КИнетическая модель глубоких стдий механической активации тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

«6 о»

1ХЮСИЙСКАП АКАШШЯ НАУК 1 ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДШШЕ

ИНСТИТУТ ХИМИИ ТЕПЛОГО ТЕМ И ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СНРЬЯ

1!ащ)вВ8хрукоцися

ПАЕЛОВ СоргрВ Викторович

уда 63.95? 4541.12.031

шгетичшгая моцпль глубоких стадия мтничкскоЯ активаши

Специальность (В.00.04 - Диэттскяя тятч

Автореферат диссчиташт на сов'жшгао учяиоН оюпаии кпнлилатв хрмячяскя* ипук

Новосибирск. Г91Я

РьОи'Ш выхылиоьа ь 1июштум хлмии гьецдиго тела и п&ри-р1Йогкн ¡.шшралыюго сырьн Ордена Ляники Сибирского отделения Российской акодомна наук.

НаучмыН рукоьидитапь : каацидат фи?ш« -мыемитцчоских наук

тЩл;ГГ Е.Л.

. >ЩШ1вльны!> оппонента : доктор хшичаокик наук

яомовский о.и.

кандидат химичэс;сих неук УРЛКАКЕ Ф.Х.

Ведущая оргтта&ция : 14:>тсабирский государственный

университет

Ча^мн №«тоитсй "5.0"....._____1993 г. в__чаоов

яй агюадунии сивцкй-'шаировашшго совета К.003.40.01 цо пашите диг.оертаций при Инотитуте химия твердого тола и переработки минерального сырья Ордена Лвштн Сибирского отделении Российской академии наук (630091, Новосибирск, ул.Дчржаьянв, 18).

О диссортпциэ* можно лзнакомитьоя р ^я'лиотвко ИХТТИМС СО ТАЯ {Новосибирск, ул.Двржэвшч, 10)

ютог*Фзт>&'» рпаоолан _^дй-Х 1993г.

УчовиЯ секретарь специализированного совете

кянл'дчт химических нвук

'к'Сг.ъ,.^

Т.П. Мпхгштйляр

ОЩАЯ ХАГАКТЕГМСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Измельчение явдаст ни о и ель» унадича -ния скорости какого- либо процесса (БЬтцелачяпание, спекание и т.п.) - почти непремонннП аттрибут обработки твордах материалов в индустрии. Помимо изменения удолыюЯ поверхности чао • таи, кзхэльчеппе вызывает изкенэшд я фиоико-зимичэсхих свойствах вещества (механическая активация). В результате оказывается, что увеличение скорости процесса определяется суперпозицией вкладов от даспоргсщш и «ктнввцпа. Измельчание -очень энергоемкая опоршдая, связанная с большим расходом коп-сгрутадиошш материя лов, поэтому даже кебольжое уволичвние еа эффективности могло бы дать весьма ооцгташй акоиомический в<>-Очевидно, корректная оптимизация долина утатипять также V механическую активацию. сопровождэицув измельчение. Кроме того, активация сами но себе может бить налы» мохобработки, и число таких применений возрастает. В связи с этим встает ноя -роо о природе мехяктивации, во кинетическом описании, в том числе о связи ее с процессом диспергации.

Интерес к кинетическому описанию механической активации определяется не только потребностями технологии. При исоледо-ваиии механической активации возникает ряд вопросов : как разделить вклады в эффект от аппарата и самого процесса, как характеризовать аппараты по интенсивности, каков величиной пользоваться как глубиной обработки и т.п. Для ответа на еги вопроси также необходима физически обоснованная кинетическая модель механическое активации. .

Цель работы.

- построить модель механической активации, которая основывалась бы па конкретных представлениях о микроскопическом механизме мехактмвашм, и в рамках которой можно било бч описывать кинетику процесса. Так как релаксация механической анергии в твердом теле - процеоо весьма сложный, пилесообразно ограничить рассмотрение лишь глубокими стадиями механической активации, когда искажения структуры резко возрастает.

