重晶石湿法超细研磨中的机械力化学效应研究
超细磨粉机是超细粉体生产的主要设备
超细磨粉机是超细粉体生产的主要设备超细粉体技术是20世纪70年代中期发展起来的新兴学科，超细粉体几乎应用于国民经济的所有行业。
它是改造和促进油漆涂料、信息纪录介质、精细陶瓷、电子技术、新材料和生物技术等新兴产业发展的基础，是现代高新技术的起点。
在造纸行业中，造纸施胶普遍要添加10%&mdash；20%的超细粉；在高档铜板纸中，高岭土(或碳酸钙)超细粉的添加量高达40%。
又如塑料制品，改性超细粉的添加量，根据产品要求的不同可高达30%&mdash；50%。
在一些PVC产品的添加量已高达70%。
超细粉在塑料、橡胶、电子、电缆、油漆、涂料、磨料、药品、化妆品、陶瓷、建材、食品加工和家用电器方面用量极大，如美国的面粉生产就规定了一定的滑石粉添加量。
6000目以上的超细粉添加到塑料制品里(如电视机壳)，不仅可以改善制品外观尺寸、光洁度、颜色、手感等物理指标，还可改善制品的强度、弹性、悠韧性和抗老化能力。
超细粉体需要优质的磨粉机做生产设备，三环中速超细磨粉机，主要适用于对中、低硬度，莫氏硬度&le；6级的非易燃易爆的脆性物料的超细粉加工；与一般磨粉机相比，三环中速超细磨粉机的优势还在于：1.高效、节能、环保、清洁，集四大优势于一体在成品细度及电动机功率相同的情况下，比气流磨、搅拌磨、球磨机的产量高一倍以上；采用脉冲除尘器捕捉粉尘，采用消声器降低噪声，具有环保、清洁的特点。
2.易损件使用寿命可达2-5年磨辊、磨环采用特殊材料锻制而成，从而使利用程度大大提高。
在物料及成品细度相同的情况下，比冲击式破碎机与涡轮粉碎机的磨损件使用寿命长2-5倍，一般可达一年以上，加工碳酸钙、方解石时，使用寿命可达2-5年。
3.产品细度高，安全可靠性高三环中速超细磨粉机产品细度一次性可达到D97&le；5&mu；m；因磨腔内无滚动轴承、无螺钉，所以不存在轴承及其密封件易损的问题，不存在螺钉易松动而毁坏机器的问题。
第09章-第1节 超细粉磨原理
粉碎不单纯是颗粒细化的物理过程。粉碎过程中有化学 键的折断和重新组合，也有能量的积聚，使颗粒的表面 自由能增大，并产生晶格变形、结构缺陷、无定形化， 生成表面游离基，放射外激电子和出现等离子态等，从 而使正在粉碎中和经过粉碎后的颗粒处于亚稳的高能状 态。因此，粉碎是由机械力诱发的物理化学现象，是可 逆的机械力化学效应过程。
粉碎平衡
当颗粒尺寸变小时，颗粒的数目增加很快，数目众多 的颗粒需要逐个进行粉碎，甚至需要在每个颗粒上用 磨剥法逐点进行粉碎。所以，没有高频的作用力就无 法保证粉碎的进行。高频作用力还保证每次力的有效 作用，避免因应力的弛豫而造成损失。 超细磨技术就是要想法创造能量高度密集的粉碎环境， 以利于超细粉磨的进行。
粉碎
在粉碎进行期问，当正向过程的速度大于逆向的 速度时，颗粒得以粉碎而微细化； 当逆向过程的速度大于正向的速度时，颗粒附聚 及聚结而粗大化。
粉碎平衡
当相反的两种作用进行速度相等时，则出 现粉碎平衡。即使继续进行粉碎，物料颗 粒不再变小，比表面积不再增大，达到粉 碎极限。这时的尺寸就是平衡尺寸，也就 是粉碎的极限尺寸。
(ii)介质运动式超细磨机。利用细小粉磨介质的高速运 动对物料进行冲击和磨剥作用使物料粉碎。产品细度 可达d 97 <10μm。如振动磨机、行星振动磨机、搅拌磨 机等。
超细粉磨设备
(iii)气流式超细磨机。利用高速气流(300～500 m／s) 或过热蒸汽 (300～ 400 ℃) 的能量，使颗粒相互冲击、 磨剥而实现超细粉磨。产品细度也可达 d 97 <10μm。如 管道式、圆盘式、流化床对喷式气流磨机等。
助磨剂
在颗粒表面上的物理化学作用，发挥力学效能，消除或 延缓颗粒的聚结，同时提高颗粒的易碎性，从而一直粉 碎的可逆过程，使平衡点向尺寸较小的方向推移，以提 高粉碎的细度和粉碎效率。
重晶石湿法超细研磨中的机械力化学效应研究
收 到 稿件 日期 ：２ ０ —７３ ０７０ ．０ 通讯 作 者 ：王 永魁 作 者 简介 ： 王永 魁 （９ ３ ） １８ 一 ，男 ，河 北 邢 台人 。硕 士研 究 生 ，从 事矿 物 材 料研 究 。
显 著变化 ，但各 晶面变 化规律 有所 不同 。（ １） （４ ） ２ ２和 １０ 晶面在 湿磨 ３ ｒｉ、（２ ） ０ ｎ １ １晶面在 湿磨 １０ ｎ时 ，其 Ｘ ａ ２ ｍｉ
２ 实
验
实验以湖南华 西 １５ ２ ０目的重 晶石为原料 。经 ｘ 射
线衍 射分析 ，该样 品主要 由重 晶石和方解石组成 。试样 粒度 组成为 ：最小粒径 ０５ｔ ，最大粒径 ２ ．６ ｍ，中 ．ｒ ｇ ｎ ２ ｐ ９ 位径 １ ２ｕ ，一２ 累积含量 ８ ．％。 ． ｂｎ １ － 岬 ０６
连 续扫描 ，扫描 范围 ３ ０ ～７ 。。
中图分类号 ： Ｔ ８ ５ ． Ｄ ７ １
文献标识码 ：Ａ
文 章 编 号 ： １０ ．７ １ ０ ７增 刊 ．１６０ ０ １９ ３ （ ０ ） ２ ４ ０ ．３
３ 湿 法 超 细 研 磨 中的 机 械 力化 学效 应
３１ 矿物晶体结构 的整 体变形 ． 图 １为重 晶石湿磨 ０（ 原料 ） ３ 、 ０ ９ 、 ０ ６ 、 ０和 １０ ｎ ２ ｍｉ
维普资讯
助
