Выбор оптимальных параметров диспергирования минеральных техногенных отходов в шаровой планетарной мельнице

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Приведены результаты исследований по полезному использованию одного из техногенных отходов поликомпонентного минерального состава, который получается при обогащении апатит-нефелиновых руд. Методом высокоэнергетической обработки минеральной смеси в планетарной шаровой мельнице получен тонкодисперсный порошок. При этом изучен процесс диспергирования минеральных компонентов смеси в зависимости от основных параметров процесса: скорости вращения барабана, отношения массы шаров и порошка, продолжительности измельчения. Показано, что в “жестких” условиях измельчения разрушение хрупких частиц минералов сфена и эгирина замедляется благодаря пластичности частиц минералов апатита и нефелина, что снижает эффективность высокоэнергетической обработки, направленной на повышение дисперсности и удельной поверхности частиц измельченного материала. Отмечено, что в процессе диспергирования происходят не только снижение размера минеральных частиц, но и изменение оптических свойств за счет аморфизации их поверхности. Это позволяет использовать механически активированный порошок в качестве прекурсора при получении цветных атмосферостойких пигментных наполнителей для строительных и лакокрасочных материалов взамен дорогостоящих синтетических аналогов.

全文:

受限制的访问

作者简介

Л. Герасимова

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Кольского научного центра Российской академии наук

编辑信件的主要联系方式.
Email: l.gerasimova@ksc.ru
俄罗斯联邦, Академгородок, 26а, Апатиты, Мурманская обл., 184209

Ю. Кузьмич

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Кольского научного центра Российской академии наук

Email: l.gerasimova@ksc.ru
俄罗斯联邦, Академгородок, 26а, Апатиты, Мурманская обл., 184209

Е. Щукина

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Кольского научного центра Российской академии наук

Email: l.gerasimova@ksc.ru
俄罗斯联邦, Академгородок, 26а, Апатиты, Мурманская обл., 184209

Н. Яковлева

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Кольского научного центра Российской академии наук

Email: l.gerasimova@ksc.ru
俄罗斯联邦, Академгородок, 26а, Апатиты, Мурманская обл., 184209

参考

  1. Gilman J.J. Mechanochemistry // Science. 1996. V. 274. P. 65. https://doi.org/ 10.1126/science.274.5284.65
  2. Boldyrev V.V. Mechanical Activation of Solids and Its Application to Technology // J. Chem. Phys. 1986. V. 83. P. 821–829.
  3. Koch C.C. The Synthesis and Structure of Nanocrystalline Materials Produced by Mechanical Attrition: A Review // Nanostruct. Mater. 1993. V. 2. № 2. P. 109–129. https://doi.org/10.1016/0965-9773(93)90016-5
  4. Davis R.M., McDermott B.T., Koch C.C. Mechanical Alloying of Brittle Materials // Metall. Trans. A. 1988. V. 19. P. 2867–2874. https://doi.org/ 10.1007/bf02647712
  5. McDermott B.T., Koch C.C. Preparation of Beta Brass by Mechanical Alloying of Elemental Copper and Zinc // Scr. Metall. 1986. V. 20. № 5. P. 669–672. https://doi.org/ 10.1016/0036-9748(86)90487-4
  6. Sánchez J.L., Navarro E., Rodríguez-Granado F. et al. Multiphase Materials Based on the Fe73.9Si15.5Cu1Nb3B6.6 Alloy Obtained by Dry and Wet High-energy Ball Milling Processes // J. Alloys Compd. 2021. V. 864. Р. 158136. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158136
  7. Zhang D.L. Processing of Advanced Materials Using High-energy Mechanical Milling // Prog. Mater. Sci. 2004. V. 49. P. 537–560. https://doi.org/10.1016/S0079-6425(03)00034
  8. Suryanarayana C. Mechanical Alloying and Milling // Prog. Mater. Sci. 2001. V. 46. № 1–2. P. 1–184. https://doi.org/10.1016/S0079-6425(99)00010-9
  9. Зырянов В.В. Механохимический синтез сложных оксидов // Успехи химии. 2008. Т.77. № 2. С. 107–137. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n02ABEH003709
  10. Плешаков Ю.В., Алексеев А.И., Брыляков Ю.Е., Николаев А.И. Технология комплексного обогащения апатито-нефелиновых руд // Обогащение руд. 2004. № 2. С. 15–17.
  11. Брыляков Ю.Е. Перспективы комплексного использования апатито-нефелиновых руд Хибинских месторождений // Обогащение руд. 2005. № 3. С. 28–31.
  12. Gerasimova L.G., Maslova M.V., Shchukina E.S. Synthesis of Sorption Materials from Low Grade Titanium Raw Materials // Materials. 2022. V. 15(5). P. 1922. https://doi.org/10.3390/ma15051922
  13. Кривуля С.В., Соловьев В.О., Терещенко В.А., Фык И.М., Щербина В.Г. Справочник по геологии. Харьков: Колорит, 2013. 328 с.
  14. Gerasimova. L.G., Shchukina E.S., Kiselev Yu.G. Preparation of Functional Materials from Raw Materials with a Low Amount of Titanium // Theor. Found. Chem. Eng. 2022. V. 56. № 5. Р. 908–914. https://doi.org/ 10.1134/S0040579522310025
  15. Герасимова Л.Г., Скороходова О.Н. Наполнители для лакокрасочной промышленности. М.: ЛКМ-пресс, 2011. 237 с.
  16. Дорофеев Г.А., Стрелецкий А.Н., Повстугар И.В., Протасов А.В., Елсуков Е.П. Определение размеров наночастиц методами рентгеновской дифракции // Коллоидный журн.. 2012. Т. 74. № 6. С. 710–720.
  17. Gerasimova L.G., Kuzmich Yu.V., Yakovleva N.A., Shchukina E.S. Grinding the Components of a Mineral Mixture in a High-energy Planetary Ball Mill // VI Int. Conf. “Fundamental Bases of Mechanochemical Technologies”. Novosibirsk. 2022. P. 175.
  18. Гусев А.И., Курлов А.С. Аттестация нанокристаллических материалов по размеру частиц (зерен) // Металлофизика и новейшие технологии. 2008. Т. 30. № 5. С. 679–694.
  19. Williamson G.K., Hall W.H. X-ray Line Broadening from Filed Aluminium and Wolfram // Acta Metall. 1953. V. 1. № 1. P. 22–31.
  20. Герасимова Л.Г., Щукина Е.С., Кузьмич Ю.В. Способ переработки пенного продукта апатито-нефелиновой флотации. Пат. РФ № 2809816. ФИЦ КНЦ РАН. №2023111036/05; заявл. 27.04.2023, опубл. 19.12.2023, Бюл. № 35.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Technogenic waste - mineral mixture.