- Исследовать взаимосвязь процессов лиспоргации и активации; связать активирунцуо способность вгагарятч с его диспергирующей способность», на вгоЯ основе расклэсс№1ю«|»рвть аппарата: рассмотреть то аспекты яисцоргадши, которые ч-гут

оказать влинкиа на кинетику штшацаи.

Каучнея вониана. Впервые предложена модель глубоких стадия ивхштчв<дсой активации. в которой учитиьав'гся влишшо размера активируемых частиц и интенсивности шхаимческих воздействий на рмаисшю ыеханичаякой шаргш. Sea модель позволяет ес-тастьбшим оорааом объяснить ряд &<l'fe«Tüü, оопрйьождамздх мехвктившиш. Отказ от усреднения нохмшчаскиж импульсов по интенсивное!')» да&т основу для качественного различении разных аппаратов. Проанализировано влияние взаимодвйотмия частиц не кииагаку донягергации к понаеано, что оно ткет вить отевтет-вешшм за образование шлимодалшого граиуло«т-ричаского состава. Проделан вывод классических вакоиов р&арушония из первых нрявдипов.

Тноротичаскоэ и практическое значений раоош. Получапкые в работе результат« позволяют использовать при изучения механической вктиваши представления, рвдаитыо в фиаикь разрушения. Провоженное исследование аппаратов подводит теоретическую основу для разделения выпадов в мэхаюхимический аМект от аппарата и иссл&дуемого процесса. Следствия, получадпгаэ из модели указывают на взаимосвязь пронес сой дисшргаци и активации. в частности, виц закона раэруюании шкот нести информацию оо октиввруидей способности ешмрэтя. На защиту эднооятся >

1. Снзико-хииичеоквя модель, в которой глубокие отвдия механической активации отокдествляютоя о началом пд&отйчяокого течрния в частицах вследстеии доетгаедшя размере вязко-хрупкого перехода.

2. Внвод классических. аяковов разрушения в ранках силового подхода иэ группового уравнэния кинетики измельчения.

3. Описание взаимодействия частиц пря обработке в молших вппврвтах, позвешютэе «воретичвоки объяснить оОразоьение пп-дамодадьных распределений по раэморам.

Апробация раЗоти. Материала дасоврташа докладывались и обсуждались В9 14-й Ко&фвренцкд молодая? учешх ИХЭТТИМО СО АН СССР, 1989: конкурсе фундаментальных исследований ШТИМС СО АН СССР, 1969; 10-м Всесоюзном симпозиума по мехвиожиоош л иеханохямви твердых тел, Ростов-на-Лону, 19*36; vi-м Всесоюзном семинаре "Дезинтегрвториая технология*. Таллия. 1389: Пни Всесоюзном ситозиуига по мехшшмии и мохаио»мйссия

твердых тел. Чернигов, 1390: V-* симпозиуме "Тоорчтич»скпе и практические асноктн камчльченил и механической нктивэиии минералов". Еисокич татры, 1988: III-м сотетско-япояском семинар" но мчханоммии, Новосибирск. 1989; И м конгрессе "Порошковая технология", Киото. 1990.

Публикации. Основные иатериялк диссертационной рвЗоты опубликован» В С статьях и в докладах.

Структура и обгон ддооортвцив. Диссертация состоят из введения . пяти глав, ааключвюда, внеодсв и описка литчратурч и оо~ дернит М8 страниц, в том числе ге рисунков, г таЯлтю. Список цитируемой лятеретурн содержит 110 нвимевовшгпй.

С0ДЕП1АДОЕ РАБОТЫ

В пореоЗ главе рассматриваются текста* в литературе подхода и тенденции в модеяироыто«* ««хчкячешгой яктивтти.

В с75№ствуюиих кинетических моделях »стинани« моего и» делить два принципиальных недостатка. Во-перонх. мвхмнчасквд воздействия. исгатшаемно частицами усреднялся по интоноив-еостн. очемшгс, оддяко. что &Ф1*>к?, кютикмй ударо«. зависит от силн последа«?го. причт» отличи? может гать кячостячя-км. Так. очевидно. что дай того, чтсчзи прлияоялз чктигяция. удар должен быть яя олвОва некоторого значения.