能
耆 才
料
２０ 年增刊 （ ） ０７ ３ 卷 ８
重 晶石 湿法超细研磨 中的机 械 力化学效应研 究木
王永魁 ，丁 浩，邓雁希 ，杜 高翔
（ 中国地 质大学 （ 北京 ）材料科 学与工程学 院，北京 １０ ８ ） ０ ０ ３ 摘 要 ： 研 究 了重 晶石 在搅拌磨 湿 法超 细研磨过程 中
2010年度《非金属矿》总目次
０
环氧树脂／ ｔＪ￣ 改 ． 藻土复合材料性能实验研究 ：Ｊ ｉ－ 不 同制备 因素对超细电气石粉体粒度的影响 广 西 高岭 土漂 白试验 研 究
方 解 石型 低 品位 海 泡 石矿 工 业提 纯工 艺 的试 验研 究 广 元地 区舍 隐 晶质 难 选石 墨 选矿 试 验 研 究 研 磨介 质 制 度对 水 镁 石 湿 法超 细研 磨 效 果 的影 响 中碳 石 墨提 纯 实验 研 究
（５ ６） （８ ６） （２ ７） （４ ７） （８ ７）
第 五 期
聚 乙烯 醇／ 蒙脱 石 纳米 复合 材 料 的 制备 及 性 能 纳米氢氧化钙颗粒制备、表征及Ｎ 捕获性能研 究 膨 胀 蛭石 表 面疏 水改 性 的 实验 研 究 煤 系高岭 土 微 波加 热 合 成 干燥 用 １Ｘ型 沸石 分 子 筛 ３ 四川某铜矿尾矿特性及用其 生产尾矿 页岩烧结砖的工艺
第六 期
（ 见本 期 目次 页 ）
一
８ ｌ一
六偏磷酸钠提纯凹凸棒石的试验研究 不 同十八 烷 含 量 膨 润土 基 复合 相 变储 热 材 料 的性 能研 究 纯化处理对天然微 晶石墨电化 学性能影响的研 究 机 械 研 磨 烟 气灰 的 活性 评 定过 程研 究 纳 米蒙 脱 土对 环 氧胶 粘 剂 的 改性 机 理及 应 用研 究 粒 度 组 成 对 云母 纸 强度 性 能 的影 响
连续离子交换法钾 富集试验研究
哈 密硅 灰石 制 备 白炭 黑 工 艺的 研 究 磁 性 膨 润 土的 制备 及 其性 能研 究
（） ７
（１ １） （５ １）
改性 硫 酸钙 晶须 改善 Ｓ ｓ 粘 剂 粘接 性 能 的研 究 Ｂ胶 某 平板玻 璃 用石英 岩 矿 除铁 试 验研 究 分级 式 冲 击磨 制备 超 细 云母 微 粉 的 工 艺研 究 蒙皂 石 的 湿式 超 细粉 碎试 验 研 究
表面活性剂在超细硬质合金球磨工艺中的作用及研究进展_王明
1 前 言
硬质合金是一种高效的工具材料 , 被誉为“工业 的牙齿” 。 但是 , 硬质合金自问世以来 , 其强度和硬 度就一直是一对“不可调和的矛盾” , 二者总是不可 皆得 。超细硬质合金的诞生在一定程度上弥补了这 一不足 , 当 WC 晶粒尺寸减小到亚微米以下时 , 材 料的硬度 、韧性 、强度 、耐磨性都能得到提高[ 1] 。 因 此 , 超细硬质合金也成为当前硬质合金领域的研究 热点 。
物料在机械力的作用下 , 表面会形成许多裂纹 , 颗粒的破碎就是裂纹的产生和扩展的过程 。 球磨介 质中加入表面活性剂后 , 表面活性剂分子就会沿着 这些裂纹侵入并发生吸附 , 产生了所谓的“劈 裂效 应”(如附图所示)。 从颗粒断裂过程来看 , 根据裂纹 扩展的条件 , 表面活性剂分子在新生裂纹处的吸附 必然会降低裂纹处物料颗粒质点间的凝聚力 , 阻止 已经断裂的化学键重新聚合 , 从而降低了物料颗粒 的机械强度 , 减少了裂纹扩展所需的外应力 , 加速了 裂纹的扩展 , 起到了强化破碎的作用 , 进而提高了球 磨效率 。
摘 要 :针对高能球磨法制备超细硬质 合金混合料的新技术 , 简述了在球磨介质中添加表面活 性剂的作用及作用机 理 , 总结了表面活性剂在硬质合金球磨工 艺中的研究现状 , 并提出了今后的研究方向 。
关键词 :超细硬质合金 ;高能球磨 ;球磨介质 ;表面活性剂 中图分类号 :T Q 423 .9 文献标识码 :A 文章编号 :1004-0536(2008)04-0049-04
3 表面活性剂的作用机理
表面活性剂强化促进球磨 , 其作用机理相当复 杂 , 经国内外学者的长期研究 , 基本上形成了两种具 有代表性的学说[ 13 , 14] :一 是“吸附降低 硬度” 理论 , 认为表面活性剂在颗粒上的吸附降低了颗粒的表面 能或者引起近表面层晶格的位错迁移 , 产生点或线 缺陷 , 从而降低颗粒的强度和硬度 , 同时阻止新生裂 纹的闭合 , 促进裂纹扩展 ;二是“料浆流变性调节”学 说 , 认为表面活性剂通过调节料浆的流变学性质和 物料颗粒的可流动性等 , 降低料浆的粘度 , 促进颗粒 的分散 , 从而提高料浆的可流动性 , 阻止物料颗粒在 磨球及球磨机衬板上的粘附及颗粒之间的团聚 。 3 .1 表面活性剂对物料硬度的影响
关于细磨磨矿邦德功指数的测定和应用
