Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Собенников Николай Васильевич

Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита
<
Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Собенников Николай Васильевич. Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита : диссертация ... кандидата технических наук : 25.00.13.- Иркутск, 2006.- 136 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/1307

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Сырьевая база слюдяных месторождений и целесообразность использования мелкоразмерной слюды

1.1. Слюда и ее основные свойства 7

1.2. Анализ балансовых запасов слюдяного сырья месторождения Слюдянского флогопита

1.3. Генетические типы флогопита и их технологическая характеристика

1.4. Минералогическая характеристика и вещественный состав слюдосодержащих руд

1.5. Мелкоразмерная слюда и ее использование в промышленности 16

1.6. Оценка ресурсов мелкоразмерных слюд на эксплуатируемых месторождениях

Выводы по I главе: 23

Глава 2. Переработка отвалов горной массы Слюдянского месторождения флогопита и создание комбинированной схемы обогащения

2.1. Состояние изученности исследуемого вопроса 24

2.2. Теоретические исследования процесса обогащения слюдяного сырья по форме

2.3. Факторы, влияющие на процесс обогащения слюдяных руд 33

2.4. Зависимость некоторых конструктивных параметров грохота от площади кристалла слюды и его размера

2.5. Расчет основных технологических параметров процесса обогащения мелкоразмерного слюдяного сырья флогопит Слюдянского месторождения

Выводы по II главе: 47

Глава 3. Применение слюдяных концентратов - продуктов обогащения отвалов горной массы Слюдянского месторождения флогопит при производстве микалекса .

3.1. Применение слюдяных концентратов флогопита при производстве микалекса.

3.2. Влияние пегматитов на качественные характеристики микалекса 53

3.3. Стекло, применяемое при производстве микалекса 56

3.4. Механизм процесса смачивания слюды стеклом 57

3.5. Исследование свойств микалекса, в зависимости от состава шихты, формы и крупности слюдяных частиц

3.6. Удельное объемное и поверхностное электросопротивление и электрическая прочность микалекса

3.7. Влияние содержания слюды на удельное объемное и 69 поверхностное сопротивление и электрическую прочность микалекса Выводы по III главе. 79

Глава 4. Применение слюдяных концентратов Слюдянского 80 месторождения флогопита при производстве слюдобумаги. Исследование технологических показателей слюдопластов

4.1. Физико-технические особенности изготовления слюдобумаг. 80

4.2. Технологический процесс изготовления слюдопласта из слюдяных концентратов - продуктов обогащения отвалов горной массы слюдянского месторождения флогопита

4.3. Основные физические свойства слюдопласта 88

4.4. Влияние крупности и формы слюдяных частиц на качественные характеристики слюдопласта

4.5 Исследование основных диэлектрических характеристик слюдопласта

Выводы по IV главе 114

Основные выводы 115

Список литературы

Введение к работе

Актуальность проблемы. При обогащении слюдяных руд (флогопита и мусковита) слюды класса - 20 мм, относящиеся к категории мелкоразмерных слюд, не извлекаются и вместе с горной массой направляются в отвал, хотя они составляют до 30% от общего количества добываемой слюды.

Кроме того, имеются разведанные месторождения, но не эксплуатируемые из-за низкой номерности получаемой деловой слюды. Потери слюды при добыче ежегодно составляют десятки тысяч тонн. Скопилось огромное количество отвальной горной массы, содержание слюды в которой составляет в среднем до 10%.

Разработка технологии обогащения и переработки мелкоразмерных слюдяных руд является одной из главных проблем, стоящих перед слюдяной отраслью. Включение в промышленное производство некондиционных слюд дает народному хозяйству огромный экономический эффект.

Теоретические исследования в области обогащения и технологии переработки мелкоразмерных слюдяных руд с применением комбинированных схем переработки позволит повысить эффективность процесса обогащения и рационального использования ценного сырья.

Цель работы. Разработка технологии обогащения и переработки мелкоразмерного слюдяного сырья при условии рационального использования природных ресурсов.

В работе решались следующие задачи:

1. Анализ сырьевой базы (отвалов горной массы) Слюдянского
месторождения флогопита и целесообразность использования мелкоразмерных
слюд класса - 20 мм;

  1. Изучение основных факторов, влияющих на процесс обогащения мелкоразмерных слюдяных руд;

  2. Рационального использования полученных слюдяных концентратов при производстве:

Композиционного материала микалекс;

Слюдопласта

и соответствие этих материалов действующим ТУ и стандартам.

