности и коэффициента полезного действия механической активации той или иной установки.

Учитывая большое научное и технологическое значение проблемы, рационально объединить развитие и решение всех этих вопросов в одну отрасль науки.

© Эстонский научноисследовательский институт научнотехнической информации и техникоэкономических исследований, 1977.

ОБ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМАХ МЕХАНИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ 1. Диспергация и механическая активация Процесс развития включил в биологическую технологию диспергацию. Очевидно, это оказалось рациональным. Многие птицы вместе с пищей заглатывают в зоб гравий. В результате специальных движений, при подготовке пищи в зобу, осуществляется процесс, аналогичный происходящему в шаровой мельнице. Все высшие позвоночные млекопитающие подготавливают пищу для процессов пищеварения зубами. Они действуют подобно шнековым дробилкам и вальцам. Человечество, развивая технологию, также нашло, что для рационального осуществления физикохимических реакций и технологических процессов целесообразно заранее или в ходе их диспергировать вещества.

Диспергация твёрдых тел (помол) уже давно превратилась в особую отрасль технологической науки. Она занимается механическими силами, необходимыми для разрушения строения и структуры твёрдых тел, а также исследованием и конструированием рациональных для помола дробилок и мельниц.

Результаты помола в начале столетия оценивались изменением гранулометрических кривых, в настоящее время – преобладающе увеличением общей поверхности вещества. Качество помольных агрегатов оценивается сравнением необходимых для создания новой поверхности энергии и эксплуатационных затрат.

Исследования и промышленная практика показали, что физикохимические и технологические процессы, происходящие с твёрдыми веществами или с участием последних, в большинстве случаев протекают тем быстрее и полнее, чем больше поверхность участвующего в процессе вещества. Отсюда общее стремление к более тонкому помолу. Так как тонкий помол относительно дорог и требует большой затраты энергии, то технологией выбраны т.н. оптимальные тонины помола. Образующееся при изготовлении искусственного камня качество структуры материалов требуется также не чрезмерно высокой, а оптимальной тонины.

Пару десятков лет назад без исключения все, а в настоящее время большинство учёных и технологов помола считали и считают, что образующееся в процессе помола технологическое качество измельченного вещества не зависит от характера процесса измельчения и конструкции помольного агрегата. Считали и считают, что если уж вещество и разрушается, то каждая новая открывающаяся поверхность ювенальна и активна. При этом допускаются две основные ошибки. Вопервых, предполагают, что при помоле образуется только новая поверхность, а находящиеся под ней слои вещества в течение процесса остаются неизменными. Вовторых, считают, что качество самой поверхности не изменяется в зависимости от характера механических сил, образующих эту поверхность. При таком теоретическом уровне возникла новая отрасль – механохимия.



К. Петерс в статье “Механическая реакция” приводит в числе прочего обзор истории механохимии, ссылаясь на работы К.Ф. Венцеля, В. Оствальда, Г. Таманна, И.А. Хэдвальда и др. в этой области. Он считает, что К. Хессе, К. Штойру и Х. Фромм первыми в 1942 г. выдвинули понятие “механохимия” так, как оно трактуется в последние десятилетия. А именно, как разложение карбонатов и хлоридов, происходящее главным образом при обычных процессах помола в лабораторных шаровых и вибромельницах; образование разных веществ, например, сернистых соединений и силикатов; увеличение растворяемости труднорастворяющихся веществ; ускорение химических реакций; рост каталитических свойств; улучшение физикотехнических свойств искусственных камней и полимеров; понижение температуры, необходимой для реагирования спекания твёрдых веществ.

Во Фрейберге и Берлине в ходе исследовательских работ использовались сверхвысокая тонина и сверхпродолжительное время помола. Например, помол веществ в лабораторной вибромельнице более 200 часов. Фиксирование новых интересных физических, химических, оптических, электрических и других явлений при помоле продолжается.

В ГДР по содержанию одинаковое направление в исследованиях называют иногда трибохимией, иногда механохимией.

Дана модель магмаплазмы механохимических реакций.

Общей чертой всех этих хорошо известных участникам симпозиума исследований является более основательное и лучшее познание физических, химических, оптических, электрических и других явлений, происходящих в процессе помола, а иногда рекомендация более высокой тонины в технологию. Общей чертой является и то, что не обращается принципиального внимания, в каком агрегате достигнута тонина помола.

Часто забывают, что производственная практика, используя измельчение, остановилась на грани экономичности. Более тонкий помол отвергнут не изза того, что не создаёт лучших результатов в протекании процессов и свойств производимых веществ, а изза того, что лучшие результаты не покрывают расходов, затраченных на достижение этой большей тонины. Число приведённых по этому вопросу исследований уже очень значительное. Сейчас мы проводим 5й симпозиум в этой области, а в промышленную технологию, за исключением, силикальцита, внедрено из всего этого очень мало. В этом не может быть нелогичности и случайности. Пищу нужно пережёвывать зубами до нормального измельчения. Пережёвывание в течение получаса уже ни в коем случае нерационально.