关于细磨磨矿邦德功指数的测定和应用刘建远【摘要】在简要描述邦德可磨度试验方法及邦德功指数测定原理的基础上讨论了影响细磨功指数测定结果的主要因素以及在提高测定结果准确度方面可采取的措施,介绍了利用邦德可磨度试验磨机进行细粒物料磨矿比能耗测定的列文法,指出了将邦德功指数用于细磨磨矿机选型计算时如何恰当地考虑磨矿细度对磨矿比能耗的影响问题.%Upon a brief description of the Bond grindability test method and the principle of Bond work index determination,the main factors affecting the determination result for fine grinding as well as the possible measures which may be taken to increase the accuracy of the result are discussed,the Levin' s method to determine specific energy consumption for fine grinding by doing batch grinding tests with the Bond test mill is introduced,and the proper way of considering the influence of grinding fineness on the specific grinding energy by sizing of fine-grinding mill pointed out.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2017(026)006【总页数】7页(P12-17,42)【关键词】邦德可磨度试验;邦德功指数;比能耗;细磨【作者】刘建远【作者单位】北京矿冶研究总院,北京102628;矿物加工科学与技术国家重点实验室,北京102628【正文语种】中文【中图分类】TD921+.4邦德功指数是表征矿石物料粉碎难易程度的一种物料参数，广泛应用于选矿厂碎磨流程设计的设备选型计算和既有碎磨流程的作业效率评价。
重晶石矿物材料的研究进展
重晶石矿物材料的讨论进展重晶石属于硫酸盐类矿物，化学式为BaSO4，构成为65.7%的BaO和34.3%的SO3。
重晶石属于斜方晶系，硬度3～3.5，密度4.5g/cm3。
矿物晶体透亮至半透亮，以板状或棱柱体产出，并呈现出玻璃、松脂光泽；某些重晶石在底轴面上会呈现珍珠光泽。
重晶石的晶型成板状放射晶簇、粗叶理状、粒状、土状等。
纯重晶石显白色、有光泽，由于杂质及混入物的影响也常呈灰色、浅红色、浅黄色等，结晶情况相当好的重晶石还可呈透亮晶体显现。
重晶石是一种紧要的含钡矿物，是制取钡和钡化合物最紧要的工业矿物原材料，具有密度大、难溶于水和酸、无毒、无磁性，能汲取—射线、—射线及—射线、热学性质稳定等特点。
世界范围内重晶石资源特别丰富，我国重晶石居世界第一，美国和印度分别居第二和第三。
我国重晶石矿资源丰富，储量和产量均居世界第一，也是世界上最大的重晶石出口国，在国际市场上占有紧要地位。
我国重晶石重要分布在21个省，以贵州省重晶石最多，保有储量占全国的34%，其次是湖南、广西、湖北、陕西、福建等省。
总的来说，我国重晶石矿产资源丰富，质量优异，分布较广，现保有储量和生产本领完全可以保证国家经济建设进展和对外出口的需要，开发前景特别广阔。
1.高纯重晶石的制备技术1.1物理提纯任何一种非金属矿都有它特定的矿物构成和化学构成，自然界的单矿物很少，所以需要一个物理提纯的过程。
重晶石物理提纯的重要方法有：手选、重选和磁选。
其中手选重要是依据重晶石与伴生矿物的颜色、密度等差异，选出块状的重晶石。
一些矿山，由于地质品位高、质量稳定，经手选就可以充足外贸出口要求。
如广西象州潘村矿，用手选法选富矿，粒度为15～30mm，BaS04含量可大于95%。
该方法简单易行，无需设备，但生产率低，资源挥霍大。
重选是依据重晶石与伴生矿物的密度差别，把原矿经洗矿筛分、碎裂、分级脱泥、跳汰、摇床等工艺，可获得品位大于88%的产品。
重晶石嵌布粒度大于2mm，通常用重介质分选、跳汰分选进行选别，重介质分选的最大粒度为50mm，湿式、干式跳汰分选的最大粒度约为20mm；嵌布粒度小于2mm，可用摇床或螺旋分级机进行分选，精选前须用水力旋流器除去泥料以提高选别效果。
【精品文章】超细湿法研磨之无机材料浆体流变性问题初探
超细湿法研磨之无机材料浆体流变性问题初探
当前在超细粉碎（研磨）生产工艺中，湿法机械研磨工艺应用日益广泛。
在湿法研磨工艺中，浆体流变性很大程度上影响了湿法机械研磨的效率。
浆体流变性也反映了粉体颗粒间的相互作用及颗粒团聚的情况。
目前，用于超细粉末制备的湿法研磨设备是介质搅拌磨和砂磨机。
这两种类型的粉碎机理是依靠研磨介质和颗粒在高速旋转状态下产生的剪切和挤压作用。
介质搅拌磨所获得产品颗粒粒径小于2µm的达50%-90%。
砂磨机研磨能力更强，甚至能够获得D90小于0.6µm亚微米粉体。
由于在超细研磨中颗粒细度随着研磨时间的增加而提高，同时比表面积和表面能也将作增大，颗粒由于静电力和范德华力将产生团聚或聚结，浆体的流变性能也随之发生改变。
因此对湿法超细研磨中浆体流变性的研究具有非常重要的意义。
一、无机材料浆体的流变性表征方法
无机材料浆体的流变性表征主要是测量浆体的τ随γ（τ为剪切应力，γ为剪切速率）的变化，从而反映浆体中颗粒间作用力和浆体絮凝的情况。
然而浆体和研磨介质在研磨腔体中的运动非常复杂，颗粒表面的性质也很容易发生变化。