4. Разработка и оценка эффективности работы технологической схемы обогащения и переработки мелкоразмерного слюдяного сырья флогопит на ООО «Нижнеудинская слюдинитовая фабрика».

Научная новизна.

  1. Теоретически исследовано влияние толщины кристаллов слюды и их среднего поперечного размера на выбор размера щели колосникового грохота и размера отверстий вибрационного грохота;

  2. Дано теоретическое обобщение закономерностей расслоения слюдосодержащих руд в обогатительных аппаратах, работающих по принципу разделения по форме и вибро воздействиям, в основе которых лежит пластинчатая форма кристаллов слюды и округлая форма кусков породы;

  3. Впервые разработана и внедрена на практике комбинированная технологическая схема обогащения и переработки мелкоразмерного слюдяного сырья Слюдянского месторождения флогопита;

4. Впервые доказана возможность применения слюдяных концентратов -
продуктов обогащения отвалов горной массы Слюдянского месторождения
флогопита при производстве микалекса и слюдопласта.

Методы исследований.

Для решения поставленных задач в работе применялись следующие методы исследований:

- обогащение минералов по форме;

- статистические методы исследований;

- математическое моделирование;

- метод диэлектрической спектроскопии и метод определения удельных
объемного и поверхностного сопротивлений, применяемые для анализа
' основных параметров электроизоляционных материалов.

Практическая значимость.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований, разработана комбинированная схема обогащения и переработки мелкоразмерного слюдяного сырья флогопита Слюдянского месторождения с учетом максимального использования мелкоразмерных фракций слюды класса -20+1 мм.

Данная комбинированная схема может быть применена при обогащении мелкоразмерных слюдяных руд, как мусковита, так и флогопита различных месторождений (Мамско-Чуйского, Алданского, Ковдорского и др.)

В промышленных условиях доказана возможность и целесообразность
і использования слюдяных концентратов - продуктов обогащения

мелкоразмерного сырья для получения высокоэффективного

электротехнического микалекса и слюдопласта.

Решение проблемы извлечения и утилизации мелкоразмерного слюдяного сырья класса - 20+1 мм в промышленности дает основание считать эту категорию слюд промышленной с постановкой этого забалансового слюдяного сырья на баланс.

Реализация результатов работы.

Разработанная комбинированная схема обогащения и переработки мелкоразмерного слюдяного сырья класса - 20 мм внедрена на ООО «Нижнеудинская слюдинитовая фабрика». В условиях промышленного производства доказана возможность применения полученных слюдяных концентратов при производстве различных электроизоляционных материалов.

В результате внедрения предложенной технологии экономический эффект составил 16 500 000 рублей.

Генетические типы флогопита и их технологическая характеристика

При оценке слюдяных месторождений, по нашему мнению, следует учитывать не только их местоположение, степень разведанности и гидрогеологию, но главным образом и в первую очередь генетический тип анализируемых месторождений.

С этой целью месторождения флогопита, числящиеся на балансе, сгруппированы нами по преобладающим в них генетическим типам ослюденения. Известно четыре генетических типа месторождений флогопита: 1. Флогопит, рассеянный в кристаллических сланцах в виде минерала-примеси; 2. Флогопит в виде оторочек на контакте магнезиальных карбонатных и силикатных пород; 3. Выделение флогопита в зонах метасоматических дипсидовых пород; 4. Флогопитовые жилы.

Каждый из вышеуказанных генетических типов флогопита обладает определенными особенностями распределения кристаллов, размерами, формой, строением, содержанием слюды.

Месторождения первого типа, как правило, не могут рассматриваться как промышленные, однако в определенных условиях рассеянный флогопит может служить материалом, из которого в результате собирательной перекристаллизации, связанной с более поздними постмагматическими процессами, образуются гнезда промышленных кристаллов. Подобное явление отчасти имеет место в пластовых диопсидных породах Эмельджакского и Тимтонского месторождений Алдана.

Флогопит второго типа приурочен к метасоматическим породам, развитым на контактах силикатных и магнезиальных пород. Мощность флогопитовых зон в месторождениях подобного типа редко превышает несколько десятков сантиметров. Месторождения такого типа характерны для Слюдянского и Куранахского флогопитовых полей.

