石灰石和石灰粉的静电和流动特性

2020-12-21

 

介绍

石灰石(碳酸钙)粉及其衍生物广泛应用于建筑业、化工、冶金工业以及农业。这些粉末具有高粘性,添加剂通常用于增强其流动性。添加剂和添加剂的添加量必须仔细考量,以优化生产过程。在此研究中,使用了乙醇型添加剂。

 

在目前的应用说明中,我们展示了如何使用颗粒测量仪来量化流动增强剂添加剂的效果。此外,还利用颗粒电荷仪对粉末的静电性质进行了研究。考虑了不同的石灰石衍生产品:碳酸钙CaCO3(石灰石),氢氧化钙Ca(OH)2(水化石灰)和氧化钙CaO(生石灰)。

 

引起粉末内聚性的主要力有范德华力(在两个固体接触时总是存在)、毛细力(与含水量有关)和静电力。因此,摩擦电效应导致粉末内部静电电荷的出现可以增加粉末的内聚性。因此,除了由颗粒预先形成的粘结性测量,颗粒电荷静电测量允许更精确地预测粉末在工艺线内的行为。

 

结论和讨论

下一幅图显示了氧化钙粘结指数随添加剂含量的变化规律。用颗粒在20RPM转速下测定粘聚指数。加入少量添加剂后,粘结性明显下降。如果加入更多的添加剂,内聚性在显著增加前是稳定的。我们将在以后证明这种内聚性的增加与静电电荷有关。

 

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用Granucharge测量了粉末与不锈钢接触流动时的电荷密度。下一个图是石灰石中不同产物的电荷密度。观察到显著的差异。粗的(d>30um)和细的(d<20um)石灰Ca(OH)2粉体不会获得相同的电荷。特别是,细粉的电荷较少,当然是由于结块的存在。对于粗粉,颗粒移动更自由,导致更高的摩擦起电性。生石灰在添加或不添加添加剂时,差异是显著的。添加剂改变了电荷符号,大大增加了电荷的数量。因此,添加剂在整体降低颗粒间粘结力的同时,却增加了具体的静电粘结力。这一观察结果当然解释了添加剂含量过高时,粘结性增加的原因。

 

用造粒仪测量了粉末与不锈钢接触流动时的电荷密度。下一个图是石灰石中不同产物的电荷密度。观察到显著的差异。粗的(d>30um)和细的(d<20um)石灰Ca(OH)2粉体不获得相同的电荷。特别是,细粉的电荷较少,当然是由于结块的存在。对于粗粉,颗粒移动更自由,导致更高的摩擦起电性。生石灰在添加或不添加添加剂时,差异是显著的。加法改变了电荷符号,大大增加了电荷的数量。因此,添加剂在整体降低颗粒间粘结力的同时,却增加了具体的静电粘结力。这一观察结果当然解释了添加剂含量过高时,粘结性增加的原因。

 

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众所周知,粉末中少量的水分会降低静电力。事实上,水的存在大大增加了粉末的电导率,导致静电电荷的消散。这一效果已用GranuCharge进行了量化。下一个图表显示了与不锈钢接触后的流量(i)对于含水量为0,4%的水化石灰样品,以及(ii)对于经过干燥过程的样品,所测得的电荷密度。干燥过程后摩擦起电率乘以因子6。

 

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结论

颗粒流量计能够确定石灰石及其衍生物的流量增强剂添加量。此外,用颗粒电荷粉末摩擦静电计进行的分析,可以更精确地理解内聚性背后的机制。特别是当添加剂的用量过大时,由于电荷的出现,粉末变得粘稠。后,证明了含水量对静电电荷的影响。

 

相关文献

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)

 

 

粉体静电吸附性能分析仪

 

GranuCharge自动精确地测量粉体在与选定材料接触过程中产生的静电荷量。粉体样品在振动的V型管中流动,落在与静电计相连的法拉第杯中。静电计测量粉体在V形管内流动时所获得的电荷。为了获得可重复的结果,采用旋转或振动装置有规律地给V形管进料。

 

优势

• 高精度(精度接近0.5nC),高重复性(误差率接近4%)

• 测量方法简单、快速且易于解释。

• 可以测量粉体的初始状态电荷和流动后的电荷

• 通过直观的软件,电荷是通过时间来测量的。它还允许对结果进行比较。所有数据都是自动收集和存储,以备后处理。

• 便捷的数据传输,并能自动生成报告。

• 采用封闭系统,满足安全要求。

• 环境条件可控 (如温度、湿度、气体环境)。

• 可记录的标准操作程序,增加测量的重复性。

• 通过其构造简洁的设计,GranuCharge提高实验效率。它由模块组成,每个模块都可以互换,以避免需要大量实验条件切换而浪费的时间。

• GranuCharge可以测量各种规格的粉体。

• 零件容易清洗。

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