如表面活性的提高以造成的超细粉溶解度的提高，还有电化学氧化造成的颗粒表面化学性质的不同。
因此很难测量或准确的估计研磨过程中浆体的流变性。
根据不同的测量参数和测量方法无机材料流变性能的表征主要包括以下几种方法：
1、通过粘度计或流变仪直接测量表征
通过粘度计或流变仪直接测量γ和τ的关系或是测量浆体静态时的表观。
第三章矿物填料与颜料
3.1.1 矿物填料与颜料的作用和性能
填料是在主要材料中添加的一种材料，也叫作 添加剂。属矿物填料的主要作用是增量、增强和赋 予功能（P81）。填料可分为两种：
一种是为了降低成本，将廉价材料添加在价格 较高的材料中料以降低制品的成本，并不改变材料 性能的隋性填料，也叫增量剂；例如在塑料、橡胶、 胶黏剂等中填充碳酸钙以降低聚合物的用量；在纸 张中填充碳酸钙、滑石粉以减少纸纤维的用量。
与非金属矿物填料填充效果有关的主要性能是 化学组成、粒度大小和粒度分布、比表面积、颗 粒形状、堆砌密度，以及热性能、光性能、电性 能和表面性质等。详见P81-85。
3.1.2 非金属矿物颜料的作用和性能
颜料是作为涂料、油墨、塑料、橡胶、胶黏剂、染料以 及陶瓷和建材制品等的着色剂而使用的材料，一般不溶于 水、油或溶剂。它是白色或有色的无机或有机化合物，应 用过程中以细微粒状态分散于介质（或基料）中。颜料粒 子本身并不具有染着物体的能力，而是借助基料固着于物 体表面或微细地分散于基料中实现着色，并起装饰及保护 （如防锈、防腐、防辐射等）作用。
（１）破碎筛分
在非金属矿石的破碎中，常用的破碎筛分工艺流程 是两 段 开 路 和 两 段 一 闭 路 流 程，如 图所 示。
石英、长石、石灰石、方解石、硅灰石、高岭石、 滑石等大多采用二段破碎流程。在一些特殊情况下，也 采用一些特别的破碎工艺流程。如处理极坚硬的矿石和 特大规模的加工厂，为减少各段的破碎比和增加总的破 碎比，采用三段破碎流程；而原矿粒度较小的小规模加 工厂则可采用一段破碎工艺流程。
⑤ 吸油量 在定量的粉体颜料中，逐步将油滴入 其中，使其均匀调入颜料，直至滴加的又恰好使 全部颜料浸润并黏结在一起的最低用油量即为吸 油量，用 mL油／g颜料表示。
常用无机粉体材料种类及作用
常用无机粉体材料种类及作用目前，在中国每年至少有400万吨的无机粉体材料作为原料的一部分被用于塑料制品的生产。
用无机粉体材料替代部分石油产品，一方面，每年可以节约数百万吨石油；另一方面，对于所生成的塑料制品而言，不但有利于降低原材料成本，而且可以使填充塑料材料的某些性能按照预定的方向得到改善，从而提高塑料制品的巿场竞争力。
常用无机粉体材料种类及作用据统计，中国500余家碳酸钙厂家生产的约500万吨产品中，有一半是销往塑料行业的。
此外，滑石粉、煅烧高岭土、硅灰石粉等多种无机粉体材料也被广泛应用，有的甚至成为功能性塑料材料不可缺少的组成部分。
碳酸钙碳酸钙是塑料加工时用得最广、用量最大的无机粉体填料。
据中国无机盐工业协会钙镁分会统计，每年用于塑料填充的碳酸钙总量在二百多万吨，是各种用途中所占份额最大的，约50%左右。
根据加工方法不同，碳酸钙分为轻质和重质两种。
轻质碳酸钙（简称轻钙）是由石灰石经煅烧、消化、碳化而成的，其间经历了化学反应，而重质碳酸钙是经研磨（干法或湿法）而成的，只有粒径大小的变化而无化学反应过程。
目前在塑料薄膜中使用的碳酸钙都是1250目的重质碳酸钙，已大量用于PE包装袋的生产，在农用地膜中因透光性受到影响，虽然可以使用，但添加量较小。
1）重钙的细度对PE薄膜力学性能的影响十分明显，见表1。
表1 重质细度对PE薄膜力学性能的影响2）碳酸钙粒子的分散对PE薄膜的性能具有决定性作用PE薄膜生产企业对重钙的添加量十分关心，希望添加量越多越好，但同时力学性能、耐老化性能、透光性都不要受到过大的影响。
特别是在农用地膜中到底能够使用多少碳酸钙是非常值得努力探讨的问题。
宝鸡云鹏塑料科技有限公司对此进行了有益的探索，并取得喜人的成果。
表2列出纯LLDPE地膜及分别添加10%、15%、20%、33%云鹏公司生产的纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜的力学性能。
由表2所列数据可以看出，添加10%以上直至33%纳米改性塑料复合材料的LLDPE地膜较之纯LLDPE地膜，各项力学性能相差不大。
湿法介质研磨法的原理
湿法介质研磨法的原理
湿法介质研磨法是一种常见的粉碎、研磨材料的方法，主要用于粉末冶金、化工、材料科学等领域。
其原理是利用悬浮在介质中的介质颗粒对待研磨材料进行磨削、破碎和分散。
具体原理如下：
1. 介质选择：选择合适的介质作为研磨介质，通常为颗粒状固体，如玻璃珠、砂轮等，其选取要考虑研磨材料的硬度、粒径大小等因素。
2. 研磨介质与待研磨材料混合：将研磨介质与待研磨材料以一定比例加到水或其他液体介质中，形成悬浮液。
在悬浮液中，介质颗粒与待研磨材料发生摩擦和碰撞作用。
3. 研磨过程：悬浮液在研磨机械设备中受到机械作用，如旋转、摆动等，使介质颗粒与待研磨材料相互碰撞磨擦。
研磨介质的摩擦力和冲击力作用下，待研磨材料逐渐破碎、分散，达到所需粒径和粒度分布。
4. 分离和收集：经过研磨后，待研磨材料与介质颗粒混合在一起，需要进行分离。