Флогопит третьего типа в метасоматических диопсидовых и скаполитово-диопсидовых породах встречается как в виде отдельных кристаллов, так и в виде скоплений, имеющих форму гнезд, неправильных жил, апофиз и т.д. Размер гнезд достигает нескольких десятков м , размеры отдельных кристаллов флогопита - от нескольких сантиметров до 0,5 метра в поперечнике. Содержание флогопита 10-50 кг на кубометр жильной массы, сравнительно крупные размеры зон делают этот тип месторождений наиболее перспективным.

Четвертый тип представлен флогопитовыми жилами, имеющими самостоятельный промышленный интерес. Они наиболее характерны для Слюдянского месторождения, но известный также на месторождениях Алдана-Эмельджакском, Таежном и др. Для этих жил характерно высокое содержание флогопита, крупные размеры кристаллов при сравнительно небольшом объеме жильной массы. Поэтому до последнего времени рудные тела этого типа считались наиболее ценными.

Согласно техническим условиям флогопит (мусковит) по крупности кристаллов классифицируется на пять групп - размеров (таблица 1.1.) Таблица 1.1. Группа Общая площадь кристаллов, CMZ I +100 II -100+50 III -50+25 IV -25+4 V Менее 4 Для Слюдянского месторождения флогопита в среднем характерно следующее распределение группового состава (по эксплутационным данным): I группа - 11,6% II группа-7,8% III и IV группы - 27,4% V - 53,2%

Флогопит Слюдянского месторождения отличается довольно высоким технологическим качеством. Кристаллы твердые, выдержанной формы, минералогические примеси незначительны.

Минералогическая характеристика и вещественный состав слюдосодержащих руд Слюдянское месторождение флогопита расположено в Иркутской области на берегу Байкала, представляет слюдоносную провинцию со значительными потенциальными запасами. На месторождении выделяются диопсид-полевошпатные, слюдисто-диопсид-кварц-полевошпатные и слюдисто-кварц-карбонатные породы.

Диопсид-полевошпатные породы - это обломки пород изумрудно-зеленого цвета. Среди слагающих их минералов доминирует диопсид, наблюдается незначительное количество полевого шпата, карбонатов и точечные включения рудным минералов. Диопсид образует таблитчатые зерна изумрудно-зеленого цвета. Почти весь он разбит многочисленными трещинами, которые заполнены гидроксилами железа и карбонатами.

Слюдисто-диопсид-кварц-полевошпатные породы характеризуются содержанием диопсида в сростках со слюдой, кварцем, полевыми шпатами. Распределены они в пробах неравномерно. Породы эти светло-зеленого, зеленого, изумрудно-зеленого цвета, средне- или мелкозернистой структуры, массивной текстуры. Минеральный состав их, %: диопсид - 60-70, слюда 20-27, кварц - 1-4, полевые шпаты - 7-10. Диопсид в этих породах сильно трещиноватый. Трещины заполнены гидроокислами железа, реже карбонатами. Кварц, слюда, полевые шпаты связаны с диопсидом также в виде включений. Слюдисто-кварц-карбонатные породы содержатся, в основном, в крупных классах (до +3 мм). Представляют собой кристаллы слюды с включениями карбонатов и кварца. Цвет их желтовато-бурый с золотистым оттенком, минеральный состав, %: слюда 95-98, кварц 1-3, карбонат 1-5.

Теоретические исследования процесса обогащения слюдяного сырья по форме

Слюда, как минерал, обладает довольно многими специфическими свойствами, отличающими ее от вмещающих горных пород, но использование всех этих свойств для целей разделения кристаллов слюды и породы во многих случаях не представляется возможным. Так крупноразмерная слюда, являющаяся сырьем для производства листовой слюды, которая составляет около 65-70% от общего объема всей слюды, не может быть подвергнута дроблению и измельчению, как это возможно при обогащении руд металлических полезных ископаемых. Это положение заставляет изыскивать такие отличительные свойства слюды, которые могли бы быть использованы для целей обогащения при условии сохранения природного состояния кристаллов, содержащихся в горной массе. По существу таким единственным отличительным свойством кристаллов является одно - пластинчатая форма. Пластинчатая форма кристаллов слюды и округлая форма кусков породы были положены в основу при решении проблемы механического обогащения слюдосодержащей горной массы: щелевые барабанные грохоты (Г.М. Маркин), щелевой барабанный сепаратор (Е.К. Лашев), винтовой бортовой сепаратор (В.М.Архангельский), лотковый сепаратор (М.Ф. Лавров) и др.

