4-3粉体分散.ppt

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1、4.4粉体的分散(1)工业生产中的粉体分散(2)固体颗粒在空气中的分散(3)固体颗粒在液体中的分散(4)颗粒分散的评价方法(1)工业生产中的粉体分散①颗粒悬浮体分散的重要性a固-液工业悬浮体。颜料及水煤浆等;分级;超细颗粒b固-气悬浮体。①粉体运输，②干法分级c粉体测试②水介质中颗粒悬浮体的极限悬浮粒度宏观颗粒（密度大于1kg/m3）在水中受重力而沉降，在斯托克斯阻力范围内，满足自由沉降末速公式：r:球体半径，η:粘度，Vt:沉降速度，ρ:溶媒密度，ρ0:颗粒密度，g:重力加速度，h:沉降高度，t:沉降

2、时间对于微米级颗粒，介质分子热运动对它的作用逐渐显著，引起了它们在介质中的无序扩散运动—布朗运动。重力作用与布朗运动单位时间位移的对比研究表明：d＞1μm，表现出明显的重力沉降作用;d＜1μm，主要受介质分子热运动作用—布郎运动;说明：条件适当，超微粉体可以稳定地分散悬浮在水介质中。（事实上往往受分子作用力等吸引力的影响而团聚沉降）③颗粒的流体悬浮理论上讲，只要创造一定速率的流体上升运动，即可使具有相应沉降速度的颗粒悬浮！工业上------搅拌槽(选矿上升流）低功率（0.2kw/m3)～轻质固体悬浮，低

3、粘度液体混合中等功率（0.6kw/m3)～中等密度固体悬浮，液-液相接触高功率（2kw/m3)～重质固体悬浮，乳化极高功率（4kw/m3)～捏塑体，糊状物等的混合＊颗粒体系完全悬浮：所有颗粒均处于运动状态，且没有任何颗粒在槽底的停留时间超过1～2s时。(2)固体颗粒在空气中的分散分级、混均、储运及粒度测定等作业依赖于颗粒的分散程度！但微细颗粒在空气中极易粘结成团！空气中超细粉体的团聚与解聚问题：干粉颗粒存在的三种状态：一是原始颗粒；二是：颗粒间的硬团聚，是由于颗粒间的范德华力和库仑力及化学键合的作用力等

4、多种作用力所引起；三是颗粒间的软团聚。是由于颗粒间的范德华力和库仑力所导致。硬团聚和软团聚在粉体颗粒间普遍存在，其中软团聚可通过一般的化学作用或机械作用来消除。而硬团聚由于颗粒间结合紧密，只通过一般的化学作用是不够的，必须采用大功率的超声波或球磨法等机械方式来解聚。原因？如何办？干粉颗粒的几种存在状态原始粒子软团聚硬团聚原因?分子间作用力静电作用力液桥力★分子之间存在着范德华力---短程力(约1纳米)★大量分子集合体构成的体系存在多分子的综合作用---长程力(50纳米)。★范德华力是宏观物体间相互作用时

5、最重要的一种力，它总是存在的，是由原子核周围电子云的涨落引起的，是由取向力（静电力）、诱导力以及色散力组成，通常总是促使颗粒互相吸引，表现为吸引能。原因一分子作用力（范德华力）范德华力与颗粒的直径D成正比，而颗粒所受的重力正比于D3，因此，当D减少至某一值时，必将有范德华力大于其所受的重力。因此，这样凝聚的颗粒是不会因重力而分离的，这说明在这种情况下，粉体的分散程度主要取决于颗粒间的范德华引力。对于半径分别为R的两个相同球体，分子作用力F为：h-----间距，nmA-----哈马克（Hamaker）常数

6、，JR-----颗粒半径，原因一分子作用力（范德华力）原因二静电作用力空气中颗粒荷电的途径：●生产过程中（电解法、喷雾法、干法研磨等）●与荷电表面接触●气态离子的扩散作用—主要途径(1)接触电位差引起的静电引力：颗粒与其他物体接触时，颗粒表面电荷等电量的吸引对方的异号电荷，使物体表面出现剩余电荷，从而产生接触电位差。接触电位差引起的静电吸引力Fe=4πρss(ρs:表面电荷密度.S:接触面积)原因二静电作用力(2)镜象力产生的静电引力:镜象力实际上是一种电荷感应力.（较小，一般忽略不计）原因三液桥力液

7、桥：粉体与固体或粉体颗粒之间的间隙部分存在液体时。（一般空气相对湿度大于65%时，水蒸气-凝集-液桥）颗粒间因形成液桥而大大增强了粘结力！研究表明：液桥力比分子作用力大1-2个数量级，因此，在湿空气中颗粒的粘结力主要源于液桥力！颗粒表面润湿性对颗粒间的调整作用改变颗粒表面润湿性可显著地影响颗粒间的粘附力！三种力的比较如图:(1)间距a<1μm，范德华力作用为主；(2)间距a<2-3μm，液桥力作用为主；(3)间距a>2-3μm，静电力为主。三种力的比较如图:液桥力〉范德华力〉静电力实际应用：气体气氛中，

8、粒子的凝聚，主要是液桥力起作用；干燥的条件下，范德华力的作用。相应的措施：空气状态下，保持物料干燥，可防止结团！如何办？颗粒在空气中的分散途径（1）机械分散（高速叶轮圆盘及气流喷射）必要条件：机械力大于颗粒间的沾着力！问题：①重新粘结②脆性物料被粉碎③设备磨损（2）干燥处理降低液桥力（3）颗粒表面处理①降低润湿性抑制液桥②降低分子作用力（4）静电分散使颗粒荷电（接触带电、感应带电、电晕带电等）机械分散图4.17分散喷喷示意图图4.18转盘式