RU2442657C1 - Method of production of nanosized particles of the mineral shungite - Google Patents

Method of production of nanosized particles of the mineral shungite Download PDF

Info

Publication number
RU2442657C1
RU2442657C1 RU2010122454/13A RU2010122454A RU2442657C1 RU 2442657 C1 RU2442657 C1 RU 2442657C1 RU 2010122454/13 A RU2010122454/13 A RU 2010122454/13A RU 2010122454 A RU2010122454 A RU 2010122454A RU 2442657 C1 RU2442657 C1 RU 2442657C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
grinding
shungite
mineral
ball mill
milling
Prior art date
Application number
RU2010122454/13A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010122454A (en
Inventor
Юрий Григорьевич Яновский (RU)
Юрий Григорьевич Яновский
Юрий Витальевич Корнев (RU)
Юрий Витальевич Корнев
Николай Александрович Семенов (RU)
Николай Александрович Семенов
Олег Борисович Юмашев (RU)
Олег Борисович Юмашев
Валентин Андреевич Жогин (RU)
Валентин Андреевич Жогин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики (ИПРИМ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики (ИПРИМ РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики (ИПРИМ РАН)
Priority to RU2010122454/13A priority Critical patent/RU2442657C1/en
Publication of RU2010122454A publication Critical patent/RU2010122454A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2442657C1 publication Critical patent/RU2442657C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

FIELD: milling technologies.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of the mineral shungite milling to the effect of receiving of nanosized particles used as an active filler in production of elastomeric compounds; the mineral shungite is taken as a basic sample with the size of microparticles of 0÷100 micron, grinding is executed in the planetary ball mill loading into the grinding bowl the basic components in the proportion from 1.5:1:1.5 to 2.5:1:3 by volume: basic shungite - branched spirit - milling balls with the diameter 0.5÷5 mm; the milling processes is performed with adding of the branched spirits with the number of the carbon atoms not more than eight, at that the (OH) group is located not at the outmost carbon atom; the temperature of the basic mixture does not exceed 150°C and the milling process is executed in the grinding bowl located on the planetary disc of the planetary ball mill at the speed of 100÷700 revolutions per minute reversing rotation every 5÷10 minutes within up to 6 hours of the nonstop milling process; the grinding bowl is revolving about its axis but in the opposite direction relatively the rotation of the planetary disc securing the multiple increase of the milling energy and smaller particles sizes thereby; after milling the shungite to the size of particles within the limits of 5÷50 nm the substance is dried in the drying box during 0.5÷6 hours at the temperature of about 80÷250°C and thereafter the milled mineral is packaged into airtight containers.
EFFECT: application of this method allows to provide the elastomeric compounds incorporating shungite as the active component with high mechanical and operation characteristics.
5 cl, 3 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к технологии переработки сырья природного назначения, а именно минерала шунгит, с целью получения порошка с частицами наноразмеров, который может быть использован, в том числе, как активный наполнитель для изготовления эластомерных композитов, применяемых в различных резинотехнических изделиях, а также в автомобильной, нефтеперерабатывающей, легкой промышленности, в строительстве, при изготовлении деталей шин и т.п.The invention relates to a technology for processing natural raw materials, namely shungite mineral, in order to obtain a powder with nanosized particles, which can be used, inter alia, as an active filler for the manufacture of elastomeric composites used in various rubber products, as well as in automotive oil refining, light industry, in construction, in the manufacture of tire parts, etc.

Известен способ переработки материалов, включающий подачу материала с водой в кольцеобразную зону измельчения сверху, объемное сжатие материала в зоне измельчения, истирание частиц материала одна о другую принудительным полиградиентным перемещением концентрических слоев материала при одновременном импульсном воздействии на частицы в момент их деформации и разрушения высокотемпературным потоком жидкости, перегретым паром или горячим воздухом, смешение измельченного продукта с холодной водой и удаление пульпы снизу; при этом подачу материала с водой (раствором ПАВ) в кольцеобразную зону измельчения и смешение измельченного продукта с водой осуществляют после предварительной электрохимической обработки подаваемой в процесс измельчения воды (раствора ПАВ) в электролизере [1].A known method of processing materials, including feeding material with water into an annular grinding zone from above, volumetric compression of the material in the grinding zone, abrasion of the material particles one by one by forced polygradient movement of the concentric layers of the material with simultaneous pulsed action on the particles at the time of their deformation and destruction by a high-temperature liquid flow superheated steam or hot air, mixing the crushed product with cold water and removing the pulp from below; while the supply of material with water (surfactant solution) in an annular grinding zone and mixing the crushed product with water is carried out after preliminary electrochemical treatment of the water (surfactant solution) supplied to the grinding process in the electrolyzer [1].