采用相关的过滤、离心等方法将介质颗粒与待研磨材料分离，收集待研磨材料，净化介质颗粒，并可循环利用。
总的来说，湿法介质研磨法利用悬浮在液体介质中的介质颗粒对待研磨材料进行破碎、磨削和分散，通过机械力的作用，使待研磨材料逐渐达到所需粒径和粒度分布。
矿物材料讲义
序人类对环境的关注程度远远超过历史上任何一个时代，天然及改性矿物材料将以原料来源广泛、产品性能优异等特点在净化环境、保护环境、实现人与自然的和谐共处过程中发挥重要的作用。
随着塑料、橡胶等高分子材料的广泛使用，高聚物的阻燃问题引起了社会的广泛关注。
早期应用的卤系阻燃剂在阻燃过程中会产生大量的毒烟，而这种毒烟在火灾过程中危害更大，因而在呼唤“绿色、环保”的 21 世纪，广泛采用氢氧化铝和氢氧化镁已成为阻燃剂发展之必然趋势。
该书的特点主要体现在三个方面。
一是将矿物材料与非金属矿产资源的开发利用紧密结合起来。
二是把普通矿物材料与高技术新材料融合在一起。
该书既研究了重质碳酸钙、滑石粉等普通粉体材料，又对矿物晶须、纳米级矿物材料及功能性陶瓷粉的制备进行了系统论述。
三是在矿物材料制备过程中，强调了颗粒粒度与颗粒形状的控制，在分子、原子等超微粒子的层面实现矿物材料的控制生长，这是高新技术与传统学科有机结合的典范。
该书以矿物材料的制备为主线，首次将非金属矿深加工、粉体制备、矿物合成、矿物材料的应用有机结合在一起，分类进行论述，内容涵盖了非金属矿物粉体材料、无机阻燃剂、保温材料、陶瓷粉体、纳米矿物粉体、矿物晶须、矿物助滤剂、树脂基摩擦材料及环境矿物材料等各方面的知识。
近年来，东北大学矿物材料与粉体技术研究中心在矿物材料的研究与开发方面取得了优异的成绩，先后成功地实现了硫酸钙晶须和纳米碳酸钙的工业化生产，创造了良好的经济效益和社会效益。
相信该书的出版必将会对我国矿物材料工业的发展与进步起到积极的推动作用。
第 1 章1 . 1 绪论概述材料可分为金属材料、有机材料、无机非金属材料及复合材料。
矿物材料是指以天然矿物或岩石为主要原料经加工、改造所获得的材料或者能直接应用其物理、化学性质的矿物或岩石。
其含义包括四个方面：①能被直接利用或经过简单的加工处理（如破碎、选矿、切割、改性等），即可被利用的天然矿物、岩石；②以天然的非金属矿物、岩石为主要原料，通过物理化学反应（如焙烧、熔融、烧结、胶结等）制成的成品或半成品材料；③人工合成的矿物或岩石；④这些材料的直接利用目标主要是其自身具有的物理或化学性质，而不局限于其中的个别化学元素。
研磨介质对高岭土湿法超细研磨效果的影响
摘 要
高岭土是一种 重要的工业矿物原料 ， 超细粉碎是 高岭土最重要 的深加工技术之一。研磨介质是影响搅拌磨超 细粉碎效果最主要的
因素之一。本实验采 用实验 型 Ｓ ＤＦ砂磨机 为湿法超细研磨设备 ， 究了介质级配、 研 介质密度及介质 ／ 物料配比对煅烧高岭土超细研磨效果的影响。 结果表明 ， 在磨矿的起始阶段 ， 粒径大的研磨 介质的研 磨效果较好 ， 随着磨矿过程 的进行 ， 但 粒径 小的研 磨介质 的研磨 效果较好 ， 直至磨矿结束。
Ｘｕ Ｒｏ ｇ ｈ ｎ Ｌ ｕ Ｆ ｌ ｉ Ｚｈ ｎ ｈ ｉ ｎ Ｗｕ Ｃｕ ｐ ｎ Ｙａ ｇ Ｔ ｏ Ｈｕ Ｗ ｅ ｎ ｓｅｇ ｉ ｕ ａ ｅ ｇ Ｓ ｕｌ ｉ ｉｉｇ ｎ ａ ｉ
（ｃｏ ｌ ｆ ｈ ｍｉａ ａｄＥ ｖｒｎ ｎａ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｃ ｉａＵｎｖｒｉ ｆ ｎｎ ｎ ｅｈ ｏｏ ｙ Ｂ ｉｎ １０ ８） Ｓ ｈ ｏ ｅ ｃｌｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔｌ ｇｎ ｅｉ ， ｈｎ ｉｅｓｙｏ ｉｇａ ｄ ｃｎ ｌｇ ， ｅ ｉｇ ０ ０ ３ ｏＣ ｏ Ｅ ｎ ｔ Ｍｉ Ｔ ｊ
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襄汾大力开发非金属矿产资源
＼ ∞ 晶石 与橡胶材 料 的相 容Ｊ 增 大 ， 翁 料 能得到 Ｉ 生 进而材 ＼ 的性
改善 。
到 ９０ 且橡 胶 复合材 料 的耐 磨性 能 也有一 定程 度 ０％， 的提高 。重 晶石可 以作为一种 新型 的橡 胶补强 材料 ， 再 加上偶联剂 的活化 改性 ， 因而 具有优 异 的补强效 果
塑料 应 用 ，００ １）３．５ ２ ０（ｏ：３３．
＼
［ 徐妍 ， ９ ］ 张小哲 ， 周持兴 ， ． Ｖ 重晶石纳米复合材料力学性 能与 等 Ｐ Ｃ／ 形态研究 Ｉ． ］ Ｊ 高分子材料科学与工程 ．０ ７５：４ ．４ ． ２ ０（） １４ １９ ［０ 徐妍 ， １］ 昊卫生， 杨斌 ．ＶＣ／ Ｓ／ Ｐ ＭＢ 纳米 Ｂ Ｓ ． ａ Ｏ 复合材料的制备及 其性能 翔． 功能高分子学报 ，０ ８１： ５５ ． ２ ０（）５—９ 【１ 张振 涛， １］ 沈春银 ， 刘学 习， ． Ｅ 纳米硫酸钡复合材料性能研 究 等 Ｐ Ｔ／
陈有 双 ， 等
改性 重 晶石补 强天 然橡 胶 的研 究
通过对 重 晶石 纯化 和活化 处理 ， 采用 硬脂 酸活化
响， 见图 ５ 从 图 ５ 以得 出 ， 。 可 随着重 晶石用量 的增 加 ，
材 料 的硬度 呈逐 渐增 加 的趋 势 。硬 度 增加 主要 是 由 于无 机重 晶石 粉 体本 身 的硬 度大 导致 。其 中改 性重
晶石 ／ 胶材 料 的硬 度 明显 提 高 。这主 要 是 改性 重 橡
性重 重晶 一 广 一 一 一 ，
后重 晶石 补强 的橡 胶 ， 其正 硫化条 件 为 １０Ｃｘｍｉ。 ５￣ ４ ｎ 通 过拉伸性 能、 度、 磨性能 的分析 ， 硬 耐 活化后重 晶石
用量为 ３ ％ 时， 拉伸 强度为 ２ ＭＰ ， ０ 其 ５ ａ 断裂伸长 率达
机械力化学效应及应用
机械力化学效应及应用20世纪20年代~50年代，德国学者W.Osywald从分类学的角度提出了以机械方式诱发化学反应的学科—机械力化学（mechanochemisty）。
1962年奥地利学者K.Peters在第一届欧洲粉碎会议上首次发表了题为《机械力化学反应》的论文，把机械力化学定义为：“物质受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象”。
如今，机械力化学被认为是关于施加于固体、液体和气体物质上的各种形式的机械能—如压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲等引起的物质物理化学性质变化等一系列的化学现象。
如研磨HgCl2时观察到少量Cl2逸出，粉碎碳酸盐时有二氧化碳气体产生，石膏细磨时脱水，石英受冲击后无定形化等，这些都是典型的机械力化学反应。
1 机械力化学效应机械力化学效应是通过对物质施加机械力而引起物质发生结构及物理化学性质变化的过程。
在机械力的不断作用下，起始阶段主要是物质颗粒尺寸的减小和比表面积的增大，但是达到一定程度后，由于小颗粒的聚集而出现粉磨平衡，但并不意味着粉磨过程中粉体的性质不变，事实上它会发生诸多的机械力化学效应。
1．1 晶体结构的变化在超细粉碎过程中，随着机械力的持续作用，矿物的晶体结构和性质会发生多种变化，如颗粒表面层离子的极化变形与重排，使粉体表面结构产生晶格缺陷、晶格畸变、晶型转变、结晶程度降低甚至无定形化等。
例如γ-Fe2O3→α-Fe2O3石英→ 硅石晶型转变是压力和剪切力共同作用的结果。
它使物质不断吸收和积累能量，提供了晶型转变所需的热力学条件，产生晶格形变和缺陷，使之向产物结构转变。
1．2 物质物理化学性质的变化机械力作用引起物质颗粒细化、产生裂纹、比表面积增加等。
这些变化最终会引起物质的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、导电性、催化性、烧结性、离子交换能力和置换能力、表面自由能等理化性质的改变。
如粘土矿物经过超细磨后，可产生具有非饱和剩余电荷的活性点，导致高岭土的离子交换容量、吸附量、膨胀指数、溶解度、反应能力等都发生了变化。
重晶石的粘度效应和细颗粒含量
重晶石的粘度效应和细颗粒含量
梅宏;张克勤
【期刊名称】《新疆石油学院学报》
【年(卷),期】1993(000)000
【摘要】对钻井液用重晶石在ＧＢ标准中的“粘度效应”和ＡＰＩ标准中的“小于６μｍ当量圆球直径颗粒质量百分含量”这两个相对应的指标作了分析。
认为ＡＰＩ方法更为合理，更具科学性，因此有必要把ＡＰＩ中的这一指标尽快引入到中国的标准中。
【总页数】4页(P33-36)
【作者】梅宏;张克勤
【作者单位】新疆石油学院石油工程系;石油勘探开发科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE254.4
【相关文献】
1.微细颗粒对复合材料熔体表观粘度的影响 [J], 王俊;陈锋;孙宝德;疏达;李克;张力宁
2.重晶石湿法超细研磨中的机械力化学效应研究 [J], 王永魁;丁浩;邓雁希;杜高翔
3.泥沙级配的不均匀性及细颗粒含量对粘度的影响 [J], 彭杨
4.重晶石粉黏度效应的测量不确定度评定 [J], 孟丽艳
5.重晶石的粘度效应和细颗粒含量 [J], 梅宏;张克勤
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重晶石粘度效应
-1-FHZDZFJSK0101非金属矿石重晶石粘度效应的测定F_HZ_DZ_FJSK_0101非金属矿石重晶石—粘度效应的测定1范围本标准规定了重晶石粘度效应的测定方法。
本标准适用于重晶石粘度效应的测定。
2规范性引用文件GB/T 1.1标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则GB/T 20001.4标准编写规则第4部分：化学分析方法GB/T 14505岩石和矿石化学分析方法总则及一般规定3方法提要粘度效应是指密度为2.5g/cm 3的试料水悬浮液，经搅拌并密闭养护24h 后，该悬浮液在加入硫酸钙前、后用范氏旋转粘度计测得的视粘度变化。
4试剂4.1硫酸钙，过80目筛。
5仪器5.1范氏旋转粘度计测定范围0mPa·s ～150mPa·s （视粘度）。
5.2泥浆密度计测定范围1.0g/cm 3～3.0g/cm 3。
5.3泥浆养护罐500mL 玻璃广口瓶。
5.4搅拌器在负载情况下转速1400r/min ～2000r/min 。
5.5搪瓷杯1000mL 。