Другой недостаток связан с тяч. что нроцдсси активация и измельчания рчосматрлшггсл как независимые. т.». влияние рагчтора частмш на релаксацию иоирижвния в нгксркру»тся. Однако, миожестот вксаеряиангилышл: Фактов пзяорит о<1 с^рят-нон, - М9Хйкт1шаш1Я часто сопровождается размеряет »Тактами. когдч свойства материала и ччстяиях рэсяого рязчв»рэ оказыраютоя неодянаковимк. Это говорит о том, что ролжсшия механической анергии в гая протекает по резмс»му- А 9то так, то кинетике актявашта йч мояот Оить от

кинетики кгмельченяя.

Для преодоления »тих нежзстзтков в момли неойгокто учесть влияние размера часта« я интенсиряооти удчрэ на лаксають мях?шичеочой анэргия. А чтоСч опрчя«лкть характер такой зяоисишсти тро<5уотся болов детально«» р-юсмоту^чяч ияк-рескатчнского механизма релаксации мвхэничгасксП вивргии.

1?Г0р0У ГДЯ{-<» рвССМЭТрИИОВТСЯ М»ЯрО'Я«ЛН«Тг>е№<! П}/.ПИ<3 -

cu, раелизуишк» релаксации махаиичвбкоА oaapmi и тьердом теле. Эти процессы дня случая псликристалгачвския меть,плов довольно детально исследован« в физик* прочности. В главе дала-отсй анализ возможности применишш »тих представлений для описания мохшшчаокой обработки в мелншх аппаратах. Иа основе анолиэв картины пластической деформации формулируются постулаты модели.

Упругяя яиергия дислокационных скоплений, образующихся при воздействии мохгшнчйского напряжения может р«лвксировать либо путам. /[¡уímoro разрушения, либо путем пластического течения. Какая пз альтернатив будет реализована - это определяемся длиной полосы «кодьйения и моднасть« стопора, на котором стоит okdiuih.'fkfi. En ли гряниин зйрнй является самими мошнуми стопорами в серне, то длима полосы скольжения определяется р&амором лчрйч. Ото обстоятельство и обеспечивает влияние р.-г'нлра частики на ролэксашш. Если размер зерна превыияет )мюв chpiC4wp, будет ггроиоходить хрупнем разрушения, а если woHbíí? -■ пластическое течение. Этот размер и соответствующее ему n.<i!fi«*»iuiv опридчляют тек называемую точку вяако-хрушоГо пер«хода.

Гранина гKBKVi частицами, подобно межзеренной транше, яяляятоя мояшш стопором для даслокемий. Следовательно, можно ожвдоть, что релаксация шхегаческой анергии в частицах ио-рокке будит аналогична релакояции в зерне поликристалла. Тог-м понятия ряако -хрупкого перехода будят ггримэнеяимо и к мэхобрвботке порошков.

Пера ход к пластическому течении характеризуется редким ростом степени де'$орм9ц®1, что обусловлено иитеноивянми дио-л'жв!тс?нчкни потоками. Движущиеся дислокации, взаимодействуя друг с другом, способны порождать точечные и другие дефекты. Р ЮЩмтяте, «ри ПЛВСТИП9СКОМ '1ЧЧРНИК могут кабдодвються существенно яолев гяубокт искокешя структур«, чем при хрупком рвяруипиии. Ото, в свор очередь, нле-ют за собой рост значения ярнйсзнноВ »перпга, в, следовательно, и химПотешшалв. Мятеряял. ксянтпвшй плвстичеркоо точение.. скорее всего, будет обладать более высокой реакциоичой способность». по крайней мер» в проиеосйх. тек яда. Ьнзч» связанных о равновесиями. Конпчяо. хрупкое разрушение тякяэ оставляет в твердом теле ntwjm е«бя по»тгw ci'o, в "*га>1М случае, также будет

в

изменять реакционную способность. Однако степень искажений структуры при пластическом течения юткзт бнть оутцеотвзно большей, что дает основание отондвстеить пластическое тзчэшга со стадией глубокой мехвктивадш.

