2020-12-21
介紹
石灰石(碳酸鈣)粉及其衍生物廣泛應(yīng)用于建筑業(yè)、化工、冶金工業(yè)以及農(nóng)業(yè)。這些粉末具有高粘性，添加劑通常用于增強(qiáng)其流動(dòng)性。添加劑和添加劑的添加量必須仔細(xì)考量，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。在此研究中，使用了乙醇型添加劑。
在目前的應(yīng)用說(shuō)明中，我們展示了如何使用顆粒測(cè)量?jī)x來(lái)量化流動(dòng)增強(qiáng)劑添加劑的效果。此外，還利用顆粒電荷儀對(duì)粉末的靜電性質(zhì)進(jìn)行了研究?？紤]了不同的石灰石衍生產(chǎn)品:碳酸鈣CaCO3(石灰石)，氫氧化鈣Ca(OH)2(水化石灰)和氧化鈣CaO(生石灰)。
引起粉末內(nèi)聚性的主要力有范德華力(在兩個(gè)固體接觸時(shí)總是存在)、毛細(xì)力(與含水量有關(guān))和靜電力。因此，摩擦電效應(yīng)導(dǎo)致粉末內(nèi)部靜電電荷的出現(xiàn)可以增加粉末的內(nèi)聚性。因此，除了由顆粒預(yù)先形成的粘結(jié)性測(cè)量，顆粒電荷靜電測(cè)量允許更精確地預(yù)測(cè)粉末在工藝線內(nèi)的行為。
結(jié)論和討論
下一幅圖顯示了氧化鈣粘結(jié)指數(shù)隨添加劑含量的變化規(guī)律。用顆粒在20RPM轉(zhuǎn)速下測(cè)定粘聚指數(shù)。加入少量添加劑后，粘結(jié)性明顯下降。如果加入更多的添加劑，內(nèi)聚性在顯著增加前是穩(wěn)定的。我們將在以后證明這種內(nèi)聚性的增加與靜電電荷有關(guān)。
用Granucharge測(cè)量了粉末與不銹鋼接觸流動(dòng)時(shí)的電荷密度。下一個(gè)圖是石灰石中不同產(chǎn)物的電荷密度。觀察到顯著的差異。粗的(d>30um)和細(xì)的(d<20um)石灰Ca(OH)2粉體不會(huì)獲得相同的電荷。特別是，細(xì)粉的電荷較少，當(dāng)然是由于結(jié)塊的存在。對(duì)于粗粉，顆粒移動(dòng)更自由，導(dǎo)致更高的摩擦起電性。生石灰在添加或不添加添加劑時(shí)，差異是顯著的。添加劑改變了電荷符號(hào)，大大增加了電荷的數(shù)量。因此，添加劑在整體降低顆粒間粘結(jié)力的同時(shí)，卻增加了具體的靜電粘結(jié)力。這一觀察結(jié)果當(dāng)然解釋了添加劑含量過(guò)高時(shí)，粘結(jié)性增加的原因。
用造粒儀測(cè)量了粉末與不銹鋼接觸流動(dòng)時(shí)的電荷密度。下一個(gè)圖是石灰石中不同產(chǎn)物的電荷密度。觀察到顯著的差異。粗的(d>30um)和細(xì)的(d<20um)石灰Ca(OH)2粉體不獲得相同的電荷。特別是，細(xì)粉的電荷較少，當(dāng)然是由于結(jié)塊的存在。對(duì)于粗粉，顆粒移動(dòng)更自由，導(dǎo)致更高的摩擦起電性。生石灰在添加或不添加添加劑時(shí)，差異是顯著的。加法改變了電荷符號(hào)，大大增加了電荷的數(shù)量。因此，添加劑在整體降低顆粒間粘結(jié)力的同時(shí)，卻增加了具體的靜電粘結(jié)力。這一觀察結(jié)果當(dāng)然解釋了添加劑含量過(guò)高時(shí)，粘結(jié)性增加的原因。
*，粉末中少量的水分會(huì)降低靜電力。事實(shí)上，水的存在大大增加了粉末的電導(dǎo)率，導(dǎo)致靜電電荷的消散。這一效果已用GranuCharge進(jìn)行了量化。下一個(gè)圖表顯示了與不銹鋼接觸后的流量(i)對(duì)于含水量為0,4%的水化石灰樣品，以及(ii)對(duì)于經(jīng)過(guò)干燥過(guò)程的樣品，所測(cè)得的電荷密度。干燥過(guò)程后摩擦起電率乘以因子6。
結(jié)論
顆粒流量計(jì)能夠確定石灰石及其衍生物的流量增強(qiáng)劑添加量。此外，用顆粒電荷粉末摩擦靜電計(jì)進(jìn)行的分析，可以更精確地理解內(nèi)聚性背后的機(jī)制。特別是當(dāng)添加劑的用量過(guò)大時(shí)，由于電荷的出現(xiàn)，粉末變得粘稠。后，證明了含水量對(duì)靜電電荷的影響。
相關(guān)文獻(xiàn)
Measuring the flowing properties of powders and grains, G. Lumay, F. Boschini, K. Traina, S. Bontempi, J.-C. Remy, R. Cloots, and N. Vandewall, Powder Technology 224, 19-27 (2012)
粉體靜電吸附性能分析儀
GranuCharge自動(dòng)精確地測(cè)量粉體在與選定材料接觸過(guò)程中產(chǎn)生的靜電荷量。粉體樣品在振動(dòng)的V型管中流動(dòng)，落在與靜電計(jì)相連的法拉第杯中。靜電計(jì)測(cè)量粉體在V形管內(nèi)流動(dòng)時(shí)所獲得的電荷。為了獲得可重復(fù)的結(jié)果，采用旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)裝置有規(guī)律地給V形管進(jìn)料。
優(yōu)勢(shì)
• 高精度(精度接近0.5nC)，高重復(fù)性(誤差率接近4%)
• 測(cè)量方法簡(jiǎn)單、快速且易于解釋。
• 可以測(cè)量粉體的初始狀態(tài)電荷和流動(dòng)后的電荷
• 通過(guò)直觀的軟件，電荷是通過(guò)時(shí)間來(lái)測(cè)量的。它還允許對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較。所有數(shù)據(jù)都是自動(dòng)收集和存儲(chǔ)，以備后處理。
• 便捷的數(shù)據(jù)傳輸，并能自動(dòng)生成報(bào)告。
• 采用封閉系統(tǒng)，滿足安全要求。
• 環(huán)境條件可控 (如溫度、濕度、氣體環(huán)境)。
• 可記錄的標(biāo)準(zhǔn)操作程序，增加測(cè)量的重復(fù)性。
• 通過(guò)其構(gòu)造簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)，GranuCharge提高實(shí)驗(yàn)效率。它由模塊組成，每個(gè)模塊都可以互換，以避免需要大量實(shí)驗(yàn)條件切換而浪費(fèi)的時(shí)間。
• GranuCharge可以測(cè)量各種規(guī)格的粉體。
• 零件容易清洗。
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