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粉体流动性概念及粉体流动性检测方法
2015年05月12日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:19047
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一、粉体流动性基本概念

粉体的流动性与粒子的形状、大小、表面状态、密度、空隙率等有关。对颗粒制备的重量差异以及正常的操作影响很大。粉体的流动包括重力流动、压缩流动、流态化流动等多种形式。

粉体之所以流动,其本质是粉体中粒子受力的不平衡,对粒子受力分析可知,粒子的作用力有重力、颗粒间的黏附力、摩擦力、静电力等,对粉体流动影响最大的是重力和颗粒间的黏附力。影响粉体流动性的因素非常复杂,粒径分布和颗粒形状对粉体的流动性具有重要影响。此外,温度、含水量、静电电压、空隙率、堆密度、粘结指数、内部摩擦系数、空气中的湿度等因素也对粉体的流动性产生影响。

 

二、影响粉体流动性的主要因素

1、粉体的粒度分布随着粉体粒度的减小,粉体之间分子引力、静电引力作用逐渐增大,降低粉体颗粒的流动性;其次,粉体粒度越小,粒子间越容易吸附、聚集成团,黏结性增大,导致休止角增大,流动性变差;再次,粉体粒度减小,颗粒间容易形成紧密堆积,使得透气率下降,压缩率增加,粉体的流动性下降。  

2、粉体颗粒形貌形除了颗粒粒径意外,颗粒形态对流动性的影响也非常显著。粒径大小相等,形状不同的粉末其流动性也不同。显而易见,球形粒子相互间的接触面积最小,其流动性最好。针片状的粒子表面有大量的平面接触点,以及不规则粒子间的剪切力,故流动性差 

3、粉体温度热处理可使粉末的松装密度和振实密度会增加。因为,温度升高后粉末颗粒的致密度提高。但是当温度升高到一定程度后,粉体的流动性会下降,因在高温下粉体的黏附性明显增加,粉粒与粉体之间或者粉体与器壁之间发生黏附,使得粉体流动性降低。如果温度超过粉体熔点时,粉体会变成液体,使黏附作用更强 

4、粉体的水分含量粉末干燥状态时,流动性一般较好,如果过于干燥,则会因为静电作用导致颗粒相互吸引,使流动性变差。当含有少量水分时,水分被吸附颗粒表面,以表面吸附水的形式存在,对粉体的流动性影响不大。水分继续增加,在颗粒吸附水

5、粉粒间相互作用粉体间的摩擦性质和内聚性质对粉体的流动性同样用着很大的影响。粒度和形态不同的粉体,其内聚性和摩擦性对粉体流动性的影响程度是不同的,当粉体粒度较大时,粉体流动性主要取决于粉体的形貌,因体积力远大于粉粒间的内聚力,表面粗糙的粉体颗粒或是形态不均匀的粉体颗粒的流动性都较差。当粉体颗粒很小,粉体的流动性主要取决于粉体颗粒间的内聚力,此时的体积力远小于颗粒间的内聚力。

 

三、粉体的流动性如何度量或者测量

表示流动性的参数,主要有休止角、滑角、摩擦系数和流动速度等。其中以休止角比较常用,根据休止角的大小,可以间接反映流动性的大小。一般认为粒径越小,或粒度分布越大的颗粒,其休止角越大;而粒径大且均匀的颗粒,颗粒间摩擦力小,休止角小,易于流动。所以休止角可以作为选择润滑剂或助流剂的参考指标。一般认为休止角小于30℃者流动性好,大于40℃者流动性不好。

休止角是指粉末或颗粒堆积成最陡堆的斜边与水平面之间的夹角。下图为测定休止角的装置示意图。将粉末或颗粒放在固定于圆形器皿的中心点上面的漏斗中,圆形器皿为浅而已知半径为r的平皿。粉末或城粒从漏斗中流出,直至粉末或颗粒堆积至从平皿上缘溢出为止。测出圆锥陡堆的顶点到平皿上缘的高h,休止角即为下式中的φ值: tanφ=h/r  

 

 

在使用上述方法测定时,为了使颗粒从漏斗中流出的速度均匀稳定,使测定的结果重现性好,可将2~3个漏斗错位串联起来,即上一个漏斗出口不对准下一个漏斗出口,使粉末或颗粒尽可能堆成陡的圆锥体(堆)。

 

小结:粉体的流动性在粉体工程设计中应用范围很广,粉体的流动性对其生产、输送、储存、装填以及工业中的粉末冶金、医药中不同组分的混合、农林业中杀虫剂的喷撒等工艺过程都具有重要的意义。在水泥厂中,许多操作过程都会涉及到粉体的重力流动。因此研究粉体的流动性能,对于粉体设备的设计,都具有十分重要的意义。

(粉体圈 作者:终吉)


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