Существенно то обстоятельство, что изкекешга свойств при пароходе от хрупкого разрушения к пластичоокоиу течении носат скачкообразный характер. Это поаволяеч' рассматривать квгекти-в&цкп на со глубоких стадиях хек твердофазный переход з активное оостояжо. Ото позволяэ? сутсосгвэшо упростить абиотическое описание.

На основании рассмотренной карета; процессов, реализующих релаксацию механической энергии, форлу-круются постулата модели ;

1. В частица самым мойным стопором для дислокаций является еэ граница.

2. Мэхаинч&скоэ Еоздэйствие на частицу описывается езшетеэп-ноЯ скалярной величиной - пвпрягеняэм о.

3. Вероятность того, что в процесса обработки частица подвергается воздействию с напряжением а. , описшзазтся функцией 1(о).

4. Обрабатываемый материал характеризуется точкой вязко-хрупкого порехода (г*.о*).

5. Частицы с размором г > г* могут только разрушаться. Разрушающее напряжение зависит только от размера частиш н описывается функцией ор(г).

6. Частицы с размером г < г* могут только пластически течь. Напряжение, требуемое для начала пластического течения -зависит только от размера частицы и задается функцией от(г).

7. Активация тоздественна пластическому течении. Ее следствием является переход материла в новоо состояние, напиваемое ахтивнш.

3. За один акт активации в активное состояние пероходит некоторая доля неактивного материала, численно равная я.

Р третьей главе в рамках предлокеиной модели рвсскатри-вазтея кинотика диспергашяь Поскольку активироваться в модели могут лишь частпца меньшие, чем размер вязко-хрупкого перехода, активация оказывается процессом, зависимым от текущего грансоставв. Как следствие - кинетика активация ггродггалч-гает известной кинетику диспергации.

Существует два подхода к расемотрешш кинетики измельчания. Первый связан с привлечением акергетичэоких соображений, он оказался весьма продуктивном, в его рамках были йолучейы большинство из зависимостей, огшснваших. кинетику дасперга-ции. Одввко етот подход базируется на предположении о Том, что существенно .лшь количество анергии, т.е. фактически полагает уср&днвнкэ мехБоздействий. Другой подход основан на использовании группового уравнения кинетики измельчения :

го

О »(r,t) г

—- - bír.r'Wr'XfKr'.tJdr' - W(r)<p(r,t) (1)

б X '

о

Вся специфика разрушения ,в этом случае заключена в функции Фрагментации b(i\r'), представляющей спектр осколков частица г', ив функции скорости разрушения W(r). Однако уравнение это веоЬма слошое и его решений известно немного. Кроме того, вид функций Ъ(г,г') и W(r) определяется, как правило, эмпирически. В главе делается попытка конкретизировать вид втях Функций в рамках предложенной модели.

Что касается функции фрагментации Ъ(г,г*), ее ооашга полагают обладающей свойством .подобия, т.е. спектр осколков зависят лишь от отношения г/г,. Известно, однако, что частицы крупных размеров раскалываются на большое число осколков, которое резко падает при уменьшении частицу. Очевидно, в этом случае свойство Подобия ka выполняется. Предлагается связать множественность осколков, образующихся при хрупком разрушении о ветвлением магистральной трещины. Как известно, хрупкай трещина, достигнув йекоторой скорости. Начинает ветвиться. Скорость трещина растет о ее длиной, таким образом, чтобы трещЕна имела достаточную для ветвления скорость, она долгие бытЬ не короче, некоторого предела 1Q. В атом случйо число осколков больше двух и растет с увеличением размера чйотиш -разрушение свойством подобия обладать не может. Таким образом, подобие монет наблюдаться лишь для достаточно малых частиц, которые раскалываются преимущественно на два осколка. Нижняя оценка граничного размера 10 дает значения 1-10 mkm.

