chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2024-19-2-95-103chemicallytech-2051Research ArticleTHEORETICAL BASIS OF CHEMICAL TECHNOLOGYТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИPreparation of fine suspensions using stirred media bead millПриготовление тонкодисперсных суспензий с использованием бисерных мельницhttps://orcid.org/0009-0001-0859-9017ЕлиневскаяЛ. С.ElinevskayaL. S.

Елиневская Лариса Степановна, к.х.н., начальник департамента разработки препаративных форм

Scopus Author ID 56423694700

129515, Россия, Москва, ул. Цандера, д. 6

 

 

Larisa S. Elinevskaya, Cand. Sci. (Chem.), Head of the Department for the Development of Preparative Forms

Scopus Author ID 56423694700

6, Tsandera ul., Moscow, 129515, Russia

l.elinevskaya@avgust.comhttps://orcid.org/0000-0002-7122-6731ДзардановД. В.DzardanovD. V.

Дзарданов Данил Валентинович, начальник отдела  разработки  твердых  и  комбинированных  препаративных  форм

Scopus Author ID 36962497300

129515, Россия, Москва, ул. Цандера, д. 6

Danil V. Dzardanov, Head of the Department for the Development of Solid and Combined Preparative Forms

Scopus Author ID 36962497300

6, Tsandera ul., Moscow, 129515, Russia

d.dzardanov@avgust.comhttps://orcid.org/0000-0002-1529-5855УлыбинаО. В.UlybinaO. V.

Улыбина Ольга Вячеславовна, начальник отдела разработки жидких препаративных форм

Scopus Author ID 36847255500

129515, Россия, Москва, ул. Цандера, д. 6

Olga V. Ulybina, Head of the Department for the Development of Liquid Preparative Forms

Scopus Author ID 36847255500

6, Tsandera ul., Moscow, 129515, Russia

o.ulybina@avgust.comhttps://orcid.org/0000-0002-1664-0980ИвановР. Н.IvanovR. N.

Иванов Роман Николаевич, старший научный сотрудник, отдел разработки твердых и комбинированных препаративных форм

ResearcherID HKF-3424-2023

129515, Россия, Москва, ул. Цандера, д. 6

Roman N. Ivanov, Senior Researcher, Department for the Development of Solid and Combined Preparative Forms

ResearcherID HKF-3424-2023

6, Tsandera ul., Moscow, 129515, Russia

r.ivanov@avgust.comФирма АвгустРоссияFirma AugustRussian Federation20240305202419295103Copyright © Elinevskaya L.S., Dzardanov D.V., Ulybina O.V., Ivanov R.N., 20242024Елиневская Л.С., Дзарданов Д.В., Улыбина О.В., Иванов Р.Н.Elinevskaya L.S., Dzardanov D.V., Ulybina O.V., Ivanov R.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/2051Objectives

Objectives. To determine the change patterns for the main physical properties of suspensions after their grinding in bead mills, with the prospect of optimizing the preparation technology and extending the results obtained to other dispersed phases.

Methods

Methods. The study used the Fraunhofer laser diffraction method to determine particle size. The obtained data on the particle size distribution of suspensions were qualitatively verified by optical microscopy. The Brookfield relative viscosity method was used to evaluate the rheological properties of the resulting suspensions. The density of the resulting suspensions was measured by the hanging method using a calibrated pycnometer.

Results

Results. The dependencies of the change in the particle size distribution after grinding in a bead mill were established. The viscosity of the suspensions was observed to increase following grinding. Common regularities of changes in the density of the considered suspensions were established.

Conclusions

Conclusions. The conducted studies showed that the physical and mechanical properties of suspensions are affected by the type and the filling ratio of the grinding media; the residence time of the suspension in the grinding chamber; the number of grinding operations; mill designs.

Цели

Цели. Изучение закономерностей изменения основных физических свойств суспензий после их измельчения в бисерных мельницах с перспективой оптимизации технологии приготовления и распространения полученных результатов на другие дисперсионные фазы.

Методы

Методы. Размеры частиц определяли с помощью лазерной дифракции Фраунгофера. Полученные данные по дисперсному составу суспензий качественно проверяли оптической микроскопией. Для оценки реологических свойств полученных суспензий использовали метод определения кажущейся динамической вязкости по Брукфильду. Плотность полученных суспензий измеряли навесным методом с помощью калиброванного пикнометра.

Результаты

Результаты. Установлены зависимости изменения дисперсного состава после измельчения суспензий в бисерной мельнице. Было обнаружено увеличение вязкости суспензий после процесса размола. Установлены общие закономерности изменения плотности рассматриваемых суспензий.

Выводы

Выводы. Проведенные исследования показали, что на физико-механические свойства суспензий влияют вид и степень загрузки используемого бисера, время пребывания суспензии в размольной камере, количество операций измельчения, конструкции мельницы.

