การเปลี่ยนแปลงต่างๆ เกิดขึ้นในวัสดุระหว่าง กระบวนการบดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้แม้จะเล็กน้อยในการบดหยาบ แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งในการบดละเอียดมาก เนื่องจากความเข้มข้นในการบดสูง ระยะเวลาในการบดนาน และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุอย่างมาก ปรากฏการณ์นี้เกิดจากผลกระทบทางกลระหว่างการบดละเอียดมาก นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกและคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของวัสดุ เรียกว่าผลกระทบทางเคมีกลของกระบวนการบด
การเปลี่ยนแปลงขนาดอนุภาค
การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดที่สุดใน วัสดุผง หลังจากการบดละเอียดพิเศษแล้ว ขนาดของอนุภาคจะลดลง โดยทั่วไปผงละเอียดพิเศษจะแบ่งออกเป็น:
- ระดับไมครอน (1–30 μm)
- ระดับซับไมครอน (0.1–1 μm)
- มาตราส่วนนาโนเมตร (0.001–0.1 μm)
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึก
ในการบดละเอียดพิเศษ แรงทางกลที่รุนแรงและต่อเนื่องยาวนานทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่ายในระดับที่แตกต่างกัน ขนาดของเกรนลดลง โครงสร้างเกิดการไม่เป็นระเบียบ และเกิดเฟสอสัณฐานหรือเฟสที่ไม่ใช่ผลึกบนพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงแบบโพลีคริสตัลไลน์อาจเกิดขึ้นได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถตรวจจับได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ สเปกโทรสโกปีอินฟราเรด การเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ การเรโซแนนซ์อิเล็กตรอนพาราแมกเนติก และการวิเคราะห์เชิงความร้อนเชิงอนุพันธ์
ตัวอย่างเช่น:
- ควอตซ์: ควอตซ์ เป็นหนึ่งในแร่ซิลิเกตที่มีโครงสร้างผลึกและองค์ประกอบทางเคมีที่ง่ายที่สุด เป็นแร่แรกๆ ที่ได้รับการศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางเคมีกลที่เกิดจากพลังงานกล การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเมื่อบดควอตซ์โดยใช้เครื่องบดแบบสั่นสะเทือน ขนาดเกรนจะลดลงในระยะเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม หลังจากการบดเป็นเวลานาน การเปลี่ยนแปลงหลักคือการเกิดอะมอร์ฟิเซชันเนื่องจากการเกาะกลุ่มกันและการตกผลึกใหม่ ความสามารถในการละลายของควอตซ์จะเพิ่มขึ้นในสารละลายด่างเจือจางหรือน้ำหลังจากการก่อตัวของชั้นอะมอร์ฟัสในระหว่างการบด
- ดินขาวแร่ซิลิเกตแบบเป็นชั้น เช่น ดินขาว ไมกา ทัลค์ เบนโทไนต์ และอิลไลต์ จะสูญเสียโครงสร้างผลึกที่เป็นระเบียบและกลายเป็นอสัณฐานภายใต้การกระตุ้นเชิงกลระหว่างการบดละเอียดพิเศษ โดยทั่วไปแล้ว การเกิดอะมอร์ฟิเซชันมักเกี่ยวข้องกับการสูญเสียหมู่ไฮดรอกซิลและการลดลงของพลังงานพันธะในแร่เหล่านี้
- แคลไซต์:การเปลี่ยนรูปผลึกโพลีคริสตัลไลน์ คือการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เกิดจากแรงทางกล ซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุ การเปลี่ยนรูปผลึกโพลีคริสตัลไลน์มีสองรูปแบบ:
- การเปลี่ยนแปลงแบบสองเฟส มักกลับได้และเป็นแบบดูดความร้อน
- การเปลี่ยนแปลงแบบเฟสเดียว ส่วนใหญ่ไม่สามารถย้อนกลับได้และเป็นแบบคายความร้อน
แคลไซต์จะเปลี่ยนเป็นอะราโกไนต์รูปรอมบิกในระหว่างการบด การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถย้อนกลับได้ที่อุณหภูมิห้องและความดัน หลังจากการบดเป็นเวลานาน สัดส่วนของแคลไซต์และอะราโกไนต์จะเกือบเท่ากัน
