Уже более столетия назад шаровые мельницы начали находить свое применение в различных отраслях промышленности, таких как химическая, горнодобывающая, производство стройматериалов, энергетика, медицина и оборонная промышленность.
Метод шарового механического измельчения имеет широкий спектр исследований и практического применения, особенно в области сложной обработки полезных ископаемых, модификации поверхности порошков, функционального синтеза порошков, механического легирования и производства сверхтонких порошковых составов.
Одной из особенностей шаровой мельницы является ее простое устройство, непрерывный режим работы, универсальность, стабильность производительности, способность к крупномасштабному производству и возможность полной автоматизации процесса. Коэффициент измельчения варьируется в пределах от 3 до 100. Мельница подходит для переработки различного минерального сырья путем мокрого или сухого измельчения.
Одной из областей исследований шарового механического измельчения является разработка новых материалов.
- Так, благодаря методу механического шарового измельчения при обычных атмосферных условиях были синтезированы материалы SiOx, которые нашли применение как анодные материалы для литий-ионных батарей. Материалы SiOx обладают объемной удельной емкостью, превышающей в два раза емкость графита, достигая значения в 1487 мач/см3. Также было выявлено, что их исходная кулоновская эффективность на 66,8% выше, чем у необработанных материалов SiO, и они сохраняют стабильность цикла. После 50 циклов обработки при плотности тока 200 ма/г емкость остается на уровне 1300 мач/г. Эти результаты подтверждают эффективность использования данного метода для получения материалов SiOx.
- Шаровое механическое измельчение также применяется для производства полировочных порошков на основе редкоземельных металлов. Этот метод позволяет усилить сдвиговую силу при химических реакциях, ускорить диффузию частиц и обеспечить очистку реагентов и продукции, что в свою очередь позволяет избежать использования растворителей и снизить экологическую нагрузку.
- Для улучшения фотокаталитических свойств и изменения размеров частиц TiO2 проводились исследования с использованием высокоэнергетического измельчения в шаровой мельнице. Результаты исследования показали, что скорость разложения образцов TiO2 после обработки шаровой мельницей значительно выше по сравнению с необработанными образцами. Особенно высокую скорость разложения продемонстрировал образец, обрабатываемый шаровой мельницей в течение 4 часов, что указывает на его превосходные фотокаталитические характеристики.
- Используя метод шарового дробления, были исследованы параметры и свойства блестящего чешуйчатого серебряного порошка. Было обнаружено, что сухой помол обеспечивает более крупные хлопья и более яркую поверхность серебра, в то время как мокрый шаровой помол показывает более высокую эффективность образования хлопьев.
- С использованием механического шарового измельчения был получен нанопорошок двойного перовскита Cs2AgBiBr6. С увеличением времени измельчения нанопорошок достигает чистой фазы, его размер частиц уменьшается до приблизительно 100 нм, а форма частиц становится круглой.
- Для повышения взаимодействия адсорбирующих материалов, таких как известняк, каолин и серпентин, с вредными компонентами в водных средах используется активация в шаровой мельнице. Этот метод обеспечивает эффективное удаление загрязнителей из сточных вод путем селективного осаждения, разделения и обогащения ценных металлических элементов.
Применение данного оборудования в различных химических реакциях позволяет снизить энергозатраты, уменьшить размер частиц, повысить активность материала и улучшить его характеристики. Такой процесс способствует формированию твердых ионов, облегчает диффузию инициаторов химических реакций при низких температурах, а также улучшает физические, оптические, электрические и тепловые свойства материалов.