В практике обогащения слюдяных руд наибольшее распространение получил метод обогащения по форме.

Институтом «Гипрониметаллоруд» в качестве обогатительного аппарата был предложен так называемый ленточный сепаратор, действующий по принципу плужкового сбрасывателя. Производственные испытания дали некоторые положительные результаты. Вместе с тем этому сепаратору свойственны существенные недостатки и прежде всего малая производительность, невысокое извлечение слюды и высокая стоимость эксплуатации. Институтом «ВНИИасбестцемент» было предложно использовать в качестве обогатительного оборудования вибрационные грохоты со специальной конструкцией плоских колосниковых решеток. Для этих целей широко применяются грохоты типа ГУП и СМ-13.

И.М. Абрамович, исследуя аналитические методы оценки результатов грохочения, дает целый ряд ценных зависимостей между отдельными показателями, но при этом сам автор рассматривает грохочение только как средство классификации дробленных продуктов и о возможности применения грохочения для целей обогащения не упоминает. За последние годы в исследования процессов грохочения и классификации довольно широкое применение стали находить методы математической статистики и теории вероятностей.

Статистические методы изучения совокупности тех или иных случайных величин позволяют дать соответствующую оценку как средних значений, так и отклонений от средней, а также найти решение вопросов не только технологического, но и конструктивного характера, обеспечивающих наиболее высокую эффективность процессов обогащения.

Статистические характеристики гранулометрического состава позволяют объективно оценивать принимаемые технические решения. Особо в этом отношении следует отметить работы СЕ. Андреева. М.Г. Кузаковым проведен ряд исследований, касающихся вопроса выделения слюды из сростков в пустой породой. Работы, имеющие теоретическое и практическое значение в области обогащения слюдяных руд, проведены Л.М. Щербаковой.

Однако все вышеперечисленные исследования касаются вопроса обогащения крупноразмерного сырья и не затрагивают исследований в области обогащения мелкоразмерных слюд. Содержание же мелкоразмерной фракции (класс -20+5 мм) составляет 20-25% от общего объема добываемой слюды.

Комплексное использование слюдяного сырья невозможно без вовлечения слюдяного сырья вовлечения данного класса в промышленное производство и, следовательно, исследования, связанные с вопросами обогащения мелкоразмерного сырья, представляют несомненный интерес.

Метод исследования процесса обогащения мелкоразмерного слюдяного сырья по форме был принят комплексный, сочетающий в себе определенное чередование теоретических изысканий с последующими экспериментальными исследованиями, позволяющими осуществить как проверку теоретических предпосылок, так и выявить те или иные особенности в поведении отдельных показателей в зависимости от характеристики слюдосодержащей горной массы. В ходе обработки экспериментальных данных и установления зависимости теоретического характера имело место стремление придать результатам исследований достаточно строгую математическую форму в расчете на возможность применения основных формул в технологических расчетах. Особое внимание было уделено статистическому анализу параметров.

Влияние пегматитов на качественные характеристики микалекса

В соответствии с методикой проведения исследования в массу для изготовления микалекса, кроме слюды флогопит и стекла, вводим дополнительно пегматит Слюдянского месторождения, минеральный состав которого приводится в таблице 3.3 [108].

Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 3.4. Введение пегматита в определенном количестве в состав микалексовой массы, наряду с повышением pv, ps, 5 качественно не снижает другие диэлектрические показатели. Исследования показали, что наиболее устойчивые параметры имеет микалекс с содержанием примесей до 10% (таблица 3.4.). (гофрированная), в складочках отсутствует следы угловатых расколов и разрывов волокон слюды. Наличие включений инородного материала и скоплений чешуек слюды, с поперечным к сланцеватоватости расположением, обусловили образование микроволовнистого рисунка текстуры. Волоконца, обтекая эти образования, отклонятся от общей направленности, чем создается неровный прерывистый характер сланцеватости.

По форме слюдистый материал имеет вид тонких удлиненных волокон или чешуек (1-2%), слюда бесцветная, со слабым положительным рельефом, ясной абсорбцией, хорошей спайностью, концы волокон неровные, рваные, угасание прямое, у гофрированных - волнистое, цвета интерференции III порядка синие, что соответствует величине двупреломления, равной 0,039 -0,041.

