通过 X 射线粉晶衍射强度表征矿物结晶程度的方 式，可估算出有机械力化学作用生成的无定形物的相对 含量。以湿磨 0min 产物为标准样 ，设其结晶程度为 100%，即无定形物含量为 0%。通过计算各主要晶面衍 射强度相对标准样的百分比并加以平均，可计算出湿磨 不同时间的重晶石的结晶程度与无定形物含量，而无定 形物含量（Rn） 与结晶程度（M）存在以下关系 [3,4]：
实验用设备为 GSDM-003 实验室型超细盘式搅拌 磨，由北京古生代非金属矿工程设备有限责任公司研制 生产，装机功率 0.4kW。搅拌桶为 2000ml 塑料罐；研 磨介质为 Al2O3 陶瓷球，球径有 3、2 和 1mm 3 种类型， 其所占比例依次为 5∶3 ∶2。
依据球料比为 4∶1， 固含量为 40%的配料组成， 称量重晶石和介质球，量取水，置于搅拌桶中混合制浆，
据上述关系计算出重晶石湿磨 0、60 和 120min 时 产物的 Bconθ与 sinθ之间的关系如图 2 所示。
图 2 重晶石湿磨不同时间产物 Bconθ与 sinθ关系 Fig 2 The relation between Bconθand sinθat various wet
grinding time 用计算机线形回归得图中直线，其斜率分别为 0.2756、0.6118 和 0.6666。由于斜率代表反应晶格畸变
5结 论
重晶石在盘式搅拌磨湿法超细研磨过程中，除颗粒 细化外，还产生了以矿物晶体结构变化为特征的机械力
材料
2007 年增刊（38）卷
化学效应。 重晶石颗粒晶体结构的变化包括结晶构造在晶面
间无选择性破坏的整体变形、晶格畸变和非晶化作用。 晶格畸变导致晶体结构无序化，而非晶化作用反映了晶 格无定形化的程度。
（211）
676
722
535
609
609
（002）
809
722
673
689
609
（140） 1052 1292 961
980
1068
（212） 988 1048 1012 1040 1110
3.2 晶格畸变
晶格畸变是指晶格中质点排列部分失去其点阵结
构的周期性导致晶面间距发生变化。晶格缺陷以及非晶
态结构等，也是一种矿物晶体结构变化的重要表现形
以 1000r/min 的转速进行湿磨，定时取样，脱介，减压 过滤，然后放入烘箱干燥 （80 ℃），可得粉体样品。
采用日本理学电机公司的 D/Max-RC 型粉晶 X 射 线衍射仪分析重晶石湿法超细粉碎过程中的晶体结构 变化。实验条件均为 Cu 靶 （λCuKα＝ 0.15406nm），管电 压 40kV，管电流 80mA， 狭缝参数 1 °/1°/0.15mm， 连续扫描，扫描范围 3～70°。
Rn ＝100－M (%) 图 3 给出根据上式计算出的重晶石不同湿磨时间 产物无定形物的相对含量。随着湿磨时间增加，重晶石 无定形物的生成量增加， 至 60min 时趋于稳定， 达 25%～29%， 这是机械活化的结果。
图 3 无定形物含量与湿磨时间的关系 Fig 3 The relation between content of amorphous phase
化。粉碎机械力化学效应使重晶石产生了高活性表面和
化学活性点，从而为利用其制备功能材料提供了前提。
关键词： 重晶石；湿法超细粉碎；机械力化学效应
中图分类号： TD875+.1
文献标识码：A
文章编号： 1001-9731(2007)增刊-4106-03
1引 言
重晶石是一种重要的硫酸盐类含钡化合物，具有密 度大、硬度低、化学性质和热学性质稳定等特性，广泛 应用于石油、化工、造纸、塑料、橡胶、油漆、水泥等 行业[1]。对重晶石进行深加工，如超细粉粹、提纯和表 面改性，不仅有良好的经济效益，而且可拓宽其应用领 域，具有十分广阔的发展前景。机械力化学是指“物质 受机械力的作用而发生化学变化或者物理化学变化的 现象”[2]。其一经出现就成为制备超细材料和复合功能 材料的一种重要途径和方法。重晶石湿法超细粉碎形成 大量新鲜表面和高活性表面，且在矿物表面贮存一部分 能量，提高了重晶石的反应活性 ，并赋予其新的性能， 开辟了新的加工工艺。
4108
功能
应的补偿趋势。 重晶石湿磨时发生的晶格畸变和非晶化作用表明
重晶石颗粒表面已有能量贮存，且产生许多化学活性 点，从而为重晶石进一步深加工，如表面改性和以重晶 石为基体制备新型白色矿物复合材料，提供热力学、动 力学和物质间反应基础[5]。首先，矿物表面能量的贮存 使重晶石处于高能活化状态，极易与周边物质实现反应 补偿，从而使相 间反应在热力学上的趋势增大 ；其次， 高活性表面的出现、不饱和断键的增多和强烈的补偿趋 势使相间反应有了进一步增强的条件与物质基础；最 后，超细粉碎导致的反应活性能降低，反应速度常数和 反应速度随之增大为相间反应的增强提供了动力学上 的保证。
WANG Yong-kui，DING Hao，DENG Yan-xi，DU Gao-xiang