2. Направление в рационализации диспергации 2.1 Улучшение результатов применения помольных агрегатов Из применяемых агрегатов мелкого помола наиболее распространёнными являются шаровые мельницы и аналогичные им установки, в которых во всём мире размалывают преобладающе всё сырьё, минералы и цемент. Основным направлением в их развитии было увеличение размеров диаметра и длины мельниц. В применяемых в настоящее время гигантских шаровых мельницах достигается новая удельная поверхность вещества с затратой энергии и эксплуатационных расходов на несколько десятков процентов меньше, чем в мельницах меньших габаритов полвека назад.

Если скромно оценить стоимость помола во всём мире 20 миллиардами долларов в год, то наука о диспергации дала человечеству возможность сберегать каждый год не менее 4 миллиардов долларов.

2.2 Выяснение более эффективных процессов диспергации В 19491950 гг. в Таллине заметили, что песок, молотый в дезинтеграторе, по сравнению с песком, молотым в шаровой мельнице, придаёт изделиям из песчаноизвестняковой смеси большую прочность. Совместной обработкой известковопесчаных смесей в дезинтеграторе получили новый качественный искусственный камень со своеобразной структурой – силикальцит. В ходе исследований удалось разработать методформулу предсказания прочности изделия на сжатие.

В этой формуле, помимо количества извести, плотности изделий и режима затвердения, важным аргументом является величина новой поверхности песка, образовавшейся при дезинтегрировании смесей, т.н. удельная поверхность песка в смеси. И в Таллине сначала придерживались мнения, что величина удельной поверхности находящегося в смеси песка имеет универсальное значение, т.е. безразлично, в каком помольном агрегате она получено. Дальнейшие исследование и эксперименты заставили отказаться от этой точки зрения. В 1953 г. Провели помол песка в шаровой мельнице, вибромельнице и дезинтеграторе.





Из этих песков приготовили в совершенно одинаковых технологических условиях образцы. Прочность на сжатие оказалась различной. Прочность приготовленных из песков, молотых в шаровой мельнице и вибромельнице образцов была примерно одинаковой; на 80% больше была прочность образцов, приготовленных из песков, измельченных до такой же тонины в дезинтеграторе. Позже при аналогичных исследованиях на кафедре экспериментальной физики ТГУ получили увеличение прочности в 2,5 раза. Этот более 20 лет назад зафиксированный результат был новым и удивительным в технологии и диспергации. Сначала считали, что объясняется это различным гранулометрическим составом песков, измельченных в разных агрегатах до одинаковой удельной поверхности. Из измельченных в разных агрегатах песков составили искусственные пески с одинаковой гранулометрией. Различие в прочности было практически прежним.

Ход дальнейшего исследования проблемы (описан на нескольких сотнях страниц), рассматривающей вопросы приготовления силикальцитных деталей монографии, с которой участники симпозиума имеют возможность ознакомиться. Различную прочность пытались объяснить разной формой песчинок, разной структурной прочностью и разной растворимостью как в воде, так в щелочной и кислой среде и т.д. В конце концов вынуждены были констатировать: при различных методах измельчения песков должны возникать ещё такие изменения, которые указанные методы исследования не в состоянии охватить. Все эти различия в свойствах веществ, имеющие место в измельченных в дезинтеграторе песках, по сравнению с песками, измельченными в шаровых мельницах и вибромельницах, и выражающиеся разной прочностью на сжатие приготовленных в одинаковых условиях известковопесчаных монолитов, стали называть активностью дезинтегрированных песков. Проведённые в 1970 г. исследования показали, что даже дезинтеграторы разной конструкции придают известковопесчаным изделиям различную активность песка в отношении прочности на сжатие. Оказалось различие прочности в 50%. В настоящее время на основе практического опыта выдвинута рабочая гипотеза, связывающая основные принципы конструкции дезинтегратора с возникающей в последнем активностью. А именно, чем больше число ударов, придаваемых частицам вещества, чем больше скорость удара и чем меньше интервал между следующими друг за другом ударами, тем большая возникает активность.

В последнее время считается важным и то, чтобы постоянно возрастала скорость следующих друг за другом ударов. Последнее требование выполняется автоматически конструкцией дезинтегратора.

За пару последних лет проведены некоторые опыты по одновременному воздействию на вещества, кроме механических сил, также электрическими и электромагнитными полями.

Для этого разработана первоначальная лабораторная установка, с которой участники симпозиума имеют возможность ознакомиться.

Сейчас по поводу этого вопроса мы можем твёрдо сказать лишь то, что другие энергетические поля влияют на возникающую при дезинтегрировании активность. Соответствующие опыты показали, что активное состояние, достигаемое в дезинтеграторе при помоле песка довольно устойчивое. За месяц не наблюдается снижения активности. За два месяца активность понижается примерно на 10% и исчезает полностью при прохождении 6 месяцев.

Вышеописанное аналогичное возникновение активности при дезинтегрировании зафиксировано не только у песка.

При помоле цементного клинкера в шаровой мельнице и дезинтеграторе до одинаковой тонины в последнем случае получают более качественный цемент. Прочность дезинтегрированных цементов после трёхдневного затвердевания примерно такая же, как после 28 дней при измельчении в шаровой мельнице. Конечная же прочность, в зависимости от состава клинкера, больше до 40%.

В промышленности уже широко применяется производство цементов крепления нефтяных буровых скважин с одновременным изменением и активацией всех компонентов.

В зависимости от характера сырья дезинтегрированные цементы приобретают до 3 раз большую прочность.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.