Диспергирование твердых тел – их измельчение до частиц необходимой крупности – осуществляется с целью повышения скорости протекания гетерогенных процессов. В зависимости от природы материала и характера его использования к измельчению предъявляют разнообразные требования по дисперсности, чистоте, сохранности кристаллов и др. Особенно эти требования характерны для слюдяной продукции, когда необходимо получение в процессе измельчения молотого продукта высокой дисперсности.
Кристаллы слюды имеют почти совершенную спайность, которая дает возможность ее расщеплению на очень тонкие слои. Однако, трудность состоит в том, что жесткая решетка слюды придает ей большую твердость. В большинстве случаев для эффективного расщепления слюды перед ее измельчением применяют обработку окислителями. Способность слюды расслаиваться под воздействием окислителей объясняется нарушением компенсированного гидратированным ионом калия отрицательного заряда пакета слюды. В диоктаэдрических слюдах (мусковите), более устойчивых к изменениям, ионы калия связаны прочнее чем в триоктаэдрических (флогопите). Это различие связано с положением иона гидроксила в межпакетном пространстве. Так, у муcковита в силу особенностей октаэдрического слоя ион гидроксила имеет наклонное положение к плоскости спайности, что приближает ион калия к кислороду кристаллической решетки пакета слюды. Во флогопите гидроксил занимает вертикальное положение и ион калия удален от пакета слюды. Поскольку межпакетное расстояние у флогопита больше чем у мусковита, то и обменные процессы у флогопита проходят интенсивнее.
Установлено, что вермикулитизация флогопита и биотита связана с ионным обменом, который приводит к уменьшению заряда пакета. Механизм обмена ионов калия является, вероятно, диффузионно-контролируемым процессом, зависящим от концентрации соли, используемой в замещении. Ряд исследований показали, что ионы калия могут быть замещены в биотитах и флогопитах в водных растворах солей.
Химическому расщеплению подвергался флогопит с размером частиц 0,2-2 мм. Для обработки флогопита и осуществления ионного обмена использовали растворы хлористого кальция, серной и фосфорной кислот, пероксида водорода и кремнефтористого натрия. Концентрация реагента в суспензии составляла 0,5-5%, температура – комнатная, продолжительность процесса – 120 ч.
На степень извлечения из флогопита калия, а также других компонентов (магния, железа) оказывает влияние как природа реагента, так и его концентрация в жидкой фазе суспензии. Снижение концентрации в слюде оксида магния при одновременном уменьшении отношения Fe2+: Fe3+ сопровождается изменением октаэдрического слоя слюды, т.е. ее,,вермикулитизацией”, о чем свидетельствуют рентгеннограммы обработанных проб.
Следует отметить примерно одинаковое действие серной и фосфорной кислот на обрабатываемый флогопит. Содержание K2 O снижается с 9,8 до 5,96%, а MgO с 22 до 14%, что обусловлено изменением октаэдрических слоев. Наряду с этим затрагиваются также и тетраэдрические слои, что подтверждено ИК-спектрами. Действие пероксида водорода на флогопит носит специфический характер. По сравнению с кислотами интенсивного выноса K2 O в этом случае не происходит, а характерно окисление Fe2+ без выноса MgO из октаэдрического слоя, что должно затронуть тетраэдрический слой.
Таким образом, разупрочнение пакетов флогопита при длительном воздействии различных неорганических соединений можно обосновать двумя причинами: выводом из межпакетного пространства ионов калия и нейтрализацией их положительного заряда в присутствии сильных окислителей. Последнее предположение подтверждено измерением заряда пакета обработанной слюды.
Кроме того, была произведена оценка прилагаемых к пакету флогопита усилий, приводящих к его разрыву с помощью специально созданной установки. Для постановки контрольных опытов образец слюды помещался в водную среду, где он находился определенный промежуток времени, который соответствовал его обработке в растворах реагентов. На основании полученных данных, усилие, требуемое для разрыва пластинки флогопита площадью 2,25 см2 и толщиной 0,2 мм, составляло в среднем 1,25 кг/cм2 и не изменялось после 50 часов обработки.
Полученные измерения по усилиям разрыва пакета слюды позволили выбрать наиболее эффективные способы подготовки слюды к измельчению, к которым относятся: обработка флогопита 0,5%-ной серной кислотой и 15%-ным пероксидом водорода. Обработка данными реагентами вызывает нарушение структуры пакета слюды, затрагивая октаэдричесий и тетраэдрический слои, что должно отразиться на ее оптических свойствах.

ГЕРШЕНКОП А,.ШХОХУЛЯ М.С.,ПОСПЕЛОВА Ю.П