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无机化合物结块和防结块研究进展

综述

无机化合物结块和防结块研究进展

张亨

(锦西化工研究院,葫芦岛市125001)

摘要综述了无机化合物结块机理,影响结块的因素、防结块方法和

防结块剂种类等,例举了某些无机化合物的防结块方法,并对防结块剂应

用研究提出看法。

关键词无机化合物结块防结块

大部分无机化合物存在结块问题,对贮存、运输、使用、加工等带

来很大不便。结块性[1]是物质从松散状态转变为团块的一种性质,这种

转变对结晶物质或无定形物质都可能存在。1结块机理

经对物质颗粒表面使用电镜和X光衍射技术进行观察和研究,目前

公认的是晶体桥连理论和毛细管吸附理论,由Gamondes[2]

于1977年提出。晶体桥连理论的观点是由于自身和外界条件的变

化,粉体内包含的水分促使粉体表面溶解、再结晶,从而在粉体孔隙处形

成晶桥。随着时间的推移,这些结晶又彼此结合,逐渐形成巨大的团块。

毛细管吸附理论认为:粉体间毛细管吸附力的存在,使粉体间饱和蒸汽压

增加,促使粉体及其表面溶解形成饱和或过饱和液滴,进一步重结晶,颗粒

间形成接触面,最后粘结成团块。毛细管吸附力可用下式表示:

P=2cos/R(1)

式中液体的表面张力;

R弯月面的半径;液体与晶体的接触角。

晶体桥连理论和毛细管吸附理论可以解释许多无机化合物的结块

现象,但原苏联一些学者提出了一种完全不同的结块理论扩散结块机理

[3]。认为无机化合物的结块取决于颗粒形状或颗粒堆积形成的孔道结

构,无机物的离子正是通过这些孔道进行自扩散,在颗粒表面发生某种物

理或化学作用而呈结块现象。Silverberg等人[4]

指出,晶体的交互生长引起颗粒间的粘连,从而发生结块。Thomp-

son[5]曾测量过要破坏2个颗粒的粘连或一个颗粒和一个平面粘连所

需要的力,测量结果和理论计算

值相符。但Thompson不支持晶体桥连理论。认为

无机化合物在贮存过程中发生物理化学反应放出热,因粒子内部水

分再分布使结块增多。我国学者董甲珠[6]

指出,无机物产品带有一定量的水分,这部分水以该化合物饱和溶液

存在于晶体表面,当某种原因使饱和溶液变成过饱和溶液时,在晶体表面

就会生成新的结晶,把相邻的晶核联结在一起。2结块的影响因素21

自身因素

影响结块的自身因素主要为化合物化学成分、结晶形式、颗粒大

小和其中含水量。

无机化合物主要化学成分和某些杂质对其结块有影响。某些易溶

于水的物质,吸湿性越强越容易结块。其中杂质对结块可起到抑制剂的

作用。无机化合物含水是促使其结块的最重要因素。结块率(c)与含水

量(M)的关系如图1。含水量Mo,不结块;含水量为M1,结块率最大;含

水量M1,有可见溶液出现。实际使用时,可用直线c=a(M-Mo)表

示,Mo代表含水量的临界值,低于临

界值不会结块。

某些无机化合物(如硝酸铵等)有多种不同的结

晶形式,经过几次反复相变,固体粒子会破碎,变成

收稿日期:20000213

22张亨无机化合物结块和防结块研究进展综述

细粉,这是由相变引起粒子结块的原因。无机盐结晶粒度愈大,比表

面积愈小,反之颗粒愈小比表面积愈大。比表面积愈大,越易吸潮,因此结

晶粒度越小,越易吸潮结块。22外界条件

影响结块的外界条件主要包括外界湿度、贮存温度、压力和时间

等。

各种水溶性无机化合物,均有最大相对湿度,达到最大相对湿度时,该

化合物必然吸湿,称为临界相对湿度。高于临界相对湿度时,无机化合物

吸水,直至潮解形成饱和溶液;低于临界相对湿度时,饱和溶液会蒸发,析

出结晶物质。

温度对无机化合物结块也有影响。若其他条件不变,仅是温度升高,

则使对结块产生影响的化学反应速度增快。研究发现,测量结块的收缩

率较简单。总收缩率(h)和温度(T)的关系式:

h-ho=a(T-To)n

式中a、To、n均为常数;

ho为校正系数。