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超細金屬粉體的制備改性、純化等工藝過程中,往往要對粉體進行過濾與洗滌,過濾技術(shù)與裝置的性能優(yōu)劣,對產(chǎn)品質(zhì)量、收率、成本等有重大影響。
超細粉體的過濾與洗滌屬于濾餅過濾。當(dāng)粉體粒度小于 10 微米,尤其小于 5 微米,屬于難濾物料。過濾這些小于 5 微米的微粒,過濾效率低,穿濾嚴重是普遍存在的難題。帶有大量穿濾微粒的濾液如直接排放,不僅資源浪費(穿濾的是最細的,往往也是粉體中最貴重的),還對環(huán)境嚴重污染。如采用長時間的回流過濾或者再串聯(lián)一個過濾精度更高的過濾機,雖可回收一部份,甚至可絕大部份回收,但造成能源消耗大幅增加,設(shè)備投資成本也明顯升高。
超細粉體的外在特性:
欲正確解決超細粉體的過濾與洗滌,必須首先了解有關(guān)粉體的外在特性。
1 、 粉體的來源:天然產(chǎn)物粉碎或人工化學(xué)制備,或從天然產(chǎn)品的半成品,再人工化學(xué)反應(yīng),制備所需粉體。
2 、 粉體顆粒的內(nèi)孔隙:粉體顆粒內(nèi)有無內(nèi)孔隙,(可通過測定比表面積了解)。
3 、 親水性:粉體顆粒是親水或憎水(目測可定性了解,通過接觸角測定可定量了解)。
4 、 粉體顆粒的形狀:通過超倍顯微鏡了解粉體的形狀,是球形、不定形、針形或片形。(有條件的可測定表面積與體積,計算各種形狀系數(shù))。
5 、 粉體的粒度分布:
所有超細粉體均是顆粒多分散體系,即使經(jīng)過分級效率很高的分級處理,仍是多分散體系,只是粒度分布寬度比分級前縮小。
粉體粒度分布是粉體外在特性中的最重要參數(shù)。粉體粒度分布的測定技術(shù)有多種,對亞微米級為主的超細粉體,激光光散射法是最常用的測量技術(shù),它能快速給出體積、表面積、直徑及個數(shù)等為基準(zhǔn)的粒度分布數(shù)據(jù)。對同一粉體,四種不同基準(zhǔn)的分布參數(shù)相差很大。
現(xiàn)簡單舉一例,假如將 1000 顆 0.2 微米的粉體與一顆 2 微米的粉?;煸谝黄?, 1000 顆 0.2 微米有效體積(非堆積體積)與一顆 2 微米體積相等,以體積為基準(zhǔn)的分布數(shù),兩者各為 50% ,因而以重量為基準(zhǔn)的粒度分布, 0.2 微米與 2 微米,也各為 50% ;如以表面積為基準(zhǔn), 0.2 微米的表面積占 90.9% , 2 微米的表面占 9.09% ;如以個數(shù)基準(zhǔn), 0.2 微米的個數(shù)占 99.9% ,而 2 微米只占 0.1% 。
相差很大的三種不同基準(zhǔn)的粒度分布值,可用于不同場合。從體積為基準(zhǔn)的分布數(shù)可整體上了解該粉體中不同粒度的重量比例;從以表面積為基準(zhǔn)的分布數(shù)值可了解該粉體的基本價值,因為制備超細粉體的目的是利用粉體超細后所產(chǎn)生的表面特性,粉體愈細,表面積愈大,它比體積為基準(zhǔn)的分布更清楚了解該粉體的外在品質(zhì)。對從事超細粉體氣固與液固過濾以及粉體洗滌的有關(guān)人員則必須充分了解以個數(shù)為基準(zhǔn)的粒度分布數(shù)據(jù),同時對比該超細粉體的體積分布與表面積分布的數(shù)據(jù)。如果過濾與洗滌過程中不能將最細顆粒全部濾住,雖然從重量上,亦即從體積上仍有很高收率,如過濾效率為 98% ,只損失 2% ,但穿濾的顆粒數(shù)的比例卻非常大,粉體的表面積損失比例也就很大,因而粉體的附加值損失就遠遠超過 2% ,這樣就會造成資源與能源極大浪費。
欲將最細粒度能幾乎全部濾住,技術(shù)難度非常高,過濾裝置的投資費與操作成本明顯增加,既要能高效濾住最細粉體,又能節(jié)約投資與操作成本,這是粉體過濾技術(shù)工作者必須解決的一項難題。
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