粉体的流动性及堆积行为的研究是粉体工程的基础,是联系粉体材料性质与许多关于粉体技术的单元操作的纽带,比如粉体储存、给料、输送、运输、混合等。
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。
具体到相关参数,则包括颗粒的种类、平均粒度、粒度分布、湿含量、颗粒形状、比表面积、密度、存储时间和颗粒间相互作用等。
1粉体粒度与粒度分布
粉体粒度是指其颗粒大小在空间范围所占据的线性尺寸,粒度分布是指若干个大小顺序排列的一定范围内颗粒量占颗粒群总量的百分数,主要通过简单的表格、图形或函数的形式给出。
激光粒度仪是一种常用的粒度及粒度分布测试仪,粒度分析仪通常把D(3,2),D(4,3)以及D(50)的数值一起参考,D(3,2)和D(4,3)的值越接近,说明样品颗粒的形状越规则,粒度分布越集中。
2粉体湿含量
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,在颗粒吸附水的周围形成水膜,颗粒间发生相对移动的阻力变大,导致粉体的流动性下降。当水分增加到超过最大分子结合水时,水分含量越多其流动性指数越低,粉体流动性越差。
3颗粒形态
颗粒的形态包括颗粒三维形状和颗粒表面形态,三维形状主要通过诸如球形度等形状因数来表示,颗粒表面形态主要采用进行直观观察。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。
4粉体间相互作用
粉体间的摩擦性质和内聚性质对粉体的流动性同样有着很大的影响。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。