(School of Materials Science and Technology, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083,China) Abstract: The mechano-chemical effect of barite particles is studied during the wet ultrafine grinding by using stirred mill. The result shows that the wet ultrafine grinding of barite particles can lead to the chang of particle crystal structure in the form of lattice distortion and non-crystallized. The high actived surface and many chemical actived spots produced by the mechano-chemical effect of barite particles provide effective method for its further processing. Key words: barite；wet ultrafine grinding；mechano-chemical effect
3 湿法超细研磨中的机械力化学效应
3.1 矿物晶体结构的整体变形 图 1 为重晶石湿磨 0（原料）、30、60、90 和 120min
的粉末产物的 X 射线衍射谱图，表 1 列出重晶石主要 晶面衍射强度值。各晶面衍射强度的变化是重晶石晶体 结构的变化的反映。
图 1 重晶石湿磨不同时间产物的 X 射线粉末衍射图 Fig 1 XRD patterns of barite at various grinding time 随湿磨时间的增加，重晶石晶面衍射峰强度均发生
* 收到稿件日期：2007-07-30
通讯作者：王永魁
作者简介： 王永魁（ 1983－）， 男， 河北邢台人 ，硕士研究生 ， 从事矿物材料研究。
王永魁 等：重晶石湿法超细研磨中的机械力化学效应研究
表 1 重晶石不同湿磨时间产物 XRD 强度值
Table 1 XRD intensity of barite at various wet grinding time
粉碎机械力化学效应使重晶石产生的高活性表面 和化学活性点为相间反应提供了热力学、动力学和物质 基础，进而为其进一步深加工提供了有效途径 。
参考文献：
[1] 杨华明. [J]. 非金属矿, 2002, 22(6): 7-8. [2] 杨南如. [J]. 建筑材料学报, 2000, 3(11): 19-26. [3] 丁 浩, 邢 锋 , 冯乃谦. [J]. 矿产综合利用, 2000, (6):
26-31. [4] 林 海, 陈秀枝, 松全元, 等. [J]. 中国矿业, 1998, 7(5):
54-57. [5] 丁 浩, 卢寿慈. [J]. 中国矿业, 1999, 8(2): 67-71.
Research on the mechano-chemical effect of wet ultrafine grinding of barite
晶面（hkl）
湿磨时间(min)
0
30
60
90
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
120
（101）
425
490
405
410
410
（111）
712
709
647
600
600
（200） 1676 859
689
509
585
（021） 3379 2151 1640 1458 1454
（210） 1292 1482 1122 1110 1077
（121） 1661 1580 1208 1225 1186
4107
程度的 4Δd/d 值，故可以认为，包括原料在内重晶石晶 格均发生畸变，且湿磨时间越长 ，畸变程度越大。 3.3 颗粒非晶化
颗粒的非晶化是指在粉碎机械力作用下有序的晶 体结构被破坏而形成非晶态层的过程。随着粉碎过程的 继续进行，非晶态层不断增厚，最终导致整个颗粒的无 定形化。在此过程中颗粒内部存贮大量的能量，使之处 于热力学不稳定状态，它是颗粒表面形成化学活性点的 主要因素。
晶格形变程度、晶粒尺寸、衍射峰半高宽和衍射角
有如下关系[3,4]：
B cosK4 d sin Dd
式中：B 为衍射峰的半高宽值； K 为 X 射线波长； H 为衍射角；K 为形状系数, 接近 1；d 为晶面间距；Δd 为被研究反射面间距相对于均值 d 的平均偏差；D 为晶 格大小。 4Δd/d 表示晶格的畸变程度，其值越大，畸变 程度越大，反之畸变程度越小。