超细粉体团聚的原因及超细粉体分散方法
2020-12-18 17:42:42
在超细粉体技术中超细粉体团聚和超细粉体分散无疑是最关键的技术。分级、粒度测量、混匀及储运等作业的进行，都在很大程度上取决于颗粒的分散程度。
1.产生超细粉体团聚的原因
1.1 分子间作用力引起超细粉体聚团
众所周知，分子之间总是存在着范德华氏引力，是短程力。但是，对于由极大量分子集合体构成的体系，多个分子间存在着相互作用，颗粒间分子作用力的有效间距可达50nm以上，属于长程力。超细粉体颗粒间的分子作用力是超细粉体团聚的根本原因。
1.2 颗粒间静电作用力引起聚团
在干空气中大多数颗粒是自然荷电的。颗粒获得的最大电荷量受限于其周围介质的击穿强度，在干空气中约为1．7×10坩电子／crn2。荷电颗粒与其它物体接触时，颗粒表面电荷等量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。
1.3 颗粒在湿空气中的粘结
当空气相对湿度超过65％时，水蒸气开始在颗粒表面及颗粒间凝聚，颗粒间因形成液桥而大大增强了粘结力。液桥粘结力主要由因液桥曲面而产生的毛细压力及表面张力引起的附着力构成。
2 超细粉体颗粒分散途径
2.1 表面改性法
近年来，国内外不少研究者采用表面改性法进行超细粉体分散研究，表面该性虽然可以改善超细粉体颗粒的抗团聚性能，但由于改性颗粒表面推动了本来性质，给它的应用带来很大影响，有时甚至会产生极大的负面作用。已经研究出了用有机溶剂收集保存纳米粒子的方法，这种方法能使纳米粒子在溶剂中的团聚大幅度降低，但不能解决在空气中的超细粉体团聚问题。
2.2 机械分散法
机械分散是指用机械力把颗粒聚团打碎，这是目前应用最广泛的超细粉体分散方法。机械分散的必要条件是机械力(指流体的剪切力及压应力)应大于颗粒间的粘着力。通常机械力是由高速旋转的叶轮或高速气流的喷嘴及冲击作用引起的气流强湍流运动而形成的。这一方法主要是通过改进分散设备来提高分散效率。机械分散较易实现，但由于它是一种强制性分散方法，相互粘结的颗粒尽管可以在分散中被打散，可是颗粒间的作用力没有改变，排出分散器后会迅速重新聚团。机械分散的另一个问题是脆性物料有可能被粉碎，机械设备磨损后分散效果下降等。
2.3 干燥分散法
在潮湿的空气中，颗粒间形成的液桥作用是颗粒聚团的主要原因，因此杜绝液桥产生或消除已形成的液桥作用是保证颗粒分散的主要手段。在几乎所有的有关生产过程都采用加温干燥预处理，以去除物料的水分，保证颗粒的松散。干燥处理是一种简单易行的方法。目前，国内矿产品的干燥设备主要用回转窑、干燥坑、圆筒干燥机、电干燥箱、远红外干燥机等。这些设备都能干燥物料，但设备占地面积大、基建投资大、自动化程度低；操作环境恶劣；设备运转能耗大，热利用率低；产品损失较大。
2.4 静电分散法
静电分散是指根据生产技术的需要给粉体颗粒同极性的电荷，利用荷电粒子间的库仑斥力，实现颗粒间完全、均匀的分散。静电分散的关键是如何使颗粒充分荷电。目前使颗粒荷电的方法主要有接触带电、感应带电、电晕荷电等方法，利用电子束辐照也可使颗粒带电。
(特邀专家供稿)