Экспериментально определить вид функция фрагментации мо*ко, если подвергнуть монофракцию материала обработке в мельнит в течении короткого промежутка времени, такого, что-

Зы частшш Н9 успели испытать более одного акта разрушения. Тогда полученная система будет состоять только из исходит частиц и их осколков, распределение по резкорсм которых п описывается функцией фрагментвции. Однако, для пройеДеяия такого эксперимента необходимо знать, какие, времена можно считать малыми. Характерное время разрушения частиц данного раз-меря г обратно пропорционально Wir). опредзлигь значения T7ir) для частиц исходной миофракцки иокно, если принять во внимание то, что omt исчезают по закону первого порядка i

t

u - (p(rQ,t) - exp (-W(r0)t) - exp (- - ) (2)

Воличинн t были огфеделены экспериментально Для частиц Kaf (200-160 мкм) и А1а03 (100-120 мкм) в мельница Зй-З при раз-

личных значениях загрузок паров и материала, тввляли порядка 1-Т сек (Рпс.1).

Ик значения сос-

3-

2-

-и

ai

О

D

?

Д

Рис.» Определение характерного времени разрушения.

Л - НаР. □ - А1203, + - NaF.

о - тт.

~г

15'

-ц-

20

30 ta, 3 гр.

100 и, 3 гр.

100 и, 3 гр.

400 п, б гр.

(7.2 о) (1.6 о)

(2.4 о)

(2.4 о)

Для определения вида фунтами фрагмонтадаи использовались данные ситового анализа. Распределегата по размерам материала, провтдаего кратковременнуп обработку имеет вид чередугоихся пиков и провалов (Рис.2). Отношение размеров, соответствующее соседним пикам составляет около 0,6-0,8. Это соответствует раскалыванию пополам : в этом случае m/m*»0.5, соотеттствуи-

кее отношение размеров - У~0~.5 « 0.78. что близко к наблюдаемому г/г' " 0.Т5. Таким образом, дачные эксперимента свидетельствуют о том. что Частит» раскалываются преимущественно нз два осколка. Виракешше минимумы на гралуло громко, по-видимому, указывают на то, что функция фрагментации довольно узкая.

1

О

ч

80604020-

0-

dM

iL

(П

Рио.2

Гранулоыэ тричэ ский соотав образца ЛаР посла мехобработки в течении 5 сек.

I

5.0

-1 5.5

0УНГ)

3.5 4.0 4.5

Скорость разрушения W(r) по своему смыслу представляет частоту воздействий» способных разрушить частицу с размером г. В предложенной модели оказывается возможным выразить W(r) через величины, имеющие достаточно прозрачный физический смысл : „

*<г) « J ШЮо

(3)

гдэ «к- чаотота мехвоздействий безотносительно их интенсивности.

Специфика используемого аппарата в ГЗ) представлена параметрами и>к и ХГо). ык характеризует временной масштаб обработки и« очевидно, не может отражать качествоиное различие мовду аппаратами. "Качество" механической энергии, подводимой к частицам в аппарате отрекается функцией Ко). Поскольку активацию способны вызвать лишь воздействия с а>а*, интенсивность обработки можно характеризовать долей таких воздействий : _

Р

Jf(o)flö

(4)

Тогда аппараты можно расклассифицировать следущим образом : Р~1 - "высоконапряженные" аппараты. Р~0 - "слаОонапряжейине" аппарат. 0<Р<1 - "средненепрвжешш'е" аппарат. Вид функций W(t) для различных аппаратов приведен на Рио.З. Оная качественный вид К(г) в аппарате можно получить аналитические аппроксимации кинетики измельчения в двух предельных

случаях : когда доля частиц, которые не могут бить разрушены в данном аппарате еще пренебрежимо мало, и когда такие чаоти-цы уиэ составляют основную массу. Свойотва аппаратов различных видов суммированы в таблице 1. W(r)

а Рис.3 Скорость разрушения в аппаратах с различной интенсивностью обработки.

