第10章粉体成型_资源加工学.ppt

制粒小球的结构 结构示意图 制粒小球的结构用“准颗粒模型”来描述。 A---核粒 B---全干颗粒 C---制粒粒子 准颗粒的组成 起粒核作用的粗粒部分 即使干燥也不剥落的细粉粘附的中间层，它包裹着核颗粒 易碎裂的外层部分 中间颗粒 中间颗粒是指既不可作为核粒也不可作为粘附层的颗粒。中间颗粒比例大时，有害于烧结料透气性。 大小： 0.7mm-0.2mm的颗粒 或 2.0mm-0.5mm颗粒 或 介于粘附颗粒和核颗粒之间的分界颗粒 分级系数 起粒核作用的那部分颗粒所占的比例： 式中 mij---粒级为j的准颗粒中粒级为i颗粒的重量。 ai=1时，表示全部为粒核颗粒； ai=0时，表示全部为粘附颗粒粒级。 一般的烧结料中大部分是起粒核作用的颗粒，另一些颗粒则是起粘附作用。 ai位于0与1之间，分级曲线可用一个标准的对数函数来表示： 式中：X0.5－分级系数为0.5时的颗粒尺寸，其实质是中间颗粒的粒度。当颗粒为这种粒度时，该颗粒既可作为核颗粒，也可作为粘附颗粒，且两种可能性是相等的。X0.5的数值越大，准颗粒的平均粒度也越大。 σ－中间颗粒粒度范围的延伸程度。 分级系数与颗粒粒度的关系 小球形成的连接机理 散粒物料制粒时的作用力 包括物料本身固有的自然力和机械外力。 自然力 固体颗粒间的范德华力、磁力和静电力 机械力 颗粒之间的相互作用的摩擦力 不能移动的连接桥中的附着力和内聚力 液相存在所形成的界面力和毛细力 说明 小球的强度主要靠自然力的作用，自然力的大小决定于颗粒的粒度、表面电荷、结晶构造、颗粒间的接近程度和添加剂的种类和数量。 当液体存在并完全润湿固体颗粒表面时，主要的物理力是颗粒间气一液界面的表面张力引起的毛细力。 粒核周围的粘附层的形成 在粒核的周围形成很细的内层 在较细粒的基体中形成中间颗粒的外层 中间颗粒与较大的准颗粒接触时，如果中间颗粒与粘附层中的细颗粒之间的结合力超过使中间颗粒与粘附层脱离的力，则中间颗粒便可能粘附于较大准颗粒上。最终，中间颗粒将全部进入粘附层。 球团强度 X0.5＝f（粘附层的粘结强度) ＝ S1－粘附层的相对饱和率 d1－粘附层中颗粒的平均粒度 ε1－粘附层的孔隙率 无核小球的形成机理 当细粒物料表面达到最大分子水后，继续加水润湿，颗粒表面裹上一层水膜，颗粒彼此有许多点接触，由于水膜的表面张力作用，在两个颗粒连接桥间便形成液体桥键，使颗粒连接在一起。 颗粒在制粒机内通过运动，形成了疏松的聚集体，液体桥键使各个颗粒呈网状地保持在一起，其中保留了大量的孔隙，液体填充率仅20%左右。 机械力的作用和增加水分的情况下，聚集体粒子发生重新排列，部分孔隙被水充填，液体倾向融合，形成连续水网，聚集体为蜂窝状毛细水所连接，孔隙体积减小，形成坚实稳定的球核。 球核在机械力的作用下，使颗粒彼此靠拢，所有孔隙被水充满，球核内蜂窝毛细水逐渐过渡到毛细管水，在球核外围气孔上形成弯月面，由于毛细力的作用将颗粒保持在一起。 球核进一步被压密，毛细管形状和尺寸改变，使过剩毛细水被挤到球核表面并均匀地裹住球核。这样表面过湿的球核，滚动时粘上一层润湿程度较低的物料，使核长大成球粒，多次重复的直到球核中颗粒间的摩擦力比滚动成型时的机械压密作用力大时为止。 无核小球的形成一般来说是成层长大的，但水分过湿时也不排除少量的聚结形式。 10.3.2 压制成型机理 压制成型是在一定压力下，使细粒物料在型模中受压后成为具有确定形状与尺寸、一定密度和强度的成型方法。 1)压制成型过程中的“拱桥效应”? 定义 “拱桥效应”：在模型内自由松装的细粒物料，在无外力情况下，是依靠颗粒之间的摩擦力和机械咬合，而相互搭接，在颗粒间形成大的孔隙的现象。 特点 颗粒间仅存在简单的面、线、点接触，具有不稳定性和流动性，处于暂时平衡状态。 当向颗粒上稍施外力时，使“拱桥效应”遭到破坏，则颗粒向着自己有利方向发生位移，产生重新排列，导致颗粒间接触面积增大，孔隙度减少。 颗粒粉末位移的形式 移近（a） 分离（b） 滑动（c） 转动（d） 嵌入（e） 细粒物料变形类别 弹性变形 固体颗粒除去外力后可以恢复原状的变形。 塑性变形 具塑性的固体颗粒除去外力后不能恢复原状的变形为塑性变形，且物料塑性愈大则变形愈大；塑性变形程度随压力增大而增加。 脆性断裂