6测试步骤6.1试料6.1.1将风干试样置于烘箱中105±3℃℃干燥至恒重，放入干燥器中冷却备用。
6.1.2按式（1）计算用250mL 水配制密度为2.50g/cm 3的试料水悬浮液时称取的试料质量：375×ρBaSO4m =ρBaSO4－2.50 (1)式中：m ——配制水悬浮液时称取试料质量的数值，单位为克（g ）；ρBaSO4——试料密度（按重晶石物化性能测试方法标准“真密度的测定”测得的真密度值），g/cm 3。
6.1.3按式（1）计算的量称取试样二份（精确至±0.01g ）。
6.2测试6.2.1将一份试料置于搪瓷杯（5.5）中，加入250mL 水，配制成密度为2.50g/cm 3的水悬浮中国分析网-2-液。
6.2.2用搅拌器（5.4）搅拌水悬浮液15min ，搅拌过程中最少要停止搅2次，刮下粘附在搪瓷杯（5.5）壁上和搅拌器（5.4）叶片上的试料。
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实验用设备为 GSDM-003 实验室型超细盘式搅拌 磨，由北京古生代非金属矿工程设备有限责任公司研制 生产，装机功率 0.4kW。搅拌桶为 2000ml 塑料罐；研 磨介质为 Al2O3 陶瓷球，球径有 3、2 和 1mm 3 种类型， 其所占比例依次为 5∶3 ∶2。
依据球料比为 4∶1， 固含量为 40%的配料组成， 称量重晶石和介质球，量取水，置于搅拌桶中混合制浆，
据上述关系计算出重晶石湿磨 0、60 和 120min 时 产物的 Bconθ与 sinθ之间的关系如图 2 所示。
图 2 重晶石湿磨不同时间产物 Bconθ与 sinθ关系 Fig 2 The relation between Bconθand sinθat various wet
grinding time 用计算机线形回归得图中直线，其斜率分别为 0.2756、0.6118 和 0.6666。由于斜率代表反应晶格畸变
5结 论
重晶石在盘式搅拌磨湿法超细研磨过程中，除颗粒 细化外，还产生了以矿物晶体结构变化为特征的机械力
材料
2007 年增刊（38）卷
化学效应。 重晶石颗粒晶体结构的变化包括结晶构造在晶面
间无选择性破坏的整体变形、晶格畸变和非晶化作用。 晶格畸变导致晶体结构无序化，而非晶化作用反映了晶 格无定形化的程度。
（211）
676
722
535
609
609
（002）
809
722
673
689
609
（140） 1052 1292 961
980
1068
（212） 988 1048 1012 1040 1110
3.2 晶格畸变
晶格畸变是指晶格中质点排列部分失去其点阵结
构的周期性导致晶面间距发生变化。晶格缺陷以及非晶
态结构等，也是一种矿物晶体结构变化的重要表现形
以 1000r/min 的转速进行湿磨，定时取样，脱介，减压 过滤，然后放入烘箱干燥 （80 ℃），可得粉体样品。
采用日本理学电机公司的 D/Max-RC 型粉晶 X 射 线衍射仪分析重晶石湿法超细粉碎过程中的晶体结构 变化。实验条件均为 Cu 靶 （λCuKα＝ 0.15406nm），管电 压 40kV，管电流 80mA， 狭缝参数 1 °/1°/0.15mm， 连续扫描，扫描范围 3～70°。
Rn ＝100－M (%) 图 3 给出根据上式计算出的重晶石不同湿磨时间 产物无定形物的相对含量。随着湿磨时间增加，重晶石 无定形物的生成量增加， 至 60min 时趋于稳定， 达 25%～29%， 这是机械活化的结果。
图 3 无定形物含量与湿磨时间的关系 Fig 3 The relation between content of amorphous phase
化。粉碎机械力化学效应使重晶石产生了高活性表面和
化学活性点，从而为利用其制备功能材料提供了前提。
关键词： 重晶石；湿法超细粉碎；机械力化学效应
中图分类号： TD875+.1
文献标识码：A
文章编号： 1001-9731(2007)增刊-4106-03
1引 言
重晶石是一种重要的硫酸盐类含钡化合物，具有密 度大、硬度低、化学性质和热学性质稳定等特性，广泛 应用于石油、化工、造纸、塑料、橡胶、油漆、水泥等 行业[1]。对重晶石进行深加工，如超细粉粹、提纯和表 面改性，不仅有良好的经济效益，而且可拓宽其应用领 域，具有十分广阔的发展前景。机械力化学是指“物质 受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的 现象”[2]。其一经出现就成为制备超细材料和复合功能 材料的一种重要途径和方法。重晶石湿法超细粉碎形成 大量新鲜表面和高活性表面，且在矿物表面贮存一部分 能量，提高了重晶石的反应活性 ，并赋予其新的性能， 开辟了新的加工工艺。
4108
功能
应的补偿趋势。 重晶石湿磨时发生的晶格畸变和非晶化作用表明
重晶石颗粒表面已有能量贮存，且产生许多化学活性 点，从而为重晶石进一步深加工，如表面改性和以重晶 石为基体制备新型白色矿物复合材料，提供热力学、动 力学和物质间反应基础[5]。首先，矿物表面能量的贮存 使重晶石处于高能活化状态，极易与周边物质实现反应 补偿，从而使相 间反应在热力学上的趋势增大 ；其次， 高活性表面的出现、不饱和断键的增多和强烈的补偿趋 势使相间反应有了进一步增强的条件与物质基础；最 后，超细粉碎导致的反应活性能降低，反应速度常数和 反应速度随之增大为相间反应的增强提供了动力学上 的保证。