- - 8(a), 4(б), 3(в), 2(г). о 1 (д)

Свойства аппаратов разных, классов

Характеристика Интенсивность аппарата

высокая средняя слабая

Дает ли увеличение средней интенсивности воздействия выигрыш в эффективности аппарата как диспергатора нет да да

Возможна ли мехвктивация Да Да нет

Зависит ли распределение По размерам при х - <® от Г(о) не* нет да

Приводит ли увеличение энэргонапряжешости к уменьшению прадеда разрушения нет нет да

Закон измельчения для малых времен обработки кика Риттингера или типа Кика Ходакова Ходакова

Закон измельчения для больших времен обработки Ходакова гиперболический

В четвертой главе рассматривается влияние взаямодейстеия частиц на процесс механической обработки. Использование распределения по воздействиям t(tí) з качестве характеристики аппарата ослояйяэтсй там обстоятельством, что f(о) зависит не

только qt кинематики движения мэлащих тел в аппарате, ао я от перераспределения напряжений в насыпке.В главе рассматривается ряд аспектов, связанных с влиянием коллективности деформирования на возможность использования f(o) как характеристики аппарата.

В случае коллективности деформирования функции b(r.r') и 5? (г) в общем случае зависят от окружения разрушаемой частицы. Данных о такой зависимости для Ъ(г.г') в настоящее время нет. А вот зависимость скорости разрушения, по-видимому, проявляется в тех случаях, когда наблюдается образование полимадаль-ного грвноостава при измельчении.

Классические модели диспергации, не учитывощие взаимодействия частиц, предсказывают, что при увеличении времени обработки грансосгав должен стремиться к логарифмически-нормальному распределению. Но в ряда случаев, формируется по-лимодвльное распределение, причем такое распредолэние довольно устойчиво и в ходе обработки сохраняет свою форму. Отношение размеров, соответствующее пикам на распределении составляет 1/5 - 1/10, a доля мелких частиц составляет 2.0-40%%. Для объяснения такого явления Сило высказано предположение о том, что в ходе обработки мелкие частицы попадают в пустоты между крушшми и тем самым на время исключаются из процесса обработки.

Средний размер пустоты в случайной упаковке шаров одинакового радиуса составляет 1/5 от размера шара, что согласуется с наблюдаемым отношением мод распределения. Доля заполнения в случайной упаковке составляет 645. Если предположить, что мелкие частица сами образуют случайную упаковку, то массовая доля етих частиц будет составлять 26S, что тоне близко к наблюдаемому- Западание мелких частиц в пустоты мваду крупными било продемонстрировано также при прессовании полимо-дэльных смесей.

Для описания обработки в аппаратах, в .которых реализуется взаимодействие частиц, предложен следующий алгоритм. Все частицы насыпки разделяются но два класса : "частицы в пусто-тих" и "частица матрицы". Будем считать, что частицы в пустотах совсем не испытывают воздействий при обработке, в псе частицы матрицы находятся, в среднем, в одинаковых услопня.х, и их поведение при обработке не зависит от текущего грансос-

тава. Вероятность для частицы разыером г онвзатьоя и том или ином классе описывается функцией распределения то классам С (г). Этот алгоритм бил использован для модэлфования образования полимодального состава при измельчении.

При таком рассмотрении частицы разных классов сказываются независимыми друг от друга : частицы в пустотах на учаот-буют в разрушают вообщэ, о разрупгание частиц матрица но за висит от того, есть ли честицЦ в- пустотах. Как следствие -коллективную обработку можно рассматривать как обработку только подсистемы невзвюлодейотвуйдих частиц матрица, к ней кв и применять распределение f(О), в количественном аспекте кинетика дйспергации, конечно, изменится по сравнению с системой полностью независимых частиц, но качественные характеристики (предел разрушения, возможности активации) останутся теми ко, соответственно, остаться справедливой приведенная выше классификация аппаратов.

