Gốm Đất Việt
Vinaconex

Hiểu biết toàn diện về phụ gia trợ nghiền (P2)

02/08/2017 01:44 PM

Phụ gia trợ nghiền đã được sử dụng thành công trong nhiều thập kỷ trong sản xuất xi măng và nhiều lĩnh vực khác như gốm sứ, bột màu… Các tác dụng chính là để giảm tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu suất nghiền. Các tính năng mà phụ gia có thể cải thiện được ví dụ bột xi măng có độ linh động cao và phát triển cường độ xi măng. Có điều thú vị về xác nhận hiểu biết về cách thức mà các chất có trong phụ gia trợ nghiền hoạt động hiệu quả.

 1.3. Bề mặt năng lượng và sức căng bề mặt
 
Các nguyên tử, phân tử và ion luôn tương tác với nhau. Trong chất rắn và chất lỏng đồng nhất, nội lực có hướng đối nhau với độ lớn bằng nhau triệt tiêu lẫn nhau. Về mặt hình thức, năng lượng có giá trị bằng không trong vật thể. Nhưng tại bề mặt chuyển tiếp, lực tổng hợp hướng vào bên trong do lực liên kết (bề mặt chuyển tiếp khí - lỏng thể hiện trong Hình 4).


Năng lượng của các lớp trên cùng của nguyên tử bề mặt là lớn hơn 0 do bề mặt ít liên  kết. Các chất rắn chiếm hữu năng lượng bề mặt và các chất lỏng cũng có sức căng bề mặt. Trên danh nghĩa, hai lực này là giống nhau do có cùng một giá trị và chiều. Sức căng bề mặt  là một hiện tượng phổ biến. Do đó, những giọt nhỏ tròn và những con nhện nước cũng như  các vật thể nhỏ khác không thấm nước sẽ không bị ướt nhưng "nổi" lên trên mặt nước (Hình 5).
 

Công phải được đưa vào để chống lại sức căng bề mặt nhằm tạo ra thêm diện tích bề mặt. Chất lỏng được phun vào càng mịn thì áp lực yêu cầu tại vòi phun càng lớn. Theo cách thức tương tự, một số lượng lớn các giọt chất lỏng nhỏ hơn có năng lượng lớn hơn so với các giọt to. Phần lớn năng lượng tiêu hao trong quá trình nghiền xi măng được chuyển thành  nhiệt, nhưng một phần nhỏ (≤ 0,5%) được giữ lại trong xi măng dưới dạng năng lượng bề mặt (Bảng 3).

Bảng 3. Năng lượng nghiền, năng lượng bề mặt và năng lượng kết tụ của xi măng có và không có phụ gia trợ nghiền​

Tính chất của chất lỏng trên bề mặt chất rắn có thể rất khác nhau. Dạng hình giọt (Hình 6)luôn tương ứng với mức năng lượng thấp nhất của hệ thống mà có thể đạt được. Điều này phụ thuộc vào ba yếu tố: năng lượng bề mặt (sức căng bề mặt) của chất lỏng, năng lượng bề mặt của chất rắn và năng lượng mặt phân giới (các tương tác) giữa hai thành phần.
 

Chất lỏng có sức căng bề mặt cao không thấm ướt chất có năng lượng bề mặt thấp. Thủy ngân hình thành các hạt trên các vật liệu phi kim loại. Mặt khác, chất lỏng có sức căng bề mặt thấp trải rộng trên các chất có năng lượng bề mặt cao. Dầu thẩm thấu thâm nhập vào các vết nứt nhỏ nhất và cuối cùng bao phủ toàn bộ phần làm việc. Theo cách tương tự, phụ gia trợ nghiền tự phân tán trên toàn bộ bề mặt của clanhke. Tuy nhiên, trên các vật liệu có năng lượng bề mặt thấp, chẳng hạn như nhựa, chúng tạo thành các giọt nước có bề dày mỏng, tức là bề mặt được chỉ bị thấm ướt một phần.

1.4. Giảm năng lượng bề mặt của clanhke
 
Năng lượng bề mặt cao của clanhke khô được giảm xuống một mức nhất định do quá trình hydroxyl hóa. Năng lượng bề mặt được giảm thêm chỉ có thể bằng cách sử dụng chất trợ nghiền hữu cơ (ví dụ, SikaGrind®). Phụ gia hữu cơ cũng hoạt động ở dạng tinh khiết, nhưng để tối ưu về kỹ thuật và kinh tế, chúng thường được trộn với nước. Trong cả hai trường hợp, chúng hoạt động chủ yếu là nhờ giảm bớt năng lượng bề mặt.

Bảng 4: Điểm sôi, năng lượng bề mặt (sức căng bề mặt) và độ phân cực của các phụ gia trợ nghiền (glycerin, DEG, PG) để cho thấy sự chênh lệch so với các chất lỏng khác

Quá trình này bao gồm ba phần (thể hiện trong phương trình 1). Với sự có mặt của nước và phụ gia trợ nghiền, clanhke cố gắng giảm bớt năng lượng bề mặt của nó (ESC: năng lượng bề mặt của clanhke). Bề mặt của phụ gia trợ nghiền phải được tăng lên trên cơ sở năng lượng thu được thông qua việc giảm năng lượng bề mặt clanhke, ví dụ năng lượng bề mặt của các phụ gia trợ nghiền (ESG) phải lớn hơn năng lượng bề mặt clanhke. Và năng lượng phân giới pha clanhke/phụ gia trợ nghiền (EI C/G) phải có giá trị âm hay cùng lắm có giá trị dương nhỏ.
 
- ESC  + ESG + EI C/G = ES CG (1)
 
Nếu năng lượng bề mặt của clanhke có bao phủ bởi các phụ gia trợ nghiền (ES CG) có giá trị âm, nghĩa là năng lượng được giải phóng trong lúc bao phủ, sau đó phụ gia trợ nghiền trải rộng ra mà không có bất kỳ hỗ trợ cơ học nào. Các góc tiếp xúc của phụ gia trợ nghiền trên bề mặt clanhke là 0° (Hình 6). Điều này có nghĩa rằng phụ gia trợ nghiền phải không chỉ giảm năng lượng bề mặt của clanhke (ESC) mà còn phải hấp phụ đủ mạnh vào clanhke (tức là có một năng lượng phân giới pha EI C/G thấp). Hai đặc tính này có thể chỉ kết hợp một phần  với nhau. Vì vậy, điều đó không có nghĩa là các chất trợ nghiền với năng lượng bề mặt thấp nhất (ESG) sẽ tác dụng tốt nhất. Thí nghiệm toàn diện cho thấy các giá trị trung bình, nghĩa là năng lượng vào khoảng 30 - 50 mJ/m2, là thích hợp nhất (Bảng 4).
(Còn nữa)

Theo ximang.vn

tag

Bình luận

code

Các tin khác

Tạp chí in số mới nhất

Tạp chí số 11+12/2018

Thời tiết

Hôm nay
Ngày mai

Scroll