Мокрый тонкий помол
Независимо от способа тонкого помола разрушение материала начинается в его наиболее ослабленных местах — стыках между частицами материала, порах, трещинах и др. Помол материала в водной среде ускоряет этот процесс.
Высокая гидрофильность размалываемых материалов способствует тому, что молекулы воды размером 0,14 нм, быстро смачивают вновь образующиеся при разрушении поверхности частицы, способствуя помолу. Добавление 0,5—1% ПАВ усиливает расклинивающее диспергирующее действие воды, так как молекулы ПАВ более подвижны, чем молекулы воды. Это улучшает смачивание поверхности частиц и приводит к более быстрому накапливанию воды в устьях у начала трещин.
В микротрещинах создается двухмерное давление, направленное в глубь частицы, которое, действуя одновременно с понижением свободной поверхностной энергии частиц, ускоряет их разрушение (образование зоны предразрушения). Образуя полимолекулярный слой на поверхности микротрещин толщиной от сотен до тысяч молекул (до 0,1 мкм), вода действует как поверхностно-активная добавка, развивая в самых узких участках трещин давление до 245 МПа. Этим объясняется большая интенсивность мокрого измельчения каменистых материалов в шаровой мельнице по сравнению с сухим (на 35—45%). Это также объясняется и тем, что наряду с адсорбционным понижением прочности, насыщением свободных связей измельченного материала и дезагрегирующим действием воды, повышается удельная энергия удара шаров ввиду меньшего демпфирующего (амортизирующего) действия водной суспензии по сравнению с действием порошков в слое при сухом помоле материалов.
Тонкий помол повышает реакционную активность относительно инертных при нормальной температуре каменистых компонентов массы, создает условия для дополнительной очистки их от вредных примесей, ускоряет протекание сложных процессов формирования черепка при высоких температурах обжига и физико-технических свойств изделий. Тонкий помол сырьевых материалов способствует разрушению структуры материала, частичной деформации кристаллической решетки и, следовательно, ее активизации. Изменяются и поверхностные свойства материала. Электрический заряд, возникающий на поверхности частиц при их измельчении, повышается по мере их измельчения до определенного предела, а затем уменьшается и может служить характеристикой поверхностной активности материала.
Высвобождение энергии вызывает качественные изменения материала. Так, при весьма тонком (меньше 2 мкм) сухом помоле каолина в вибромельнице наблюдается аморфизация кристаллической решетки каолинита, связанная с возникновением дефектов, сдвигом пакетов, разрывом связей между слоями (до 97% при продолжительности помола 30 ч). С повышением тонины помола уменьшается число частиц каолина, имеющих гексагональную форму, и увеличивается количество частиц ромбической модификации. При более длительном помоле происходит агломерация (слипание) частиц вследствие значительного увеличения поверхностной энергии. Длительный помол отрицательно влияет на технологические свойства массы и процессы фарфорообразования при обжиге. Использование в фарфоровой массе каолина с размером частиц менее 2 мкм способствует повышению пластичности массы, прочность на изгиб в сухом состоянии возрастает почти в 2 раза, повышается плотность сырца и улучшается его механическая обработка.
Помол кварца происходит селективно по кристаллографической ориентации с одновременным повышением анизометрии. При этом изменяется не только размер частиц, но и их форма. При измельчении песка в шаровой мельнице окатанную форму имеют только зерна размером более 230 мкм. С уменьшением размера частиц их форма становится угловатой. У фракций размером зерен менее 200 мкм не наблюдается резких различий в форме при измельчении в различных помольных агрегатах. Тонкий помол способствует отделению отдельных примесей, например слюды, при последующем пропуске суспензии через сито, повышает однородность структуры изделий, увеличивает ее реакционную способность, в том числе образование стекломуллитовой фазы при обжиге, снижает количество остаточного (нерастворившегося) кварца, улучшая тем самым термическую и механическую прочность изделий. Тонкий помол кварца повышает белизну и просвечиваемость фарфоровых изделий и снижает их пористость. Учитывая высокую активность кварца в процессах фазообразования при обжиге, его подвергают более тонкому (до 25 мкм) помолу, чем полевой шпат. Помол кварца до 3—60 мкм приводит к значительному повышению модуля упругости материала. Использование тонкодисперсных исходных материалов способствует образованию большего количества расплава, насыщенного кварцем, и позволяет существенно сгладить кривую, характеризующую модификационные изменения кварца при 500—600° С, а также снижению содержания полевого шпата в массе и перерождению кварца в кристобалит.