В цятой гДаве анализируется кинетика глубоких стадий механической активации в рамках предложенной модели. Для того чтобн в частица произошла активвция, необходимо выполнение двух условий i чтобы размер части!iy бол меньше размэфй вязко-хрупкого перехода, и Чтобн интенсивность воздействия прэпкао-ла порог Пластического течения сг,(г). С учетов того, что зона Пластического течений мо&эт охватывать не весь объем частл-Цы, а лишь аг-о часть его, кинетика активации описывается уравнением :

8à(v,X) г

- » se ui I i(o)do (cp(r,t) - a(r,t)) (5)

" j • oT(r)

В частном случае, когда интерес представляет суммарная доля активного материала, и когда от(г)мг*, решение (5) имеет вид:

t

a(t) - ôxp(-Çt) % J J(t) exp(Et) dt (6)

о

где J(t) - доля мелких частиц 0<r<r*. at- характерная частота активации :

•E(r)

î(o)dn

(7)

ot(r)

Уравнение (G) использовалось для численного моделирования кинетики активации. На рис.4 представлена результата моделирования юшотикя активации в аппаратах с различной интенсивностью обработки. Начальное распределение не содержало частиц с г<ге. Как видно, кривые <x(t) имеют 5-сбразнкй вид, и отчетливо наОлвдаетсп индукционный период. Зто вполне соответствует эмпирическому правилу "Сначала разрушение - потом активация". Однако, если начальное распределение состоит ясяь из частиц с г<г* (активация без разрушения) решенЕэ (Т) имеет вид :

a(t) » 1 - exp(-Çt) (8)

демонстрирующий отсутствие Б-образностк.

Индукционный период связан о нвкоцлшшем способных ектк-вироваться частиц - начало активещ-ш приходится по времени На конец первой стадии диспергацки. Соответственно, индукциокинй период зависит от энергонапряхенности аппарата : чем Шла иинряжонность, тем мэньше индукционный период.

Рис.К Кинетика активации в аппаратах с различной интенсивностью обработки.

б

- 8(а), 6(6). 4(В), 3(г), 2(д)

- средняя интенсивность ударов в аппарате,

- порог пластической деформации

Если варьировать константу х в аппарате с одной и той же интенсивностью обработки, то индукционный период оотаэтся постоянным, изменяется л:шь скорость накопления актквного ма-тнриадп (рис.5). Зто легко понять, если учесть то, что шщук-циоккнй период связан с накоплением мелких частиц, гг.е. о днсиоргоцией. Константа х характеризует только кинетику акти-пшдш!, ее значение никак не сказывается но кинетике измельчо-

а

гая, соответственно влиять на моявт.

индукционный период она не

ОлД частиц размером г'

60

Рио.Б Нинотик» »ктиввпии в високонапряжонном аппарате при различных значениях, ж.

ж - I(а), 0.5(6), 0.2(в),

0.1(г), О.ОЕ(д) (в) - удельная поверхность в долях удельной поверхности

*

При умеиьиенки интенсивности обработки в впгаряте ¡воличины доля активирующих ударов будет уменьшаться, и когда аппарат станет слабонапряжишим, активация Луи°т швоэ мо*на. Таксе явлвгае известно как "пороговый еф?ект" в нп1.;т-датся експеримеитальио. Его нагляднее представлять в вида г.ч -висимости степени активации, достигаемся за определегаки» мя в рвэтшх по напряженности яппарятах (Рис.6) .

Пял експеримэнтчшой проверки внвсдов модели бнлч про -чнчнияироведа известная иг? литературы кинетика ряда ироиео-зив, сопровождающих мелягагюскую ахтиявци«: : някотыгтаив ряер--«га й КаТ, еморцтция Б10г. образование выщелатяваемой фоэы саалинита.Литературняе деняйе сравнивались и результатами мо-делировапяя. При. моделирований накопления ввергай учитывался •о, чтс запасенной енерги»Й обладает тек»? и материал п чвс-

I -.1

г

Риз.Я Достигаемая ая время юк1 степ9й>. активации в зависимости от интенсивности обработки в згтарвте Я^,

1 - - 20 2 - м^ - ЛО

тицах, протерпевших разрушение ("Неглубокая активация"). Результаты представлены на 1Иг;.7 я Рис.8.