Данное техническое решение используется при измельчении рудного или нерудного сырья до такого состояния поверхности частиц полезного компонента, чтобы потом можно было эффективно извлечь их физико-химическими методами обогащения. При этом измельчение частиц обрабатываемого материала осуществляют способом истирания до их порошкообразного состояния, но не до частиц микро- и наноразмеров, то есть такой способ при применении его к размельчению минерала шунгит не позволит иметь активный наполнитель с последующим получением эластомерного композита с высоким комплексом механических и эксплуатационных характеристик.This technical solution is used when grinding ore or nonmetallic raw materials to such a state of the surface of the particles of the useful component so that they can then be effectively extracted by physicochemical methods of enrichment. At the same time, the particles of the processed material are crushed by the method of abrasion to their powder state, but not to micro- and nanoscale particles, i.e., this method, when applied to the grinding of the mineral, schungite will not allow an active filler with the subsequent production of an elastomeric composite with a high complex of mechanical and operational characteristics.

Известны также способы модификации минерала шунгит различными агентами сочетания [2].Methods for modifying the shungite mineral by various combination agents are also known [2].

Тем не менее, указанные способы также не позволяют обеспечить измельчение минерала шунгит до размеров его частиц порядка (5-50) нм, то есть до частиц наноразмеров. В результате применение такого шунгита в качестве активного наполнителя при производстве эластомерных материалов не обеспечит высоких механических свойств изготовляемому материалу, вследствие низкой удельной поверхности исходного шунгита. В этом случае химическая модификация неактивного наполнителя не приводит к получению эластомерных материалов с комплексом высоких эксплуатационных характеристик.However, these methods also do not allow shredding of the schungite mineral to a particle size of the order of (5-50) nm, that is, to nanoscale particles. As a result, the use of such shungite as an active filler in the production of elastomeric materials will not provide high mechanical properties of the manufactured material, due to the low specific surface of the original shungite. In this case, the chemical modification of the inactive filler does not lead to the production of elastomeric materials with a complex of high performance characteristics.

Заявитель ставил перед собой техническую задачу получения порошка минерала шунгит с частицами наноразмеров для проявления их усиливающего действия в эластомерном композиционном материале, который наполняется частицами минерала шунгит наноразмеров, обеспечивая комплекс высоких эксплуатационных характеристик изготовляемого материала. Техническим результатом применения нового способа измельчения минерала шунгит является получение порошка этого минерала с частицами средних размеров в пределах от 5 нм до 50 нм, то есть частиц наноразмеров. Указанный технический результат был достигнут за счет совокупности существенных признаков нового способа получения частиц наноразмеров из минерала шунгит, приведенной в нижеследующей формуле изобретения: «способ получения частиц наноразмеров из минерала шунгит, включающий подготовку исходной фракции минерала шунгит с любым соотношением содержания кремний/углерод (Si/C) и микрочастицами размерами от 0 до 100 мкм и осуществление процесса измельчения шунгита в планетарной шаровой мельнице, при этом в размольный стакан планетарной шаровой мельницы загружают исходные компоненты в составе шунгит - спирт - размольные элементы диаметром (0,5÷5) мм и в соотношении от (1,5:1:1,5) до (2,5:1:3) по объему соответственно, причем в качестве спирта берут спирт из ряда разветвленных спиртов с количеством атомов углерода не более восьми, кислородно-водородная (ОН) группа которых находится не у крайнего атома углерода, а в качестве размольных элементов, предназначенных для предотвращения образования крупных агломератов и снижения тепловыделения при измельчении, используют шары или другие шарообразные перемалывающие элементы, сделанные из того же материала, что и размольный стакан; процесс измельчения вышеуказанной исходной фракции минерала шунгит ведут при температуре не выше 150°С, скорости вращения планетарного диска, на котором установлен размольный стакан планетарной шаровой мельницы, в пределах 100÷700 оборотов в минуту, одновременном вращении размольного стакана вокруг своей вертикальной оси, но в противоположном направлении вращения планетарного диска, что ускоряет это действие благодаря центробежной силе и силе Кориолиса, с реверсом каждые 5÷30 минут и временем, не превышающим шести часов непрерывного процесса измельчения, затем проводят сушку измельченного шунгита в сушильном шкафу в течение 0,5÷6 часов при температуре 80÷250°С и осуществляют герметичную упаковку в тару минерала шунгит со средним размером измельченных частиц 5÷50 нм, характеризующихся удельной поверхностью по многоточечной адсорбции азота ≥(70÷80) м2/г и обеспечивающих в составе эластомерных композитов высокие значения условного напряжения до 11 МПа при относительном удлинении 300% и их прочность в пределах (15÷16) МПа; применяют в качестве исходного материала шунгит фракции 0÷5 мкм; размольный стакан планетарной шаровой мельницы выполняют из карбида вольфрама объемом 250 мл; в размольный стакан планетарной шаровой мельницы с порошком шунгита добавляют изопропиловый спирт C3H7OH (2-пропанол); в качестве размольных элементов при измельчении частиц шунгита используют мелкие стальные шары диаметром 3 мм; отношение скоростей вращения размольного стакана и планетарного диска планетарной шаровой мельницы составляет 1:2».The applicant set himself the technical task of obtaining a powder of shungite mineral with nanosized particles for the manifestation of their enhancing effect in an elastomeric composite material that is filled with particles of shungit mineral nanosized, providing a set of high performance characteristics of the manufactured material. The technical result of the application of a new method of grinding shungite mineral is to obtain a powder of this mineral with particles of medium size in the range from 5 nm to 50 nm, that is, particles of nanoscale. The specified technical result was achieved due to the combination of essential features of a new method for producing nanosized particles from shungite mineral, given in the following claims: “a method for producing nanosized particles from schungite mineral, including preparation of the initial fraction of shungite mineral with any ratio of silicon / carbon (Si / C) and microparticles with sizes from 0 to 100 microns and the implementation of the process of grinding shungite in a planetary ball mill, while in a grinding bowl of a planetary ball the mills load the initial components of shungite - alcohol - grinding elements with a diameter of (0.5 ÷ 5) mm and in a ratio of (1.5: 1: 1.5) to (2.5: 1: 3) by volume, respectively moreover, alcohol is taken as alcohol from a number of branched alcohols with the number of carbon atoms no more than eight, the oxygen-hydrogen (OH) group of which is not located at the extreme carbon atom, but as grinding elements designed to prevent the formation of large agglomerates and reduce heat during grinding use balls or other balls nye the grinding elements are made of the same material as the grinding bowl; the grinding process of the above initial fraction of shungite mineral is carried out at a temperature not exceeding 150 ° C, the rotation speed of the planetary disk on which the grinding cup of the planetary ball mill is installed, within 100 ÷ 700 rpm, while the grinding cup rotates around its vertical axis, but in in the opposite direction of rotation of the planetary disk, which accelerates this action due to the centrifugal force and the Coriolis force, with a reverse every 5 ÷ 30 minutes and a time not exceeding six hours of continuous process grinding cassette, then crushed shungite is dried in an oven for 0.5 ÷ 6 hours at a temperature of 80 ÷ 250 ° C and sealed in a container of shungite mineral with an average particle size of 5–50 nm, characterized by a specific surface for multi-point adsorption nitrogen ≥ (70 ÷ 80) m 2 / g and providing high nominal stresses in the composition of elastomeric composites up to 11 MPa with a relative elongation of 300% and their strength within (15 ÷ 16) MPa; Shungite fractions of 0 ÷ 5 microns are used as starting material; a grinding cup of a planetary ball mill is made of tungsten carbide with a volume of 250 ml; isopropyl alcohol C 3 H 7 OH (2-propanol) is added to the grinding bowl of a planetary ball mill with schungite powder; as grinding elements when grinding shungite particles, small steel balls with a diameter of 3 mm are used; the ratio of the rotational speeds of the grinding bowl and the planetary disk of the planetary ball mill is 1: 2. "

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

В качестве исходного образца берут минерал шунгит с любым соотношением содержания кремний/углерод (Si/C) и размерами микрочастиц от 0 до 100 мкм или минерал шунгит с близкими к данному образцу свойствами. Для измельчения (помола) минерала шунгит используют планетарную шаровую мельницу, для чего загружают в ее размольный стакан исходные компоненты в соотношении: исходный шунгит - разветвленный спирт - размольные шары диаметром (0,5÷5) мм от (1,5:1:1,5) до (2,5:1:3) по объему соответственно. Процесс измельчения ведется в жидком состоянии, чтобы добиться субмикронных или коллоидноразмерных частиц. Для этой цели используют спирты, способствующие лучшему измельчению шунгита, предотвращающие образование крупных агломератов и снижающие тепловыделение при помоле, при этом выбирают преимущественно разветвленные спирты с количеством атомов углерода не более восьми, кислородно-водородная (ОН) группа которых находится не у крайнего атома углерода. Наличие жидкости (спирта выбранного типа) приводит также к лучшей дисперсии и, таким образом, снижает количество агломератов меньших частиц, которые мешают перемолу. Температура помола исходной смеси не превышает 150°С. Процесс измельчения производится в размольном стакане, установленном на планетарном диске планетарной шаровой мельницы, на скорости (100÷700) оборотов в минуту с реверсом каждые (5÷10) минут в течение до шести часов непрерывного процесса измельчения. С поворотом планетарного диска размольный стакан вращается вокруг своей вертикальной оси, но в противоположном направлении. Это действие быстро ускоряется благодаря центробежной силе и силе Кориолиса. В результате энергия перемола многократно увеличивается, что позволяет добиться меньших размеров частиц. Кроме того, возникающее при таком планетарном вращении быстрое ускорение частиц шунгита от одного края размольного стакана к другому приводит к сильному взаимодействию между размольными шарами и образцами материала (фракцией шунгита), одновременно обеспечивая дополнительный перемалывающий эффект от фрикционных сил.Shungite mineral with any ratio of silicon / carbon content (Si / C) and microparticle sizes from 0 to 100 microns or shungite mineral with properties similar to this sample are taken as the initial sample. To grind (grind) the mineral shungite, a planetary ball mill is used, for which the initial components are loaded into its grinding bowl in the ratio: initial shungite - branched alcohol - grinding balls with a diameter of (0.5 ÷ 5) mm from (1.5: 1: 1 5) up to (2.5: 1: 3) by volume, respectively. The grinding process is carried out in a liquid state in order to achieve submicron or colloid-sized particles. For this purpose, alcohols are used that contribute to the better grinding of shungite, prevent the formation of large agglomerates and reduce heat during grinding, while mainly branched alcohols with the number of carbon atoms no more than eight are chosen, the oxygen-hydrogen (OH) group of which is not at the extreme carbon atom. The presence of a liquid (alcohol of the selected type) also leads to better dispersion and, thus, reduces the amount of agglomerates of smaller particles that interfere with the grinding. The grinding temperature of the initial mixture does not exceed 150 ° C. The grinding process is carried out in a grinding bowl mounted on the planetary disk of a planetary ball mill at a speed of (100 ÷ 700) rpm with a reverse every (5 ÷ 10) minutes for up to six hours of a continuous grinding process. With the rotation of the planetary disk, the grinding bowl rotates around its vertical axis, but in the opposite direction. This action is rapidly accelerated due to the centrifugal force and Coriolis force. As a result, the grinding energy increases many times, which makes it possible to achieve smaller particle sizes. In addition, the rapid acceleration of shungite particles from one edge of the grinding bowl to the other resulting from such planetary rotation leads to a strong interaction between the grinding balls and material samples (shungite fraction), while providing an additional grinding effect from frictional forces.

После помола проводят сушку в сушильном шкафу в течение 0,5÷6 часов при температуре 80÷250°С и осуществляют герметичную упаковку измельченного минерала шунгит в тару.After grinding, drying is carried out in an oven for 0.5 ÷ 6 hours at a temperature of 80 ÷ 250 ° C and sealed packaging of shungite mined mineral is carried out in a container.

Предложенный способ поясняется на примере измельчения минерала шунгит торговой марки «Новокарбон» производства OOO «Карбон-Шунгит Трейд», ТУ 2169-001-57753937-2002, фракция 0-5 мкм.The proposed method is illustrated by the example of grinding the shungite mineral of the Novokarbon trademark produced by Karbon-Shungit Trade LLC, TU 2169-001-57753937-2002, fraction 0-5 microns.

Измельчение минерала шунгит осуществлялось в планетарной шаровой мельнице мокрым способом с добавлением изопропилового спирта C3H7OH (2-пропанол, ТУ 232-015-11291058-95). Добавление изопропилового спирта позволяет улучшить процесс измельчения шунгита за счет лучшей его диспергации, исключает образование крупных агломератов, снижает тепловыделение при помоле, а также уменьшает нагрев размольного стакана. Исходные компоненты для процесса измельчения минерала шунгит загружались в соотношении: исходный шунгит - изопропиловый спирт - размольные шары по объему соответственно. В результате загрузка выглядела так: 100 мл шунгита, 50 мл изопропилового спирта и 120 см3 мелких стальных шариков диаметром 3 мм. Использование мелких шариков фактически понижает воздействие агломератов меньших частиц и позволяет силам трения участвовать в процессе помола, то есть, когда частицы шунгита становятся меньше, они все меньше подлежат расщеплению. Температура помола не превышала 85°С. Измельчение производилось на скорости 500 оборотов в минуту планетарного диска при отношении его скорости вращения и скорости вращения размольного стакана планетарной шаровой мельницы, равном 1:2. Каждые 15 минут осуществлялся реверс вращения планетарного диска и размольного стакана. Объем размольного стакана из карбида вольфрама составлял 250 мл. Время помола составляло 2 часа. Затем производилась сушка измельченного шунгита в течение 2 часов в сушильном шкафу при температуре 200°С и после контрольного анализа полученных частиц минерала шунгит наноразмеров в сравнении с исходной фракцией он герметично упаковывался в подготовленную тару.Shungite mineral was grinded in a wet planetary ball mill with the addition of C 3 H 7 OH isopropyl alcohol (2-propanol, TU 232-015-11291058-95). The addition of isopropyl alcohol improves the process of grinding shungite due to its better dispersion, eliminates the formation of large agglomerates, reduces heat during grinding, and also reduces the heating of the grinding bowl. The initial components for the shungite mineral grinding process were loaded in the ratio: initial shungite - isopropyl alcohol - grinding balls by volume, respectively. As a result, the load looked like this: 100 ml of shungite, 50 ml of isopropyl alcohol and 120 cm 3 of small steel balls with a diameter of 3 mm. The use of small balls actually reduces the effect of agglomerates of smaller particles and allows friction forces to participate in the grinding process, that is, when shungite particles become smaller, they are less and less subject to splitting. The grinding temperature did not exceed 85 ° C. Grinding was carried out at a speed of 500 rpm of the planetary disk with a ratio of its rotation speed and the rotation speed of the grinding bowl of the planetary ball mill, equal to 1: 2. Every 15 minutes, the rotation of the planetary disk and the grinding bowl was reversed. The volume of the grinding cup made of tungsten carbide was 250 ml. The grinding time was 2 hours. Then, shredded shungite was dried for 2 hours in an oven at a temperature of 200 ° C and, after a control analysis of the obtained particles of mineral shungite of nanoscale size, in comparison with the initial fraction, it was hermetically packed in a prepared container.

Результаты контрольного сравнительного анализа размеров измельченных частиц минерала шунгит представлены на рисунках, где на фиг.1 - график распределения по размерам частиц для исходной фракции минерала шунгит; на фиг.2 - график распределения по размерам частиц для измельченного минерала шунгит согласно настоящему изобретению; на фиг.3 - распределение частиц по размерам для измельченного минерала шунгит согласно настоящему изобретению, полученное с помощью обработки АСМ изображения агломерата частиц измельченного шунгита в программе SPIP.The results of the control comparative analysis of the size of the crushed particles of shungite mineral are presented in the figures, where in Fig. 1 is a graph of the distribution of particle sizes for the initial fraction of shungite mineral; figure 2 is a graph of the distribution of particle sizes for the crushed mineral shungite according to the present invention; figure 3 - particle size distribution for the crushed mineral shungite according to the present invention, obtained by processing an AFM image of an agglomerate of particles of crushed schungite in the SPIP program.

Для подтверждения эффективности действия измельченного по предлагаемому способу минерала шунгит в эластомерных композитах в качестве усиливающего наполнителя, существенно повышающего комплекс физико-механических свойств эластомерного композита, Заявителем были проведены испытания данных композитов с исходным и измельченным согласно настоящему изобретению минералом шунгит, результаты которых приведены в следующих таблицах:To confirm the effectiveness of the shungite mineral crushed by the proposed method in elastomeric composites as a reinforcing filler, which significantly increases the set of physicomechanical properties of the elastomeric composite, the Applicant tested these composites with the initial and crushed schungite mineral according to the present invention, the results of which are shown in the following tables :

Таблица 1Table 1 Основные свойства минерала шунгит различной степени измельченияThe main properties of the mineral shungite of various degrees of grinding Тип минерала шунгитType of mineral shungite Плотность кг/м3 Density kg / m 3 Площадь поверхности по многоточечной адсорбции азота D4820, м2Surface area by multipoint nitrogen adsorption D4820, m 2 / g Насыпная плотность, кг/м3 Bulk density, kg / m 3 Средний размер частиц, нмThe average particle size, nm рН водной суспензии, ед. рНpH of an aqueous suspension, units pH Исходная фракцияSource fraction 2,42,4 1616 250250 200200 5,25.2 ИзмельченныйShredded 2,42,4 8080 370370 5-505-50 6,66.6

Таблица 2table 2 Основные физико-механические характеристики эластомерных материалов, наполненных 65 мас. частями минерала шунгит различной степени измельченияThe main physical and mechanical characteristics of elastomeric materials filled with 65 wt. parts of shungite mineral of various degrees of grinding ПоказателиIndicators РазмерностьDimension Номер образцаSample Number 1one 22 Напряжение при удлинении 100%Elongation 100% МПаMPa 2,02.0 2,72.7 Напряжение при удлинении 200%Elongation stress 200% МПаMPa 3,33.3 5,85.8 Напряжение при удлинении 300%Elongation stress 300% МПаMPa 4,54,5 11,011.0 Условная прочность при растяженииConditional tensile strength МПаMPa 5,65,6 15,215,2 Относительное удлинениеRelative extension %% 390390 360360 Остаточное удлинениеResidual elongation %% 8,08.0 12,012.0 Сопротивление раздируTear resistance кН/мkN / m 18,018.0 25,925.9 Удельная работа деформации на разрушение образцаSpecific work of deformation on the destruction of the sample МДж/м3 MJ / m 3 12,312.3 22,422.4 Относительный гистерезис (1-й цикл)Relative hysteresis (1st cycle) %% 14,414,4 17,017.0 Относительный гистерезис (20-й цикл)Relative hysteresis (20th cycle) %% 4,74.7 7,17.1 1 - исходный образец минерала шунгит1 - initial sample of shungite mineral 2 - измельченный до частиц наноразмеров минерал шунгит2 - shungite mineral, crushed to particles of nanoscale sizes

Источники информацииInformation sources

1. Описание изобретения к патенту Российской Федерации №2104787 «Способ переработки материалов», В02С 17/02. Заявлен 07.08.96 г. Опубликован 20.02.98 г. Бюллетень №5.1. Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2104787 "Method for the processing of materials", B02C 17/02. Announced on 08/07/96; Published on 02/20/98; Bulletin No. 5.

2. Ковалева А.Н., Кандырин К.Л., Потапов Е.Э. «Модификация шунгита различными агентами сочетания» - тезисы докладов VIII Ежегодной Международной молодежной конференции ИБХФ РАН - ВУЗЫ «Биохимическая физика», 11-13 ноября 2008 г., М., стр.107-108.2. Kovaleva A.N., Kandyrin K.L., Potapov E.E. “Modification of schungite by various combination agents” - abstracts of the VIII Annual International Youth Conference of the IBCF RAS - Universities “Biochemical Physics”, November 11–13, 2008, Moscow, pp. 107-108.

Claims (6)

1. Способ получения частиц наноразмеров из минерала шунгит, включающий подготовку исходной фракции минерала шунгит с любым соотношением содержания кремний/углерод (Si/C) и микрочастицами размерами 0÷100 мкм и осуществление процесса измельчения шунгита в планетарной шаровой мельнице, при этом в размольный стакан планетарной шаровой мельницы загружают исходные компоненты в составе шунгит - спирт - размольные элементы диаметром 0,5÷5 мм в соотношении от 1,5:1:1,5 до 2,5:1:3 по объему соответственно, причем в качестве спирта берут спирт из ряда разветвленных спиртов с количеством атомов углерода не более восьми, кислородно-водородная (ОН) группа которых находится не у крайнего атома углерода, а в качестве размольных элементов, предназначенных для предотвращения образования крупных агломератов и снижения тепловыделения при измельчении, используют шары или другие шарообразные перемалывающие элементы, сделанные из того же материала, что и размольный стакан, процесс измельчения вышеуказанной исходной фракции минерала шунгит ведут при температуре не выше 150°С, скорости вращения планетарного диска, на котором установлен размольный стакан планетарной шаровой мельницы, в пределах 100÷700 об/мин, и одновременном вращении размольного стакана вокруг своей вертикальной оси, но в противоположном направлении вращению планетарного диска, что ускоряет это действие, благодаря центробежной силе и силе Кориолиса, с реверсом каждые 5÷30 мин и временем, не превышающем шести часов непрерывного процесса измельчения, затем проводят сушку измельченного шунгита в сушильном шкафу в течение 0,5÷6 ч при температуре 80÷250°C и осуществляют герметичную упаковку в тару минерала шунгит со средним размером измельченных частиц 5÷50 нм, характеризующихся удельной поверхностью по многоточечной адсорбции азота ≥(70÷80) м2/г и обеспечивающих в составе эластомерных композитов высокие значения условного напряжения до 11 МПа при относительном удлинении 300% и их прочность в пределах 15÷16 МПа.1. A method of producing particles of nanoscale minerals from shungite mineral, which includes preparing the initial fraction of shungite mineral with any ratio of silicon / carbon (Si / C) and microparticles with sizes of 0 ÷ 100 microns and the implementation of the process of grinding shungite in a planetary ball mill, while in a grinding bowl planetary ball mill load the initial components in the composition of shungite - alcohol - grinding elements with a diameter of 0.5 ÷ 5 mm in a ratio of from 1.5: 1: 1.5 to 2.5: 1: 3 by volume, respectively, and as alcohol take branched alcohol of alcohols with the number of carbon atoms no more than eight, the oxygen-hydrogen (OH) group of which is not located at the extreme carbon atom, but as grinding elements designed to prevent the formation of large agglomerates and reduce heat during grinding, use balls or other spherical grinding elements made from the same material as the grinding bowl, the grinding process of the above-mentioned initial fraction of schungite mineral is carried out at a temperature not exceeding 150 ° C, planetary rotation speed of the first disk on which the grinding bowl of the planetary ball mill is installed, within 100 ÷ 700 rpm, and at the same time rotating the grinding bowl around its vertical axis, but in the opposite direction to the rotation of the planetary disk, which accelerates this action, thanks to the centrifugal force and the Coriolis force , with a reverse every 5 ÷ 30 min and a time not exceeding six hours of a continuous grinding process, then the crushed schungite is dried in an oven for 0.5 ÷ 6 hours at a temperature of 80 ÷ 250 ° C and tightly packaging containers mineral shungite with an average size of crushed particles is 5 ÷ 50 nm, characterized by a specific surface area by multipoint nitrogen adsorption ≥ (70 ÷ 80) m 2 / g, and providing in the composition of the elastomeric composite high values of the conditioned voltage to 11 MPa with an elongation of 300% and their strength within 15 ÷ 16 MPa. 2. Способ по п.1, в котором в качестве исходного материала применяют шунгит фракции 0÷5 мкм.2. The method according to claim 1, in which the starting material is shungite fraction 0 ÷ 5 μm. 3. Способ по п.1, в котором размольный стакан планетарной шаровой мельницы выполняют из карбида вольфрама объемом 250 мл.3. The method according to claim 1, in which the grinding cup of a planetary ball mill is made of tungsten carbide with a volume of 250 ml. 4. Способ по п.1, в котором в стакан планетарной шаровой мельницы с порошком шунгита добавляют изопропиловый спирт С3Н7ОН (2-пропанол).4. The method according to claim 1, in which isopropyl alcohol C 3 H 7 OH (2-propanol) is added to a glass of a planetary ball mill with schungite powder. 5. Способ по п.1, в котором в качестве размольных элементов при измельчении частиц шунгита используют мелкие стальные шары диаметром 3 мм.5. The method according to claim 1, in which small steel balls with a diameter of 3 mm are used as grinding elements when grinding shungite particles. 6. Способ по п.1, в котором отношение скоростей вращения размольного стакана и планетарного диска планетарной шаровой мельницы составляет 1:2. 6. The method according to claim 1, in which the ratio of the rotational speeds of the grinding bowl and the planetary disk of the planetary ball mill is 1: 2.
RU2010122454/13A 2010-06-02 2010-06-02 Method of production of nanosized particles of the mineral shungite RU2442657C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122454/13A RU2442657C1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 Method of production of nanosized particles of the mineral shungite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010122454/13A RU2442657C1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 Method of production of nanosized particles of the mineral shungite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010122454A RU2010122454A (en) 2011-12-10
RU2442657C1 true RU2442657C1 (en) 2012-02-20

Family

ID=45405179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010122454/13A RU2442657C1 (en) 2010-06-02 2010-06-02 Method of production of nanosized particles of the mineral shungite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2442657C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2590185C2 (en) * 2012-02-13 2016-07-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "AIM Lab" Filler for producing elastomers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2590185C2 (en) * 2012-02-13 2016-07-10 Товарищество с ограниченной ответственностью "AIM Lab" Filler for producing elastomers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010122454A (en) 2011-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6977124B2 (en) Redispersion of microfibrillated cellulose
Gorrasi et al. Mechanical milling as a technology to produce structural and functional bio-nanocomposites
Rajkhowa et al. Ultrafine wool powders and their bulk properties
Rácz et al. Application of the product related stress model for product dispersity control in dry stirred media milling
CN109810323A (en) The preparation method and nano hybridization filler of a kind of white carbon black/stannic oxide/graphene nano hydridization filler and its application
RU2442657C1 (en) Method of production of nanosized particles of the mineral shungite
Ahmed et al. The development and characterization of HDPE-silica sand nanoparticles composites
US7438976B2 (en) Nano-talc powders of high specific surface area obtained by hybrid milling
Liang et al. Characterization of brucite/TiO2 composite particle material prepared by mechano-chemical method
JP7162222B2 (en) Initial break-in agent composition and initial break-in system containing the composition
Santos et al. Method for grinding and delaminating muscovite
KR101426891B1 (en) Manufacturing method of illite nanoparticles
Tran et al. Preparation and characterization of poly (vinyl alcohol) biocomposites with microalgae ash
CN104403369A (en) Preparation method for acrylic copolymer ground calcium carbonate ultrafine powder
CN101513594A (en) Method for comminuting and dispersing solid particles in a liquid
Molnár et al. Mechanical activation of deposited brown coal fly ash in stirred media mill
Karinkanta Dry fine grinding of Norway spruce (Picea abies) wood in impact-based fine grinding mills
KOTAKE et al. Effect of poly-sized and mono-sized grinding media on fine grinding of limestone in a bead mill
Baklanova et al. Influence of Mechanical Activation Parameters on the Aggregate Size, Texture, and Functional Composition of the Surface of Carbon Black
Chaikina et al. Structural transformations in quartz and apatite on mechanical activation
Wang et al. Preparation of CNT/AlSi10Mg composite powders by high-energy ball milling and their physical properties
Nagarajasetty et al. Limonia Acidissima (wood-apple) shell: Micro and nanoparticles preparation and chemical treatment
Liu et al. Epoxy-clay nanocomposites: dispersion, morphology and performance
WO2008148117A1 (en) Methods of increasing bulk density of minerals
Qi et al. Nano materials preparation mechanism of planetary ball mill

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120603

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150603

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170328