Примесь инородного материала представлена неправильными остроугольными осколками кварца, пегматита (сростков кварца с полевым шпатом) и несколько сплощенными по форме остроугольными осколками калиевого полевого шпата (микролина, пертита) и плагиоклаза олигоклазового состава. Размеры осколков от 0,027 до 0,014 мм преобладают в 0,18 мм в поперечнике, количественно преобладают осколки кварца. Распределение примеси неравномерное, сгустковатое, в одних местах примеси около 1%, в других до 6%.

В продольном шлифе (рис. 3.2.) структура петельчатая характеризуется наличием множества неправильных петель, образованных переплетающими полосками, состоящими из чешуек слюды. Петли имеют более или менее замкнутые формы (остидные) и охватывают участки, сложенные цементирующей массой и чешуйками, лежащими в сечении Пд-Пм. Полосы, образующие петли, имеют чешуйчатое и удлиненночешуйчатое строение, чешуйки расположены параллельно к длине полос.

Цементирующего скрап стекловатого материала около 10%. Представлен он бесцветным бурым прозрачным изотропным веществом (3 4%) и удлиненными пластинками темно-коричневого цвета, почти непрозрачными, длиной до 0, 4 мм, шириной 0,01 мм, расположенными согласно общей направленности слюдяного материала. Удлиненные пластинки составляют около 5%.

В качестве связующего в микалексе используется специальное легкоплавкое стекло. Такое стекло должно обладать способностью легко взаимодействовать мелкокристаллической слюдой при температурах ниже температуры деструкции слюды. Оно должно быть химически устойчивым по отношению к воде при комнатной температуре и иметь высокие диэлектрические свойства. В составе шихты необходимо ограничить содержание токсичных компонентов, а также дорогих и дефицитных сырьевых материалов. В расплавленном состоянии стекло должно смачивать воду и при горячем прессовании производить склейку композита. Между матрицей и наполнителем в микалексе в процессе производства устанавливаются прочные физико-химические связи, позволяющие максимально реализовать в композиции свойства слюды [32, 37, 69, 108].

В настоящее время для изготовления микалекса применяется легкоплавкое стекло 203 с малым содержанием кислых оксидов. Нормированный состав стекла 203 в массовых долях представлен в таблице 3.5.

Стекло должно быть однородным, не должно кристаллизоваться, выщелачиваться в воде. Растекаемость стекла 203 при 700 0 С до 50-55 мм. Его электрические и механические характеристики должны быть не хуже тех, что приведены в таблице 3.6.

Процесс взаимодействия слюды со стеклом можно представить в виде контактного смачивания под действием температуры с последующей перекристаллизацией новых фаз через расплав. Система слюда-стекло является гетерогенной и содержит в своем составе три фазы: твердую -слюда, жидкую -расплавленное стекло и газообразную -воздух. При дроблении и измельчении слюды происходит разрушение, как молекулярных, так и атомных связей. Под действием разрушения кристаллов твердой фазы на поверхность выходит множество атомов. Появляются они потому, что с искажением структуры при дополнительном повышении температуры, степень беспорядка в кристалле возрастает. В объеме кристалла беспорядок появляется в образовании вакансий и межузельных атомов, а на поверхности в образовании атомного рельефа. Они возникают вследствие того, что отдельные атомы, устилавшие гладкую поверхность, при повышении температуры перескакивают на поверхность в состоянии адсорбции. В процессе нагрева композиции слюда - стекло, появившаяся жидкая фаза расплавленного стекла заполняет зазоры между раздробленными и измельченными частицами слюды и, таким образом начинает "играть роль" жидкой смазки, которая облегчает взаимное перемещение частиц, приводящее к уплотнению структуры. Это перемещение сопровождается уменьшением свободной энергии стекла. 3 образовавшейся структуре состоящей из расплава и твердофазных включений, происходит процесс диффузии. Во время диффузии в объем кристалла сквозь его поверхность влетает ускоренный ион, в объеме кристалла образуется дефектная облает вблизи этой области происходит искажение рельефа поверхности. Одновременно между отдельными частицами слюды могут происходить процессы, определяющие изменения со временем функции распределения частиц по размерам. Так, например, соприкоснувшиеся частицы могут взаимно поворачиваться, уменьшая энергию распределяющей их границы. В режиме диффузионной коалесценции и непосредственных столкновений может также происходить и измельчение поликристаллических крупинок вещества вследствие энергетически оправданного проникновения жидкой фазы в межзерновые границы. Этот процесс может привести к дополнительному распаду частичек слюды, и, следовательно, к смещению функции распределения частиц по размерам в область их меньших форм [108, 117].