бисерная мельницадиспергированиеразмер частицсуспензиифункции распределения частицмикрогетерогенные дисперсные системыдифракция Фраунгоферавязкость суспензийbead millstirred media millgrindingparticle size distributionsuspensionsdisperse systemsFraunhofer diffractionsuspension viscosityReferencesStehr N. Zerkleinerung und Materialtransport in einer Rührwerkskugelmühle. Dissertation. Braunschweig: Techn. Univ.; 1982. 199 p.Stehr N. Zerkleinerung und Materialtransport in einer Rührwerkskugelmühle. Dissertation. Braunschweig: Techn. Univ.; 1982. 199 p.Островский Г.М. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. СПб.: АНО НПО «Профессионал»; 2004. Ч.1. 848 с.Ostrovskii G.M. Novyi spravochnik khimika i tekhnologa. Protsessy i apparaty khimicheskikh tekhnologii (New Handbook of Chemist and Technologist. Processes and Apparatuses of Chemical Technologies). St. Petersburg: Professional; 2004. Part 1. 848 p. (in Russ.)Schwedes J., Bunge F. Comminution and transport behaviour in agitated ball mills. Adv. Powder Technol. 1992;3(1):55–70. https://doi.org/10.1016/s0921-8831(08)60689-5Schwedes J., Bunge F. Comminution and transport behaviour in agitated ball mills. Adv. Powder Technol. 1992;3(1):55–70. https://doi.org/10.1016/s0921-8831(08)60689-5Аксенов А.В., Васильев А.А., Швец А.А., Охотин В.Н. Применение ультратонкого измельчения при переработке минерального сырья. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya. 2014;2:20–25. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2014-2-20-25Aksyonov A.V., Vasiliev A.A., Okhotin V.N., Shvets A.A. Application of ultrafi grinding for mineral raw materials processing. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2014;2:20–25 (in Russ.). https://doi.org/10.17073/0021-3438-2014-2-20-25Kwade A., Schwedes J. Breaking characteristics of different materials and their effect on stress intensity and stress number in stirred media mills. Powder Technol. 2002;122(2–3):109–121. https://doi.org/10.1016/s0032-5910(01)00406-5Kwade A., Schwedes J. Breaking characteristics of different materials and their effect on stress intensity and stress number in stirred media mills. Powder Technol. 2002;122(2–3):109–121. https://doi.org/10.1016/s0032-5910(01)00406-5Blecher L., Kwade A., Schwedes J. Motion and stress intensity of grinding beads in a stirred media mill. Part 1: Energy density distribution and motion of single grinding beads. Powder Technol. 1996;86(1):59–68. https://doi.org/10.1016/0032-5910(95)03038-7Blecher L., Kwade A., Schwedes J. Motion and stress intensity of grinding beads in a stirred media mill. Part 1: Energy density distribution and motion of single grinding beads. Powder Technol. 1996;86(1):59–68. https://doi.org/10.1016/0032-5910(95)03038-7Kwade A. Determination of the most important grinding mechanism in stirred media mills by calculating stress intensity and stress number. Powder Technol. 1999;105(1–3):382–388. https://doi.org/10.1016/s0032-5910(99)00162-xKwade A. Determination of the most important grinding mechanism in stirred media mills by calculating stress intensity and stress number. Powder Technol. 1999;105(1–3):382–388. https://doi.org/10.1016/s0032-5910(99)00162-xWeit H., Schwedes J. Scale-up of power consumption in agitated ball mills. Chem. Eng. Technol. 1987;10(1):398–404. https://doi.org/10.1002/ceat.270100149Weit H., Schwedes J. Scale-up of power consumption in agitated ball mills. Chem. Eng. Technol. 1987;10(1):398–404. https://doi.org/10.1002/ceat.270100149Austin L.G. Understanding Ball Mill Sizing. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1973;12(2):121–129. https://doi.org/10.1021/i260046a001Austin L.G. Understanding Ball Mill Sizing. Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1973;12(2):121–129. https://doi.org/10.1021/i260046a001Kwade А., Schwedes J. Chapter 6. Wet Grinding in Stirred Media Mills. Handbook of Powder Technology. 2007;12:251–382. https://doi.org/10.1016/S0167-3785(07)12009-1Kwade А., Schwedes J. Chapter 6. Wet Grinding in Stirred Media Mills. Handbook of Powder Technology. 2007;12:251–382. https://doi.org/10.1016/S0167-3785(07)12009-1Sterling D., Breitung-Faes S., Kwade A. Experimental evaluation of the energy transfer within wet operated stirred media mills. Powder Technol. 2023;425:118579. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118579Sterling D., Breitung-Faes S., Kwade A. Experimental evaluation of the energy transfer within wet operated stirred media mills. Powder Technol. 2023;425:118579. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118579Böttcher A.-C., Schilde C., Kwade A. Experimental assessment of grinding bead velocity distributions and stressing conditions in stirred media mills. Adv. Powder Technol. 2021;32(2):413–423. https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.12.022Böttcher A.-C., Schilde C., Kwade A. Experimental assessment of grinding bead velocity distributions and stressing conditions in stirred media mills. Adv. Powder Technol. 2021;32(2):413–423. https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.12.022Nöske M., Müller J., Nowak C., Li K., Xu X., Breitung-Faes S., Kwade A. Multicomponent Comminution within a Stirred Media Mill and Its Application for Processing a LithiumIon Battery Slurry. Processes. 2022;10(11):2309. https://doi.org/10.3390/pr10112309Nöske M., Müller J., Nowak C., Li K., Xu X., Breitung-Faes S., Kwade A. Multicomponent Comminution within a Stirred Media Mill and Its Application for Processing a LithiumIon Battery Slurry. Processes. 2022;10(11):2309. https://doi.org/10.3390/pr10112309Fragnière G., Naumann A., Schrader M., Kwade A., Schilde C. Grinding Media Motion and Collisions in Different Zones of Stirred Media Mills. Minerals. 2021;11(2):185. https://doi.org/10.3390/min11020185Fragnière G., Naumann A., Schrader M., Kwade A., Schilde C. Grinding Media Motion and Collisions in Different Zones of Stirred Media Mills. Minerals. 2021;11(2):185. https://doi.org/10.3390/min11020185Rawle A. Basic of principles of particle-size analysis. Surf.Coatings Int. Part A: Coatings J. 2003;86(2):58–65Rawle A. Basic of principles of particle-size analysis. Surf.Coatings Int. Part A: Coatings J. 2003;86(2):58–65.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.