超細磨(ultrafine grinding)
制備超細顆粒物料的磨礦方式。超細顆粒的尺寸目前尚無統一標準。一般認為:金屬礦物料-10um、非金屬礦物料-5um的顆粒為超細顆粒。
超細顆粒性質及應用固體顆粒尺寸小到一定程度時就呈現出粗大固體顆粒上檢測不到的“量子尺寸效應”(quantumsizeeffect,簡稱Q.s.E),即其光、電、磁、熱等物理性質和表面性質都發生巨大變化,呈現許多特異性能。因此超細顆粒與新型陶瓷、復合塑料、超導材料一起被譽為20世紀的四大新興材料而廣泛應用于軍事、冶金、化工、電子、計算機、航天、醫藥等高科技領域。超微米(-0.001um)的粉體制備及應用稱為“納諾(Nano)技術”。制備超細顆粒的方法有化學法和物理法兩類:(1)化學法,有氣相法、液相法和交互反應法。當要求產品純度高、粒度很細時采用此法;這種方法產量小、成本高。(2)物理法,例如機械粉碎或電弧碎解。機械粉碎是制備超細顆粒最廣泛采用的方法。常用的超細磨設備有球磨機、介質攪拌磨機、高速回轉磨機、振動磨機、射流磨機等。
超細磨過程產生的變異現象利用機械法制備超細顆粒能耗高,設備磨損嚴重;此外,當顆粒小到一定程度時,如再延長研磨時間,顆粒不僅不會繼續變細,反而會凝聚而變粗,這種現象稱為“負磨礦”。在超細磨碎中被磨物料不但會發生形變(形狀發生變化),還會發生性變(性質發生變化),例如石英及層狀構造礦物(粘土類、滑石、石墨等)在機械力作用下,其層狀構造緩慢消失而變成無定形;云母粉體經過干式超細磨加工后由層狀變成粒狀。粉碎食鹽時會產生氯氣,粉碎碳酸鹽時會產生cO2;石英、方解石混合粉碎會生成硅酸鈣;金屬粉的超細磨能提高其燒結性,堿土金屬鐵氧體的粉碎可提高磁學性質。上述變異現象,稱為機械化學效應,此外超細顆粒高速碰撞時還會生成新物質,此種現象稱為燃燒合成。機械化學效應和燃燒合成都是超細顆粒獨特的變異現象,它們不同于一般化學反應而屬于邊緣新興學科。這種新興學科正處于探索研究之中。
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