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超細(xì)粉體團(tuán)聚的原因及超細(xì)粉體分散方法

 在超細(xì)粉體技術(shù)中超細(xì)粉體團(tuán)聚和超細(xì)粉體分散無(wú)疑是最關(guān)鍵的技術(shù)。分級(jí)、粒度測(cè)量、混勻及儲(chǔ)運(yùn)等作業(yè)的進(jìn)行，都在很大程度上取決于顆粒的分散程度。

      1. 產(chǎn)生超細(xì)粉體團(tuán)聚的原因

      1.1 分子間作用力引起超細(xì)粉體聚團(tuán)

      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(duì)于由極大量分子集合體構(gòu)成的體系，多個(gè)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(dá)50nm以上，屬于長(zhǎng)程力。超細(xì)粉體顆粒間的分子作用力是超細(xì)粉體團(tuán)聚的根本原因。

      1.2  顆粒間靜電作用力引起聚團(tuán)

      在干空氣中大多數(shù)顆粒是自然荷電的。顆粒獲得的最大電荷量受限于其周?chē)橘|(zhì)的擊穿強(qiáng)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(shí)，顆粒表面電荷等量吸引對(duì)方的異號(hào)電荷，使物體表面出現(xiàn)剩余電荷，從而產(chǎn)生接觸電位差。

      1.3  顆粒在濕空氣中的粘結(jié)

      當(dāng)空氣相對(duì)濕度超過(guò)65％時(shí)，水蒸氣開(kāi)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(qiáng)了粘結(jié)力。液橋粘結(jié)力主要由因液橋曲面而產(chǎn)生的毛細(xì)壓力及表面張力引起的附著力構(gòu)成。

      2  超細(xì)粉體顆粒分散途徑

      2.1  表面改性法

      近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不少研究者采用表面改性法進(jìn)行超細(xì)粉體分散研究，表面該性雖然可以改善超細(xì)粉體顆粒的抗團(tuán)聚性能，但由于改性顆粒表面推動(dòng)了本來(lái)性質(zhì)，給它的應(yīng)用帶來(lái)很大影響，有時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生極大的負(fù)面作用。已經(jīng)研究出了用有機(jī)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(tuán)聚大幅度降低，但不能解決在空氣中的超細(xì)粉體團(tuán)聚問(wèn)題。

      2.2 機(jī)械分散法

      機(jī)械分散是指用機(jī)械力把顆粒聚團(tuán)打碎，這是目前應(yīng)用最廣泛的超細(xì)粉體分散方法。機(jī)械分散的必要條件是機(jī)械力(指流體的剪切力及壓應(yīng)力)應(yīng)大于顆粒間的粘著力。通常機(jī)械力是由高速旋轉(zhuǎn)的葉輪或高速氣流的噴嘴及沖擊作用引起的氣流強(qiáng)湍流運(yùn)動(dòng)而形成的。這一方法主要是通過(guò)改進(jìn)分散設(shè)備來(lái)提高分散效率。機(jī)械分散較易實(shí)現(xiàn)，但由于它是一種強(qiáng)制性分散方法，相互粘結(jié)的顆粒盡管可以在分散中被打散，可是顆粒間的作用力沒(méi)有改變，排出分散器后會(huì)迅速重新聚團(tuán)。機(jī)械分散的另一個(gè)問(wèn)題是脆性物料有可能被粉碎，機(jī)械設(shè)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(tuán)的主要原因，因此杜絕液橋產(chǎn)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(guān)生產(chǎn)過(guò)程都采用加溫干燥預(yù)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(jiǎn)單易行的方法。目前，國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)品的干燥設(shè)備主要用回轉(zhuǎn)窯、干燥坑、圓筒干燥機(jī)、電干燥箱、遠(yuǎn)紅外干燥機(jī)等。這些設(shè)備都能干燥物料，但設(shè)備占地面積大、基建投資大、自動(dòng)化程度低；操作環(huán)境惡劣；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能耗大，熱利用率低；產(chǎn)品損失較大。

      2.4 靜電分散法

      靜電分散是指根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的需要給粉體顆粒同極性的電荷，利用荷電粒子間的庫(kù)侖斥力，實(shí)現(xiàn)顆粒間完全、均勻的分散。靜電分散的關(guān)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(yīng)帶電、電暈荷電等方法，利用電子束輻照也可使顆粒帶電。