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超細粉體團聚的原因及分散方法

2019-05-20
    在超細粉體技術中,超細粉體團聚和超細粉體分散無疑是關鍵的技術。分級、粒度測量、混勻及儲運等作業的進行,都在很大程度上取決于顆粒的分散程度。
      1. 產生超細粉體團聚的原因
      1.1 分子間作用力引起超細粉體聚團
      眾所周知,分子之間總是存在著范德華氏引力,是短程力。但是,對于由極大量分子集合體構成的體系,多個分子間存在著相互作用,顆粒間分子作用力的有效間距可達50nm以上,屬于長程力。超細粉體顆粒間的分子作用力是超細粉體團聚的根本原因。
      1.2  顆粒間靜電作用力引起聚團
      在干空氣中大多數顆粒是自然荷電的。顆粒獲得的電荷量受限于其周圍介質的擊穿強度,在干空氣中約為1.7×10坩電子/crn2。荷電顆粒與其它物體接觸時,顆粒表面電荷等量吸引對方的異號電荷,使物體表面出現剩余電荷,從而產生接觸電位差。
      1.3  顆粒在濕空氣中的粘結
      當空氣相對濕度超過65%時,水蒸氣開始在顆粒表面及顆粒間凝聚,顆粒間因形成液橋而大大增強了粘結力。液橋粘結力主要由因液橋曲面而產生的毛細壓力及表面張力引起的附著力構成。
超細粉體團聚的原因及分散方法
      2  超細粉體顆粒分散途徑
      2.1  表面改性法
      近年來,國內外不少研究者采用表面改性法進行超細粉體分散研究,表面該性雖然可以改善超細粉體顆粒的抗團聚性能,但由于改性顆粒表面推動了本來性質,給它的應用帶來很大影響,有時甚至會產生極大的負面作用。已經研究出了用有機溶劑收集保存納米粒子的方法,這種方法能使納米粒子在溶劑中的團聚大幅度降低,但不能解決在空氣中的超細粉體團聚問題。
      2.2 機械分散法
      機械分散是指用機械力把顆粒聚團打碎,這是目前應用廣泛的超細粉體分散方法。機械分散的必要條件是機械力(指流體的剪切力及壓應力)應大于顆粒間的粘著力。通常機械力是由高速旋轉的葉輪或高速氣流的噴嘴及沖擊作用引起的氣流強湍流運動而形成的。這一方法主要是通過改進分散設備來提高分散效率。機械分散較易實現,但由于它是一種強制性分散方法,相互粘結的顆粒盡管可以在分散中被打散,可是顆粒間的作用力沒有改變,排出分散器后會迅速重新聚團。機械分散的另一個問題是脆性物料有可能被粉碎,機械設備磨損后分散效果下降等。
      2.3 干燥分散法
      在潮濕的空氣中,顆粒間形成的液橋作用是顆粒聚團的主要原因,因此杜絕液橋產生或消除已形成的液橋作用是保證顆粒分散的主要手段。在幾乎所有的有關生產過程都采用加溫干燥預處理,以去除物料的水分,保證顆粒的松散。干燥處理是一種簡單易行的方法。目前,國內礦產品的干燥設備主要用回轉窯、干燥坑、圓筒干燥機、電干燥箱、遠紅外干燥機等。這些設備都能干燥物料,但設備占地面積大、基建投資大、自動化程度低;操作環境惡劣;設備運轉能耗大,熱利用率低;產品損失較大。
      2.4 靜電分散法
      靜電分散是指根據生產技術的需要給粉體顆粒同極性的電荷,利用荷電粒子間的庫侖斥力,實現顆粒間完全、均勻的分散。靜電分散的關鍵是如何使顆粒充分荷電。目前使顆粒荷電的方法主要有接觸帶電、感應帶電、電暈荷電等方法,利用電子束輻照也可使顆粒帶電。
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