WANG Yong-kui，DING Hao，DENG Yan-xi，DU Gao-xiang
(School of Materials Science and Technology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083,China) Abstract: The mechano-chemical effect of barite particles is studied during the wet ultrafine grinding by using stirred mill. The result shows that the wet ultrafine grinding of barite particles can lead to the chang of particle crystal structure in the form of lattice distortion and non-crystallized. The high actived surface and many chemical actived spots produced by the mechano-chemical effect of barite particles provide effective method for its further processing. Key words: barite；wet ultrafine grinding；mechano-chemical effect
3 湿法超细研磨中的机械力化学效应
3.1 矿物晶体结构的整体变形 图 1 为重晶石湿磨 0（原料）、30、60、90 和 120min
的粉末产物的 X 射线衍射谱图，表 1 列出重晶石主要 晶面衍射强度值。各晶面衍射强度的变化是重晶石晶体 结构的变化的反映。
图 1 重晶石湿磨不同时间产物的 X 射线粉末衍射图 Fig 1 XRD patterns of barite at various grinding time 随湿磨时间的增加，重晶石晶面衍射峰强度均发生
* 收到稿件日期：2007-07-30
通讯作者：王永魁
作者简介： 王永魁（ 1983－）， 男， 河北邢台人 ，硕士研究生 ， 从事矿物材料研究。
王永魁 等：重晶石湿法超细研磨中的机械力化学效应研究
表 1 重晶石不同湿磨时间产物 XRD 强度值
Table 1 XRD intensity of barite at various wet grinding time
粉碎机械力化学效应使重晶石产生的高活性表面 和化学活性点为相间反应提供了热力学、动力学和物质 基础，进而为其进一步深加工提供了有效途径 。
参考文献：
[1] 杨华明. [J]. 非金属矿, 2002, 22(6): 7-8. [2] 杨南如. [J]. 建筑材料学报, 2000, 3(11): 19-26. [3] 丁 浩, 邢 锋 , 冯乃谦. [J]. 矿产综合利用, 2000, (6):
26-31. [4] 林 海, 陈秀枝, 松全元, 等. [J]. 中国矿业, 1998, 7(5):
54-57. [5] 丁 浩, 卢寿慈. [J]. 中国矿业, 1999, 8(2): 67-71.
Research on the mechano-chemical effect of wet ultrafine grinding of barite
晶面（hkl）
湿磨时间(min)
0
30
60
90
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
120
（101）
425
490
405
410
410
（111）
712
709
647
600
600
（200） 1676 859
689
509
585
（021） 3379 2151 1640 1458 1454
（210） 1292 1482 1122 1110 1077
（121） 1661 1580 1208 1225 1186
4107
程度的 4Δd/d 值，故可以认为，包括原料在内重晶石晶 格均发生畸变，且湿磨时间越长 ，畸变程度越大。 3.3 颗粒非晶化
颗粒的非晶化是指在粉碎机械力作用下有序的晶 体结构被破坏而形成非晶态层的过程。随着粉碎过程的 继续进行，非晶态层不断增厚，最终导致整个颗粒的无 定形化。在此过程中颗粒内部存贮大量的能量，使之处 于热力学不稳定状态，它是颗粒表面形成化学活性点的 主要因素。
晶格形变程度、晶粒尺寸、衍射峰半高宽和衍射角
有如下关系[3,4]：
B cosK4 d sin Dd
式中：B 为衍射峰的半高宽值； K 为 X 射线波长； H 为衍射角；K 为形状系数, 接近 1；d 为晶面间距；Δd 为被研究反射面间距相对于均值 d 的平均偏差；D 为晶 格大小。 4Δd/d 表示晶格的畸变程度，其值越大，畸变 程度越大，反之畸变程度越小。