- ผงไมโครอะลูมินาเมื่อเวลาการบดนานขึ้น ขนาดเกรนผลึกของอะลูมินาที่มีความบริสุทธิ์สูงจะลดลง ในขณะที่ความเครียดของโครงตาข่ายและพารามิเตอร์เดอบายที่มีประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้น
การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมี
เนื่องจากการกระตุ้นเชิงกลที่รุนแรง วัสดุบางชนิดจึงเกิดปฏิกิริยาเคมีโดยตรงระหว่างการบดละเอียดพิเศษ ปฏิกิริยาเหล่านี้ประกอบด้วยปฏิกิริยาการสลายตัว ปฏิกิริยาแก๊ส-ของแข็ง ปฏิกิริยาของเหลว-ของแข็ง และปฏิกิริยาของแข็ง-ของแข็ง
ตัวอย่างเช่น:
- ในระหว่างการบดแคลไซต์ แมกนีไซต์ เหล็กโดโลไมต์ เฟลด์สปาร์ และเหล็กสปิเนลในเครื่องบดสุญญากาศ จะมีการปล่อย CO₂ ออกมา
- คาร์บอเนตของโลหะอัลคาไล โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ นิกเกิล ทองแดง แมงกานีส สังกะสี ฯลฯ จะสลายตัวในระหว่างการบด
- ซิงค์ออกไซด์และอะลูมินาทำปฏิกิริยากันในระหว่างการบดในเครื่องบดลูกบอลแบบสั่นสะเทือนเพื่อสร้างสปิเนลและผงซิงค์ออกไซด์แบบอสัณฐาน
การเปลี่ยนแปลงความสามารถในการละลาย
เมื่อมีการบดละเอียดหรือละเอียดมากกับวัสดุ เช่น ควอตซ์ แคลไซต์ แคสซิเทอไรต์ คอรันดัม บอกไซต์ โครไมต์ แมกนีไทต์ กาเลนา ไททาโนแมกนีไทต์ เถ้าภูเขาไฟ และดินขาว อัตราการละลายและความสามารถในการละลายในกรดอนินทรีย์จะเพิ่มขึ้น
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการเผาผนึก
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางความร้อนอันเนื่องมาจากการบดละเอียดหรือละเอียดมากนั้น ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:
- การกระจายตัวที่ได้รับการปรับปรุงทำให้ปฏิกิริยาในเฟสแข็งทำได้ง่ายขึ้น โดยลดอุณหภูมิการเผาและปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของผลิตภัณฑ์
- ตัวอย่างเช่น หลังจากการบดโดโลไมต์ให้ละเอียดในเครื่องบดแบบสั่นสะเทือน อุณหภูมิการเผาของวัสดุทนไฟจะลดลง 375–573K และคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุก็จะดีขึ้น
- หลังจากการบดควอตซ์และเฟลด์สปาร์ให้ละเอียดเป็นพิเศษ เวลาในการเผาเคลือบฟันก็สั้นลง และความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์เซรามิกก็ดีขึ้น
- การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกและอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟสของอะมอฟิเซชัน
- ตัวอย่างเช่น อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านจากควอตซ์ α ไปเป็นควอตซ์ β และควอตซ์ไปเป็นคริสโตบาไลต์จะเปลี่ยนไปเนื่องจากการบดละเอียดพิเศษ
การเปลี่ยนแปลงความจุการแลกเปลี่ยนไอออนบวก
แร่ซิลิเกตบางชนิด โดยเฉพาะแร่ดินเหนียว เช่น เบนโทไนต์และคาโอลิน แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวกหลังจากการบดละเอียดหรือละเอียดมาก
- ตัวอย่างเช่น เมื่อเวลาในการบดเพิ่มขึ้น ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวกของเบนโทไนต์จะเพิ่มขึ้นในช่วงแรกแล้วลดลง ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนแคลเซียมจะลดลงอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาในการบดเพิ่มขึ้น
- หลังจากการบดเป็นระยะเวลาหนึ่ง ความสามารถในการแลกเปลี่ยนไอออนบวกและความสามารถในการแลกเปลี่ยนของดินขาวจะเพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าไอออนบวกที่สามารถแลกเปลี่ยนได้เพิ่มขึ้น
คุณสมบัติของไฮเดรตและการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยา
การบดละเอียดสามารถเพิ่มปฏิกิริยาของวัสดุ เช่น แคลเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการเตรียมวัสดุก่อสร้าง วัสดุบางชนิดเฉื่อยหรือมีปฏิกิริยาไฮเดรชันไม่เพียงพอ
- ตัวอย่างเช่น กิจกรรมการเติมน้ำของเถ้าภูเขาไฟและปฏิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์นั้นแทบจะเป็นศูนย์ในตอนแรก แต่หลังจากการบดละเอียดในเครื่องบดลูกบอลหรือเครื่องบดแบบสั่นสะเทือน กิจกรรมนั้นก็เพิ่มขึ้นจนอยู่ในระดับที่ใกล้เคียงกับดินไดอะตอม
- การบดละเอียดสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการดูดซับความชื้นของตะกรันเตาหลอมได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงสามารถผลิตปูนซีเมนต์ที่มีความแข็งแรงสูงและมีปริมาณตะกรันสูงได้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุตสาหกรรมปูนซีเมนต์และการปกป้องสิ่งแวดล้อม
การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้า
การบดละเอียดหรือละเอียดมากยังส่งผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าบนพื้นผิวและประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของแร่ธาตุ ตัวอย่างเช่น จุดไอโซอิเล็กทริกและศักย์ซีตาบนพื้นผิวของไบโอไทต์จะเปลี่ยนแปลงหลังจากการบดและการบดด้วยแรงกระแทก
การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น
การวิจัยการบดซีโอไลต์ธรรมชาติและสังเคราะห์โดยใช้เครื่องบดลูกบอลแบบดาวเคราะห์แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันในความหนาแน่น
- สำหรับซีโอไลต์ธรรมชาติ ความหนาแน่นจะลดลงในช่วงแรกและจะถึงค่าต่ำสุดเมื่อบดประมาณ 120 นาที หลังจากการบดเป็นเวลานาน ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ยังคงต่ำกว่าวัสดุเดิม
- ซีโอไลต์สังเคราะห์ หลังจากความหนาแน่นลดลงชั่วระยะเวลาหนึ่ง พบว่าความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาบดเพิ่มขึ้น หลังจากบดเป็นเวลา 240 นาที ความหนาแน่นของตัวอย่างจะสูงกว่าความหนาแน่นของวัสดุที่ไม่ได้บด
สมบัติของสารแขวนลอยดินเหนียวและไฮโดรเจล
การบดแบบเปียกสามารถเพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรงในการดัดแบบแห้งของดินเหนียวได้ ในทางตรงกันข้าม การบดแบบแห้งจะเพิ่มความยืดหยุ่นและความแข็งแรงในการดัดแบบแห้งของวัสดุได้ในเวลาอันสั้น แต่คุณสมบัติเหล่านี้จะลดลงเมื่อบดเป็นเวลานาน
สรุปได้ว่า ปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมีกลของวัสดุ ได้แก่ คุณสมบัติของวัตถุดิบ ขนาดวัตถุดิบ เวลาที่ใช้ในการบดหรือกระตุ้น ประเภทอุปกรณ์ วิธีการบด สภาพแวดล้อมในการบด และสารเติมแต่ง เมื่อศึกษาผลกระทบทางเคมีกล จำเป็นต้องพิจารณาผลกระทบโดยรวมของปัจจัยเหล่านี้
ผงวิเศษ
Epic Powder มีประสบการณ์การทำงานในอุตสาหกรรมผงละเอียดมากว่า 20 ปี ส่งเสริมการพัฒนาผงละเอียดมากในอนาคตอย่างแข็งขัน โดยเน้นที่กระบวนการบด การบด การจำแนก และการปรับเปลี่ยนผงละเอียดมาก ติดต่อเราเพื่อขอรับคำปรึกษาฟรีและโซลูชันที่ปรับแต่งได้! ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราทุ่มเทเพื่อจัดหาผลิตภัณฑ์และบริการคุณภาพสูงเพื่อเพิ่มมูลค่าให้กับการแปรรูปผงของคุณ Epic Powder—ผู้เชี่ยวชาญด้านการแปรรูปผงที่คุณวางใจได้!
