Технология механохимического синтеза
в лабораторной и промышленной планетарной мельнице

Что такое механическая активация?
Можно ли провести реакцию между порошками без нагрева в печи?
Как управлять процессом синтеза в планетарной мельнице?
Какие параметры влияют на степень прохождения механохимической реакции?

  При обработке порошков в планетарной шаровой мельнице, на фоне измельчения, происходят структурные изменения в веществе. Образуется множество дефектов, вещество становится реакционноспособным. При обработке нескольких реагентов, происходит взаимодействие между ними - химическая реакция. Однако, как при термической активации твердофазных реакций, для инициирования механохимической реакции нужно подвести к порошку достаточное количество механической энергии.

  Энергию в порошок можно подвести при помощи планетарной мельницы-активатора, если увеличить скорость вращения центральной оси и барабанов. Шары в планетарной мельнице импульсно воздействуют на порошок, и сила такого воздействия (и последствия, в виде степени превращения в химической реакции) зависят от ускорения, с которым эти шары двигаются внутри барабана в поле центробежных сил. Ускорение зависит от радиуса и квадрата угловой скорости центральной оси. Так же квадратично, с оборотами, возрастает нагрузка на опоры вращения.
Задав соотношение скоростей вращения можно реализовать в барабане ударный режим, сдвиговый, вихревой или их комбинацию. Измельчать реагенты лучше в ударном режиме. А вот если надо перемешать смеси, а то и химическую реакцию провести между порошками – сдвиговый режим будет полезен.

  Можно так же программировать чередование режимов, проводя механохимическую реакцию.

  Приведем пример: Стартуем со смеси крупных порошков – реагентов. Для начала их нужно измельчить и перемешать. Включаем ударный режим, затем вихревой. Через пару минут у нас мелкодисперсная смесь реагентов. Увеличиваем интенсивность и в ударно-сдвиговом режиме проводим активацию смеси, до полного прохождения реакции. Но продукт агломерировался, поэтому нужно еще пару минут обработки в ударном режиме, и тонко помолотый продукт механохимической реакции можно выгружать из барабанов.

  Применение механической активации веществ, для производства новых материалов раньше сдерживалось отсутствием надежно работающих мельниц активаторов. Сейчас такие мельницы созданы и работают на благо науки и производства.

Полезная литература:

Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, Сиб. Отд., 1986, 303 с.

Болдырев В.В. Развитие исследований в области механохимии неорганических веществ в СССР, Механохимический синтез в неорганической химии, Новосибирск, Наука, 1991, с 5-32.

Бутягин П.Ю. Разупорядочение структуры и механохимические реакции в твердых телах, Успехи химии, 1984, т.53, с 581-589.