86 4

2

Е.

0.0

г » т—I—|—г~т—|—г1 I I—»

0.5

1.0

Рис.7 Расчетная зависимость аккумулированной внергии от удельной поверхности.

Я1 - удельная аккумулированная энергия материала осколков.

Рио.в Зависимость степени активпости а от удельной поверхности Б/Б^.

О - амортизация кварце (сухой помол)

□ - вморфизация кварца (мокрый помол)

■* - выцвлачквааие каолинита

выводи

1. Показано, что природа глубоких стадий механической активации, которые характеризуется резким ростом степени раэупоря-дочзния, может бить связана о пластическим течением в частицах, моньпш. размера вязко-хрупкого перехода.

2. Пля учета интенсивности механических воздействий, испыти-1шсмих частицами при механической обработке, предложено ха ракгвриэовотъ штарат распределением по мехвоздвйствиям 1(о),

3. Розработнн и аш!робировен алгоритм учета коллективной! деформирования при мехобработке. Взаимодействие частиц в пер-1>- м приближении может быть учтено ив основе представления < попадании молких частиц в пустоты мевду крушшми.

■(. Мнохоетвеншсть осколков, образумился при разрушают

¿длагается связывать с ветвлением трещины. Показано, что в том олучаэ должен существовать размер, шшв которого частика закалывается лишь надвое.

. Предложена кинетическая модель глубоких стадий механичео-ой активации. В рамках модели проанализирован ряд аффектов, том числе показано существование пороговых эффектов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих асотах :

. Гольдберг Е.Л. , Павлов С.В. — "Моделирование разрушения ри стесненном ударе" — труды 5-го симпозиума Теоретические технологические аспекты измельчения и механической активами минералов", 1988, Vysolte Та try, с. 86-91 . . Гольдберг Е.Л. , Павлов С.В. — "Моделирование разрушения ри стесненном ударе. I. Индивидуальное разрушение частиц." - Порошковая Металлургия, 1990, N7, о.1-5. ;. Павлов С.В. , Гольдберг Е.Л. — "Моделирование разрушения ри стесненном ударе. II. Коллективное разрушение частиц." — ¡орошковая Металлургия, 1990, N9, с.22-25. . Pavlov s.V. , Goldberg F..L. — "(irlndlnR model with olleotlve effect involved" - In : Proc. of Second florid ¡ongroBS Particle ieclinolopy, Kyoto, Japan, 1990, p.516-521. >, Goldberg E.L. , Pavlov S.V. — "Klnetieal model of lechanlcal activation" -- Ibid, p.60T-515. i. Павлов C.B.. Гольдберг Е.Л., Еремий А.Ф. — Тезнсн 10-го !сесоюзного симпозиума по механоэмиссяй и механохимии твердых •ел, Ростов-на-Дону, 1986, с.211

Гольдберг Е.Л., Павлов С.В. — "Кинетическая Модель меха-юческой актийвпяи-измельчеШя. I. Концептуальная модель." — :яб. хим. яура., 1992, Вып.4, с.147.

). Павлов С.В., Гольдберг Е.Л. — "Кинетическая модель кеха-йческоЙ актя»яшт-измельченш?. II. гйпютикя диспергаШот." — Зяб. хим. sypa., 1953. ВнпЛ, C.I2S.

К Гольдберг Е.Л., Павлов С.В. -- "Кинетическая модель моха-тческой активации-йзмельчегая. III. кинетика активации" — Зиб. хим. аурй.* 1993, Btttt.I, с.131.

to. гольдберг В.Л., Павлов С.В. — "Пороговый вф$ект пря аморфкзации механически ективировяиних порошков" — Тезйсв 71 Всесоюзного семипэря "Деэиятеграторияя технология", 1989,

1Т