Вода может также выполнять функцию носителя катионов или окислов, обладающих различной степенью полярности и по отношению к диспергируемому телу, способствующих в той или иной степени снижению твердости. Для выяснения причин, ускоряющих диспергирование стекол в присутствии растворов ПАВ, были приняты растворы солей NaCl, KCl, А1С13, Na2S04, K2SO4, A12(SO4)3, NаС03 и К2СО3, отличающиеся видом и радиусом вводимого катиона или окисла. При выборе таких веществ необходимо было изучить влияние геометрии иона и его расклинивающее усилие в процессе диспергирования.

Изменение удельной поверхности смеси

Влияние ПАВ оценивалось аналогичным образом, как и для воды. Добавки растворов вводились в количестве 0,4% (это соответствует оптимальному количеству воды при помоле пенообразующей смеси до удельной поверхности 6000 см2/г) при концентрации растворов 2,5; 5; 10 и 20%. Продолжительность процесса диспергирования составляла 62 мин при величине пробы стекла с добавкой 1,7% антрацита, равной 2,5 кг.

Кривые зависимости S = f(с) для растворов солей щелочных металлов (рис. 3. 3, а, б) имеют аналогичную закономерность, характеризующуюся ростом удельной поверхности при достижении раствором оптимальной концентрации ПАВ, причем количественные характеристики этой зависимости различны и зависят от радиуса иона и концентрации добавки в смеси.

Введение растворов солей щелочных металлов, имеющих одинаковый катион при различных анионах, вызывает одинаковое максимально достигаемое увеличение дисперсности (рис. 3.3, а, б), практически не зависящее от вида аниона. Сравнение кривых скорости диспергирования смесей с добавками растворов солей, имеющих один и тот же анион при различных щелочных катионах, показывает, что растворы, содержащие ион натрия, вызывают более интенсивное диспергирование, чем растворы с ионом калия.

По-видимому, это связано с уменьшением размера вводимого катиона, благодаря чему облегчается возможность его проникновения в глубь микротрещин, что усиливает расклинивающее действие. Но введение растворов сернокислого и хлористого алюминия, т. е. катиона с меньшим ионным радиусом, чем у ионов натрия и калия, дало намного меньший эффект. Прирост поверхности диспергируемой пробы составил лишь 200 см2/г в интервале концентраций 5—10%. Это может быть объяснено значительно большей величиной напряженности поля иона алюминия, чем у ионов натрия и калия, что, очевидно, приводит к увеличению радиуса гидратной оболочки, затрудняющей проникновение иона алюминия в микротрещины частиц стекла.

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что влияние радиуса катиона в наибольшей степени свойственно только солям щелочных металлов, которые мало различаются по напряженности поля катионов и, кроме того, связано с дополнительными процессами химического взаимодействия раствора со стеклом. Различная концентрация растворов, требуемая для достижения максимального эффекта диспергирования, вызвана, очевидно, различной степенью ионизации растворов с одинаковыми катионами и концентрацией ионов щелочных металлов в этих растворах. Ускоряющее действие именно растворов солей щелочных металлов подтверждается и тем, что введение при помоле солей NаС1, Nа2СОз и Nа2SO4 в количествах 0,25; 0,5; 1,0 и 1,5% не оказывает влияния на ход диспергирования.

Для уточнения количества вводимых добавок была проведена серия опытов с введением 0,2; 0,4; 0,6% растворов NaС1 и Na2S04 (2,5- и 5%-ный раствор). Оптимальная величина добавки составила 0,4% (рис. 3.4, а).

При выяснении влияния степени смачивания растворами ПАВ поверхности стекла на процесс диспергирования были проведены опыты по измельчению смесей с добавкой водного раствора сульфитно-спиртовой барды (ССБ), содержащей 50% сухих веществ, и кремнийорганической жидкости ГКЖ-94 (полиэтилгидросилоксаза), ускоряющей помол поликристаллических материалов [43]. Введение 0,4% ССБ также вызывает ускорение процесса диспергирования (рис. 3. 4, б) с последующим ослаблением эффекта при концентрации раствора более 3%. Величина прироста удельной поверхности смеси составляет 4—5%. При последующем увеличении концентрации раствора эффективность действия ССБ снижается, достигая нулевого значения при 10%, что можно объяснить усилением коагуляционных явлений в смеси при более высокой концентрации ССБ.

Введение ГКЖ-94 в количествах, являющихся оптимальными при помоле поликристаллических материалов (0,05— 0,1%), показало снижение скорости диспергирования и усиление пыления пенообразующей смеси. Замедление процесса, по-видимому, обусловлено уменьшением коэффициента трения в системе, состоящей из порошка и мелющих тел, что вызвано увеличением скольжения частиц, разделенных несмачиваемой жидкостью.

Изменение удельной поверхности стекла

Этим же можно объяснить и усиление пыления пенообразующей смеси.

Отрицательное действие гидрофобных добавок на скорость диспергирования пенообразующих смесей подтверждается и тем, что при совместном введении жидкости ГКЖ-94 и 0,4% воды или 0,4% раствора сульфата натрия 5%-ной концентрации, т. е. добавок, обладающих положительным эффектом, частично компенсируется замедление диспергирования в присутствии добавок чистой ГКЖ-94.

Проведенные исследования показали, что процесс диспергирования стекол может быть ускорен введением ПАВ, снижающих поверхностную твердость стекол, обладающих расклинивающим действием либо усиливающих полярность мелких частиц на поверхности раздела фаз. Однако действие рассмотренных ПАВ тормозится при незначительном (0,5— 0,6%) повышении влажности диспергируемой системы. Наблюдаемое при этом явление агрегатирования дисперсных частиц затрудняет проникновение ПАВ в микротрещины, образующиеся на поверхности частичек стекла.

С повышением удельной поверхности стекла концентрация ПАВ, отнесенная к единице поверхности, снижается, в результате чего их действие ослабляется. Поэтому можно предположить, что при увеличении концентрации носителя некоторых ПАВ, например воды, эффект их действия может быть значительно повышен.

СТРАНИЦЫ: