Оптимизация процесса получения реактивного глинозема с использованием шаровой мельницы

Abstract

В работе представлены результаты исследования по оптимизации технологических параметров получения тонкодисперсного альфа-оксида алюминия (реактивного глинозема) путем сухого помола в шаровой мельнице с использованием метода математического моделирования процесса. Исходным сырьем являлся коммерчески доступный кальцинированный глинозем, характеризующийся содержанием Al2O3>99 мас.%, D₅₀ = 80 мкм и отсутствием субмикронной фракции частиц. Варьируемыми технологическими параметрами являлись: объемная загрузка барабана мелющими телами (φ = 20, 30, 40%), скорость вращения барабана (v = 60, 80, 100 об/мин) и концентрация интенсификатора помола (ω = 0; 0,05; 0,1 мас. %). Методом трехфакторного регрессионного анализа получены адекватные математические модели, описывающие влияние указанных параметров на ключевые характеристики реактивного глинозема: медианный размер частиц (D₅₀), содержание субмикронной фракции (Q <1 мкм) и удельную поверхность (Sуд). Установлено, что доминирующим фактором является объемная загрузка барабана: увеличение φ с 20 до 40 % снижает D₅₀ с 5,5 до 3,5 мкм, повышает Q до 12–14% и Sуд до 5500–6000 см²/г. Введение интенсификатора в количестве 0,05 мас.% дополнительно уменьшает медианный размер частиц на 8–10 %, а также увеличивает долю субмикронной фракции частиц и удельную поверхность получаемого порошка. Выявлено, что при скорости вращения барабана 60 об/мин измельчение глиноземистого сырья идет преимущественно по механизму истирания и является малоэффективным. Увеличение частоты вращения барабана до 80 об/мин является оптимальным для минимизации D₅₀ благодаря сбалансированному сочетанию ударного и истирающего воздействия мелющих тел.