粉体工程讲稿网(第13讲)(粉体分散)

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1、粉体科学与工程课程讲稿第6章粉体分散6.1工业生产中的粉体分散（的重要性）6.1.1粉体颗粒的聚集形态1、原级颗粒最先形成粉体物料的颗粒，称为原级颗粒。因为它是第一次以固态存在的颗粒，故又称一次颗粒或基本颗粒。从宏观角度看，它是构成粉体的最小单元。根据粉体材料种类的不同，这些原级颗粒的形状，有立方体状的，有针状的，有球状的，还有不规则晶体状的。粉体物料的许多性能都是与它的分散状态，即与它的单独存在的颗粒大小和形状有关。真正能反映出粉体物料的固有性能的，就是它的原级颗粒。2、聚集体颗粒聚集体颗粒是由许多

2、原级颗粒靠着某种化学力与其表面相连而堆积起来。因为它相对于原级颗粒来说，是第二次形成的颗粒，所以又称二次颗粒。由于构成聚集体颗粒的各原级颗粒之间，均以表面相互重叠，因此，聚集体颗粒的表面积比构成它的各原级颗粒的总和为小。聚集体颗粒中各原级颗粒之间有很强烈的结合力，彼此结合得十分牢固，并且聚集体颗粒本身就很小，很难将它们分散成为原级颗粒，必须再用粉碎的方法才能使其解体。3、凝聚体颗粒凝聚体颗粒是在聚集体颗粒之后形成的，故又称三次颗粒。它是由原级颗粒或聚集体颗粒或两者的混合物，通过比较弱的附着力结合在一起

3、的疏松的颗粒群，而其中各组成颗粒之间是以棱或角结合的。凝聚体颗粒也是在物料的制造与加工处理过程中产生的。例如，湿法沉淀的粉体，在干燥过程中便形成大量的凝聚体颗粒。4、絮凝体颗粒粉体在许多实际应用中，都要与液相介质构成一定的分散体系。在这种液固分散体系中，由于颗粒之间的各种物理力，迫使颗粒松散地结合在一起，所形成的粒子群，称为絮凝体颗粒。6.1.2颗粒悬浮体分散的重要性所谓颗粒分散是指粉体颗粒在流体介质中分离散开并在整个流体介质中均匀分布的过程，在粉体工业加工和测试过程中，保持颗粒悬浮体的分散具有重要意

4、义。许多过程的成败甚至完全取决于颗粒悬浮体能否良好分散。1、固—液工业悬浮体研究纳米粉体分散的意义主要体现在以下几个方面。第7页，共7页粉体科学与工程课程讲稿　　（1）研究各种纳米粉体在液相介质中的相互作用力及团聚形成的机理，可以为低成本湿法制备分散性良好、团聚少、性能好的纳米粉体提供理论上帮助和工艺上的指导。　　（2）纳米粉体稳定分散在各种液相介质形成的分散体本身往往就是十分重要的产品。　　（3）研究纳米粉体的分散是制备高性能纳米复合材料的基础。2、固—气工业悬浮体固体颗粒在空气中的分散，对于悬浮态

5、粉体及堆积态粉体都非常重要。只有保证分散，才能通畅地输送粉体物料；同样，只有在充分分散状态下，才能实现细粉的干法分级。6.1.3颗粒悬浮体的极限悬浮速度在理论上对于任何密度大于水的密度（）的颗粒在水中都受重力作用而沉降。设颗粒粒度为，密度为，在Stokes阻力范围内，其自由沉降末速为（6.1）式中—固体粒子的密度，kg/m3；—介质的密度，kg/m3；—介质粘度，；—颗粒粒度；m；—重力加速度，m/s。在250C的水中，，（m/s）。然而，对于微米级颗粒，介质分子热运动对它的作用逐渐显著，引起了他们在

6、介质中的无序扩散运动，即所谓布朗运动。6.2固体颗粒在空气中的分散6.2.1空气中颗粒粘结的根本原因众所周知，分子之间总是存在着范德华力，此种力是吸引力，并与分子间距的7次方成反比，故作用距离极短（约1nm），是典型的短程力。但是，对于由极大量分子集合体构成的体系，例如，随着颗粒间距离的增大，其分子作用力的衰减程度则明显变缓。这是因为存在着多个分子的综合相互作用之故。颗粒间的分子作用力的有效距离可达50nm，因此，是长程力。6.2.2空气中颗粒粘结的其他原因第7页，共7页粉体科学与工程课程讲稿1、颗粒

7、间的静电作用力在干空气中大多数颗粒是自然电荷的。（1）接触电位差引起的静电引力（2）由镜象力产生的静电引力当空气的相对湿度超过65%时，水蒸气开始在颗粒表面积颗粒间凝聚，颗粒间因形成液桥而大大增强了粘结力。6.2.3颗粒在空气中的分散途径1、机械分散机械分散是指用机械力把颗粒聚团打散。这是一种常用的分散手段。机械分散的必要条件是机械力（通常是指流体的剪切力及压差力）应大于颗粒间的粘着力，通常机械力是由高速旋转的叶轮圆盘或高速气流的喷射及冲击作用所引起的气流强湍流运动而造成的。2、干燥处理如前所述，潮湿

8、空气中颗粒间形成的液桥是颗粒聚团的重要原因。液桥力往往是分子力的十倍或者几十倍，因此，通常采用加温法烘干颗粒。3、颗粒表面处理改变颗粒表面润湿性可显著地影响颗粒间的粘结力。4、静电分散通过对颗粒间静电作用力的分析，便可发现，对于同质颗粒由于表面荷电相同，静电力反应起排斥作用。因此，可以利用静电力来进行颗粒分散。6.3.1固体颗粒的浸湿固体颗粒被浸湿的过程主要基于颗粒表面的润湿性（对该液体）。润湿性通常用润湿接触角来衡量。粉体的湿润对粉体在液体中的分散性、