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阻碍粉体超细粉碎的原因及助磨剂作用机理浅析
2015年06月04日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:3934
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助磨剂是一种化学添加剂,在粉体的粉磨过程中掺入少量或微量的这种添加剂即可提高粉磨效率。助磨剂的作用就是消除或降低阻碍粉磨过程正常进行出现的各种现象在粉体粉磨过程中,会产生各种阻碍粉体颗粒进一步破碎的各种现象。

 

一、阻碍粉体超细粉碎的原因主要有:

 

1、细颗粒粘附在研磨介质、部件所形成的包裹层及覆盖层。使得粉碎设备的研磨、破碎能力大幅下降。

 

2、经过粉碎的超细粉体颗粒表面能大幅提高,颗粒表面的原子或者原子团的价键处于不完全饱和状态。颗粒团聚为大颗粒,粉碎研磨设备的输出功很大一部分消耗在打破粉体的团聚——再团聚——打破团聚的无效研磨破碎循环过程。

 

3、静电作用:磨机内的细微颗粒在粉磨力周期性作用下,产生游离电荷或自由价键,使颗粒带有正负电荷,产生静电力团聚问题。

 

4、机械外力冲击、压迫使得已经被研磨破碎的粉体颗粒层被夯实结块,粘附在研磨体、衬板上不能及时脱离。

 

以上几种现象会大幅降低粉碎效率,致使产量下降,耗电量上升。为此人们根据产生现象的原因,有针对性地选择相应的化学物质,在粉磨的过程中适量加入来起到助磨剂作用,改善粉碎、研磨设备内部的粉碎、研磨环境,提高粉碎效率。

 

二、助磨剂能够改善粉碎、研磨效率的机理

 

1、薄膜效应

用作助磨剂的表面活性分子,在磨细的颗粒表面形成一单分子吸附薄膜,从而减少了细颗粒间的聚集及细颗粒与研磨介质何部件间的粘糊,提高了粉碎效率。一般情况下,使用非离子型表面活性剂的助磨作用好于离子型(包括阴离子型和阳离子型等)表面活性剂,这是因为非离子型表面活性剂本身不带极性,没有选择性吸附的功能,不论细颗粒表面的不饱和价键的极性如何,均比阴、阳离子型表面活性剂更容易形成单分子吸收薄膜。

 

2、提高颗粒流动性、降低粉体颗粒表面强度及硬度

助磨剂吸附于颗粒表面时,引起颗粒表面特性的许多变化,物质的表面硬度以及强度发生了改变,随着物质表面吸附量的增加,耐磨力下降。助磨剂可以提供外来离子或分子去满足断开面上未饱和电价键,消除或减弱聚集的趋势、阻止断裂面的复合。没有了团聚,用于粉碎团聚起来的粒子的能量可以用粉碎单个颗粒,使颗粒达到更细的状态。引力减小,使得颗粒具有更好的分散性,从而使流动性增加,提高了粉碎效率。

 

3、减低颗粒表面能

极性类助磨剂也是表面活性剂,可以有效吸附在颗粒表面,平衡颗粒表面的过剩价键和电荷,可以屏蔽颗粒之间的附聚力或降低颗粒上裂纹的表面自由能,因此可以防止颗粒的聚集及颗粒本身裂纹的愈合,由此起着削弱固体的强度并提高物料的分散性,减硬防止团聚的作用,有利于粉碎进行。

 

4、粉体分散效应

研磨介质对这些刚断裂的颗粒的撞击作用,既可使颗粒产生新的断裂,也可使颗粒压紧成片、成饼。如果有助磨剂存在,助磨剂就能迅速地提供外来离子或分子去满足断开面上未饱和的电价键,消除或减弱颗粒与颗粒、颗粒与研磨介质间的聚集和粘附,提高粉体的流动性,缩短物料在磨机内的停留时间。

 

小结:物料本身固有的裂缝和结构上的缺陷是物料被粉碎的基本条件。固体物料在粉碎过程中,如果不加助磨剂,磨细到几十微米以下时,粉体的比表面积很大,系统有很大的表面能处于热力学不稳定状态。当在粉碎过程中有颗粒离子键断裂,带正负电荷的粒子也会产生团聚。颗粒处于难以进一步的粉碎状态,即所谓的“质量均匀”状态时,加入表面活性物质,在消除颗粒表面能,首先消除颗粒因自身释放表面能引起的团聚,进一步防止颗粒表面能的形成、颗粒呈良好分散状态,同时活性化学物质进入颗粒裂缝,使其扩展加大易于粉碎。助磨剂就成为粉碎过程中提高粉碎效率的关键因素。如果在粉碎过程中掺加了助磨剂,助磨剂分子会自动吸附到分子表面,降低表面能,屏蔽颗粒上的电荷,阻止小粒子的团聚,增加物料的流动性,强化了粉碎效率。


                                                 (粉体圈 作者:梧桐)


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