下载 (230KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Fritsch GmbH Pulverisette-7 planetary ball mill.

下载 (171KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Histogram of particle size distribution.

下载 (77KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Characterisation of the initial mineral mixture: a - diffractogram (■ - sphene, + - aegirine, ● - nepheline, ▲ - apatite); b - SEM image of particles.

下载 (161KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Diffractograms of grinding products obtained at different rotational speeds: 1 - 300, 2 - 500, 3 - 700 rpm; mass ratio W : P = 10 : 1, grinding time - 60 min (■ - sphene, + - aegirine, ● - nepheline, ▲ - apatite).

下载 (108KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Diffractograms of the grinding products obtained at different mass ratios W : P: 1 - 5 : 1, 2 - 10 : 1, 3 - 15 : 1; grinding time - 90 min, rotation speed - 700 rpm (■ - sphene, + - aegirine, ● - nepheline, ▲ - apatite).

下载 (102KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Variation of the specific surface of the ground product depending on the mass ratio W : P: 1 - 5 : 1, 2 - 10 : 1, 3 - 15 : 1, 4 - 20 : 1, as well as processing time; drum rotation speed - 300 rpm.

下载 (77KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Variation of specific surface of the ground product as a function of mass ratio W : P and processing time, drum rotation speed - 700 rpm; 1-4 - see subp. to Fig. 7.

下载 (78KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Variation of the specific surface area of the pulverised mixture at a rotation speed of 300 rpm as a function of the W : P ratio and pulverisation time.

下载 (421KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Variation of the specific surface of the pulverised mixture at a rotational speed of 700 rpm as a function of the W : P ratio and pulverisation time.

下载 (416KB)
索引源数据
12. Fig. 11. SEM image of the sample milled at a rotational speed of 300 rpm; W : P ratio = 5 : 1, milling time - 60 min.

下载 (244KB)
索引源数据
13. Fig. 12. SEM image of the sample milled at a rotational speed of 700 rpm; W : P ratio = 5 : 1, milling time - 60 min.

下载 (273KB)
索引源数据
14. Fig. 13. Estimation of the crystallite size of the original sphene by the extrapolation equation based on the dependence of the reduced broadening β* (2θ) of the reflections on the magnitude of the scattering vector.

下载 (89KB)
索引源数据
15. Fig. 14. Dependences of crystallite size (CSD) of sphene on duration of grinding at mass ratio W : P = 20 : 1 and rotation speed: 1 - 300, 2 - 500, 3 - 700 rpm.

下载 (83KB)
索引源数据
16. Fig. 15. Colour of pigment fillers obtained from crushed mineral mixture: a - initial, b - with Cr2O3 addition, c - with Fe2O3 addition (consumption of colour modifiers - 5 wt. %).

下载 (76KB)
索引源数据
17. Fig. 16. View of façade paint on a concrete surface.

下载 (29KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024