选矿学作业1234

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1、选矿学作业第七题：一．机械力化学概述机械力化学(MechanochemicalProcess,简称为MCP)同化学中的热化学、电化学、光化学、磁化学和放射化学等分支学科一样,是按诱发化学反应的能量性质来命名的。其基本原理是利用机械能来诱发化学反应和诱导材料组织、结构和性能的变化，以此来制备新材料或对材料进行改性处理。最早在20世纪初,由Ostwald提出了这一概念。直到1951年后，Peters等作了大量关于机械力诱发化学反应的研究工作，明确指出机械力化学反应是机械力诱发的化学反应，强调了机构力的作用，从而机械力化学引起了全世界广泛的关注。目前机械力化学被公认为是研究关于施加于固

2、体、液体和气体物质上的各种形式的机械能———例如压缩、剪切、冲击、摩擦、拉伸、弯曲等引起的物质物理化学性质变化等一系列的化学现象的科学。二．粉磨过程中的机械力化学效应在粉磨过程中因机械作用导致的机械力化学反应（效应）主要表现为三个方面：一是矿物晶体结构的变化；二是矿物物理化学性质的变化；三是在局部承受较大应力或反复应力作用的区域产生化学反应。矿物晶体结构的变化矿物颗粒在粉碎过程中，在所施机械能的作用下，矿物晶体结构经历了从量变（晶粒尺寸变小，比表面积增大）到质变（在晶粒表面或内部产生缺陷、非晶化等）的过程。具体说来，机械变形力使矿物颗粒的晶体结构和性质发生的变化有以下几种。   

3、(1)晶格畸变 晶格畸变指的是晶格点阵粒子的排列部分失去周期性而形成的品格缺陷、晶粒尺寸变小等。已发生形变的颗粒，得不到理想的X射线衍射图。根据衍射峰强度和衍射峰的半峰宽，可以定量分析品格扭变和无定形化的程度。   在粉碎过程中，品格缺陷的增加，将增进自发和非均一过程，并促进反应物之间的相互作用。(2)晶粒的非晶化在机械力作用下，有序的晶格结构被破坏。固体结构无序化是机械力作用下，位错形成、流动及互相作用共同产生的结果，而且当机械负荷撤消后也不能恢复。这种现象即为机械力化学非晶化。   由于机械力的作用，结晶颗粒表面的结晶构造受到强烈破坏而形成非晶态层。随着粉碎继续进行，非晶态层

4、变厚，最后导致整个结晶颗粒无定形化。由磨碎生成的粒子表面的无定形层，会由表面向内部扩展。晶体在粉磨至无定形化的过程中，内部储存的能量远远大于单纯位错储存的能量。无定形化的原因被队为是破坏引起塑性变形的结果。   机械粉碎作用增进晶体颗粒无定形化，其变化程度和磨矿方式、磨矿时间、磨矿气氛、被磨物料尺寸等条件有关。   非晶化现象可以通过X射线衍射、红外光谱、差热分析等手段加以检测。   (3)晶型转变 具有同质多象或具有多晶型的矿物，在常温下由于机械力的作用，常常会发生晶型的转变。 粉碎过程中的晶型转变，是由于粉碎微细化过程中出现无定形化、中间结晶相等状态，使体系自由能增大，形成不

5、稳定相的结果。同时在压缩、剪切、弯曲、延展等力的不断作用下，当其能量超过相转变的结晶作用活化能时，则完成晶型的转变。 (4)结晶构造整体结构变形 在机械力化学作用下，结晶构造的整体变化发生在具有层状结构的矿物质中。层状结构晶体，在粉碎过程中，由于层间质点结合力较弱，于是在剪切力的作用下，一般都首先沿层面平行地劈裂开，变成结晶度较低的构造。如果继续粉碎，有些矿物最终失去结晶构造，逐步完成整体结构的变化。   2．矿物物理化学性质的变化   在粉磨过程中，伴随着颗粒粒度减小、比表面积增大和晶体结构发生变化，矿物的物理化学性质也将发生变化，主要表现为：溶解度和溶解速率的提高、密度减小（

6、尤其是在于磨过程中）、颗粒表面的吸附能力增强、离子交换或置换能力增强、表面自由能发生变化、产生电荷、生成游离基、外激电子发射等。   3．在局部承受较大应力或反复应力作用区域产生化学反应   同一般的化学反应不同，机械力化学反应同温度无关。机械力化学反应被认为是主要由粉体粒子的相互作用而发生的。这是机械力化学反应的特点之一。   在粉磨过程中，在粉体粒子局部承受较大应力或反复应力作用区域可以产生分解反应、氧化还原反应、溶解反应、水合反应、金属和有机化合物的聚合反应、固溶化和固相反应等。三．粉磨机械力化学作用机理在机械力作用下，所诱发的化学变化和物理化学变化称为机械力化学。机械力包

7、括的范围很广，可以是普通的冲击力、研磨力、压力，还可以是液体中的空穴作用和空气中冲击波作用所产生的压力，故各种凝聚状态下的物质，受到机械力的影响而发生化学变化或物理变化的现象都称为机械力化学现象。人们在对物料进行超细粉碎的过程中就发现了许多有趣的现象，如粉碎食盐时产生氯气，粉碎碳酸盐时有二氧化碳气体产生，石膏细磨时脱水，石英受冲击后无定形化等，这些都是典型的机械化学反应。超细粉碎时机械力除了使物质粒度缩小、比表面积增加等物理变化外，还会发生机械能与化学能的转换，致使材料发生结构变