Физико-химическая активация процесса измельчения

Измельчение твердых тел можно значительно активизировать путем изменения физических условий или состояния за счет температурного фактора или фактора давления, а также используя эффект адсорбционного понижения прочности. Этот эф­фект впервые был установлен П. А. Ребиндером и нашел широкое практическое применение.

Все твердые тела имеют поверхностные и внутренние дефекты. При нагружении тела, вызывающего упругие и пластические дефор­мации, развиваются уже имеющиеся дефекты и возникают новые. Разрушение тел облегчается, если каким-либо образом способство­вать развитию этих дефектов. Адсорбционное понижение прочности и заключается в развитии разнообразных дефектов при меньших на­пряжениях. Схематически мельчайшие трещины на поверхности материала можно рассматривать как клиновидные щели. В устье (т. е. на поверхности материала) обе стороны щели обладают все­ми свойствами поверхности с присущей ей поверхностной энерги­ей. По мере удаления в глубину микрощели свободная поверх­ностная энергия убывает от максимума до нуля в конце трещины.

Наличие микротрещин позволяет окружающей среде проникать в поверхностный слой материала. Если окружающая среда жид­кость, то она образует в трещинах тончайшие пленки, обладаю­щие значительным избытком свободной энергии, возрастающим с уменьшением толщины пленки. Чтобы уменьшить свободную энер­гию, пленка жидкости стремится «утолститься» в микротрещине, т. е. оказывает расклинивающее давление (по Дерягину) на стенки трещины. Это давление максимально в самом конце трещины, до которого может проникнуть жидкость. Расклинивающее давление жидкости весьма значительно (для воды порядка 250 МПа в наи­более узких местах трещины) и определяется энергией смачивания данной жидкости поверхности данного тела. Отсюда следует, что для усиления эффекта расклинивающего действия необходима значительная выдержка для достаточно пол­ного всасывания жидкости в весьма узкие микрощели, где ее действие особо эффективно.

Разрушение твердого тела под влиянием данной жидкости мож­но интенсифицировать, добавляя поверхностно-активные вещества (ПАВ). ПАВ повышает энергию смачивания тела жидкостью. Мо­лекулы ПАВ мигрируют по адсорбирующей поверхности твердого тела, проникая в микрощели и покрывая ее стенки равномерным адсорбционным слоем (обычно мономолекулярным). Глубина про­никновения ПАВ ограничивается размером адсорбируемых моле­кул.