Технологический процесс изготовления слюдопласта из слюдяных концентратов - продуктов обогащения отвалов горной массы слюдянского месторождения флогопита

Быстрые темпы развития электроэнергетики выдвинули на первый план и проблему развития производства слюдяной электротехнической изоляции. Но дальнейшее развитие слюдяной и электроизоляционной промышленности по старой технологии при столь низком коэффициенте использования сырья не только экономически не целесообразно, но и практически не осуществимо в связи с отсутствием требуемого количества природных запасов слюды.

Проблема обеспечения электромашиностроения слюдяной электрической изоляцией стала находить своё разрешение в создании слюдяных бумаг, изготовляющихся из отходов мелкой натуральной слюды. В России и за рубежом организовано промышленное производство слюдинитовой бумаги, заменяющей щипаную слюду в целом ряде » электроизоляционных материалов.

Все слюдобумаги, где бы они ни производились, близки по своим свойствам. Это связано с тем, что в их производстве имеется одна общая для всех технологическая операция - высокотемпературный обжиг слюды.

Кроме слюдяных бумаг из термированной слюды развивается / производство слюдобумаг, в технологии которых отсутствует высокотемпературный обжиг.

Можно предположить, что при измельчении кристаллов слюды происходит в основном разрыв пакетов по спаиностям. Поэтому порошок из частиц слюды можно рассматривать, как систему из большого числа частиц, на поверхности которых имеются ионы К+; поверхность покрыта плёнками абсорбированной воды (рис 4.1).

При изменении влажности окружающей среды толщина водных плёнок на частицах слюды и величина электропроводности изменяются. Во внешнем электрическом поле свободные ионы в плёнках воды перераспределяются и частицы воды превращаются в макродиполи (рис. 4.2).

При расщеплении кристалла слюды на его свежеобразованных поверхностях появляются адсорбционные плёнки воды [94 Если вновь сложить вместе два образовавшихся кристалла, то адсорбционный водный слой между частями кристалла уменьшается, молекулы воды выдавливаются из него к кромкам и испаряются, а части кристалла сближаются. Плёнки воды, находящиеся между этими поверхностями имеют иные свойства, чем свойства объёмной воды. Экспериментально установлено, что рост толщины адсорбированной плёнки сопровождается уменьшением сил связи частей кристалла, разделённых плёнкой воды. Связь двух частей кристалла в этом случае будет определяться следующими силами:

1. Силами взаимодействия пакетов, ослабленными появлением тонкого слоя воды и увеличением межплоскостного расстояния. Таким образом, энергия водной склейки кристаллов слюды, как показано в вышеизложенных исследованиях, в наиболее благоприятном случае может приближаться к энергии связи пакетов в ненарушенном кристалле, однако остаётся ниже последней. Также надо иметь в виду и то, что появление сплошных адсорбированных слоев на контактирующих поверхностях кристалла практически устраняет электризацию при их разделении. Это дополнительно ослабляет взаимодействие между пакетами [56]

Из всего сказанного следует, что молекулы воды играют важную роль в формировании силовых связей между пакетами в кристаллах слюды [21]

Из рассмотренной теории взаимодействия конденсированных сред и взаимодействия чистых слюдяных поверхностей вытекает, что между мельчайшими частичками слюды в слюдобумагах возможны две основные формы контакта: истинный контакт и контакт через плёнку воды [103.

В настоящее время промышленной технологией освоено изготовление ряда различных слюдобумаг, склеенных без связующих веществ. Из характера водных связей листков слюды видно, что в слюдобумагах наиболее прочное сцепление будет при использовании особенно чистой воды, не содержащей взвешенных частиц и газов. Склеиваемые листки должны иметь максимально свежую незагрязнённую поверхность.

Водная склейка кристаллов имеет существенные недостатки. Она чувствительна к влажности окружающей среды. При высоких влажностях начинается адсорбция в микрощелях склеенного изделия, сопровождающаяся капиллярной конденсацией, при этом понижается механическая прочность и электрические свойства материала. Нагревание удаляет воду из зоны склейки, но материал становится хрупким.

Похожие диссертации на Разработка технологии извлечения и переработки слюдяного сырья из отвалов слюдянского месторождения флогопита