气流粉碎静电分散复合制备超微粉体研究

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1、学校代码10699分类号TF12密级学号2011100590题目气流粉碎/静电分散复合制备超微粉体研究作者殷鹏飞学科、专业材料物理与化学指导教师张蓉教授申请学位日期2015年6月西北工业大学博士学位论文气流粉碎/静电分散复合制备超微粉体研究作者殷鹏飞导师张蓉教授学科材料物理与化学西北工业大学理学院二零一五年六月ADissertationfortheDoctorDegreeofEngineeringStudyofthePreparationofMicropowderbyCombiningJetMillingwi

2、thElectrostaticDispersionCandidate:PengfeiYinAdvisor:Prof.RongZhangSpeciality:MaterialPhysicsandChemistrySchoolofScience,NorthwesternPolytechnicalUniversityXi'an,710072,P.R.ChinaJune2015摘要摘要气流粉碎技术是现代粉体制备领域中不可或缺的一种粉体制备方法，尽管气流粉碎具有诸多优点，但是气流粉碎过程中颗粒间剧烈摩擦所形成的表面静电

3、以及由于颗粒粒径减小所带来的强吸附性能，都将引起粉碎后的颗粒发生再次团聚，从而导致其优异性质劣化。静电分散通过使粉体颗粒在电晕电场中荷以同一极性的电荷，利用颗粒之间的库仑斥力进行分散，是空气中对团聚粉体进行分散的一种行之有效的分散方法。本文研究了气流粉碎与静电分散相复合的超微粉体制备方法（简称J/E法），该方法能够使得气流粉碎后的粉体颗粒得以及时荷电分散，同时实现超微粉体的粉碎与分散化处理，有效的改善了气流粉碎后粉体的抗团聚性能。论文的主要研究内容及结论如下：（1）探讨了J/E法制备CaCO3超微粉体的粒度分

4、布特征。研究结果表明：气流压强恒定时，气流粉碎/静电分散所制备超微粉体的粒度分布与荷电电压及颗粒初始粒径有关，荷电电压越高，初始粒径越大，则所制备超微粉体的平均粒度越小。而传统的球磨法所制备的超微粉体因极易团聚导致其粒度分布大于气流粉碎/静电分散法。粉体颗粒经气流粉碎/静电分散处理后，随着荷电量的流失其kt平均粒度随时间的变化关系可表征为dde，且在荷电时效内气流粉碎/静电0分散法所制备的粉体分散性与表面改性相当。（2）研究了气流流场及电晕电场耦合作用下CaCO3等不同粉体颗粒的荷电特性。结果表明：当气流

5、压强固定时，粉体颗粒的荷质比随荷电电压的增大存在极值，当荷质比达到极值后随着荷电电压的继续增大其荷质比减小，且颗粒初始粒径越大极值电压越高；当荷电电压固定时，粉体颗粒的荷质比受粉碎后的颗粒粒径及荷电时间两个因素的竞争作用决定，两者均受粉体颗粒的初始粒径及气流压强的影响。（3）设计非接触测量方法对空气中J/E法所制备CaCO3和钡铁氧体超微粉体的荷电量衰减规律进行了研究。研究发现：荷电粉体颗粒的荷质比在空气中的消散呈现指数关系衰减，可表征为qm/(/)qm(/)qmexp(kt)(/)qm，0原

6、始荷电电压越高，荷质比的初始衰减速率越大，且在整个衰减过程中相同静置时间下的荷质比数值亦越大。此外，粉体颗粒对所荷电量的贮存能力与颗粒粒径及其相对介电常数有关，颗粒粒径愈小，相对介电常数愈大，则其电荷贮存性能愈佳。（4）对J/E法制备超微粉体中荷电颗粒的动力学过程进行了数值模拟研究。模拟结果表明：当射流速度及荷电电压均较低时，不利于仓内粉体颗粒的分散，其粘附团聚现象明显，而仅增大荷电电压亦不能有效地提高粉体颗粒在运动过程I西北工业大学博士学位论文中的分散性，若单纯增大射流速度仓内颗粒的分散性具有一定程度的提高

7、，同时增大荷电电压，粉体颗粒的分散性得以进一步的改善，呈现出较好的均匀分散状态。关键词：超微粉体，气流粉碎，静电分散，粒度分布，荷质比，失电规律，运动规律，数值模拟IIAbstractAbstractJetmillingisanindispensabletechnologyofpowdergrindingmethodinmodernareaofpowderpreparation.Althoughjetmillinghasmanyadvantages,thecohesiveforces,especiallyth

8、eelectrostaticattractioncausedbyfrictionofparticlesduringjetmillingprocessandreductionoftheparticlesize,mayleadtotheformationofaggregatesthatoffsettheadvantagesofjetmillingtoacertainextent.Electrostati