粉體就是大量固體粒子的集合體，而且在集合體的粒子間存在著適當(dāng)?shù)淖饔昧Α７垠w由一個(gè)個(gè)固體粒子所組成，它具有固體的許多屬性。與固體的不同點(diǎn)在于在少許外力的作用下呈現(xiàn)出固體所不具備的流動(dòng)性和變形。各個(gè)工業(yè)部門對(duì)粉體的粒徑要求不同，可以從幾毫米到幾十埃。材料成為粉體時(shí)具有以下特征：能控制物性的方向性；即使是固體也具有一定的流動(dòng)性；在流動(dòng)極限附近流動(dòng)性的變化較大；能在固體狀態(tài)下混合；離散集合是可逆的；具有塑性，可加工成型；具有化學(xué)活性。

粉體技術(shù)既屬于傳統(tǒng)原材料的加工，也是現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)基石，已廣泛應(yīng)用到建材、機(jī)械、能源、塑料、橡膠、礦山、冶金、醫(yī)藥、食品、飼料、農(nóng)藥、化肥、造紙、資源再生、生物工程、環(huán)境工程、電子信息、航空航天、交通運(yùn)輸?shù)葞缀鯂?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域。隨著材料工程、化學(xué)工程、信息工程、生物工程、環(huán)境工程的相互交融促進(jìn)，功能粉體材料和粉體技術(shù)已成為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要支撐，既有加工業(yè)的實(shí)用性，又有科學(xué)探索的前瞻性的綜合性學(xué)科。根據(jù)粉體的特性有目的地對(duì)生產(chǎn)所用原料進(jìn)行粉體的制備和粉體性能的調(diào)控、處理，是獲得性能優(yōu)良的材料的前提。

粉體流動(dòng)性測(cè)試

粉體的流動(dòng)性對(duì)粉體的生產(chǎn)工藝、傳輸、儲(chǔ)存、裝填以及不同成分的混合、顆粒、片裝、散裝等等的成型及裝量有著重要的意義。在煤粉、水泥、砂石等領(lǐng)域，粉體流動(dòng)性得到深入的研究，其應(yīng)用也非常廣泛，而在一些新型材料中，流動(dòng)性的研究還很不夠，大部分研究者僅以安息角、休止角、卡爾指數(shù)等來評(píng)價(jià)粉體的流動(dòng)性，事實(shí)上粉體的流動(dòng)性隨粒子的形狀、大小、含水量、表面狀態(tài)、密度、空隙率、生產(chǎn)工藝等因素的不同而有明顯的差異，再加上粉粒之間的內(nèi)摩擦力、黏附力、靜電力等等的復(fù)雜關(guān)系，使得粉體流動(dòng)性無法用單一的物理量來表征，安息角等不能完整的描述散料的流動(dòng)性能。

事實(shí)上，有關(guān)粉體流動(dòng)性的測(cè)量在方法上已經(jīng)有Jenike以粉體力學(xué)理論為基礎(chǔ)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和深入的理論研究，提出了粉體的連續(xù)介質(zhì)粉體模型，并發(fā)展了流動(dòng)～不流動(dòng)的判據(jù)，創(chuàng)建了一套科學(xué)地表示散狀物料流動(dòng)性能的指標(biāo)，歸納了一整套表示料倉(cāng)內(nèi)粉體流動(dòng)性的參數(shù)和料倉(cāng)定量設(shè)計(jì)的方法及理論。有不少學(xué)者指出Carr法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，數(shù)據(jù)的重復(fù)性和可靠性比Jenike法差，在指導(dǎo)工程應(yīng)用方面，如進(jìn)行粉體模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，Carr法更是無能為力，而Jenike法可以依據(jù)相似準(zhǔn)數(shù)指導(dǎo)料倉(cāng)模擬，更全面的反映出粉體的流動(dòng)性能。ASTM據(jù)此制定了有關(guān)粉體測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)，ASTM: D 6128，Standard Test Method for Shear Testing of Bulk Solids Using the Jenike Shear Cell。Jenike剪切法在工業(yè)上有很多的應(yīng)用，但由于其測(cè)量控制和數(shù)據(jù)計(jì)算方法（摩爾圓）有些復(fù)雜，一直沒有商品化的儀器，直到美國(guó)Brookfield公司和英國(guó)University of Greenwich 的Wolfson Centre for Bulk Solids Handling Technology合作，根據(jù)ASTM D 6128，正式向市場(chǎng)推出最新的粉體流動(dòng)測(cè)試儀PFT（POWDER FLOW TESTER），給各涉及粉體研究的各行業(yè)提供了強(qiáng)有力的粉體流動(dòng)測(cè)試工具。PFT按ASTM D6128規(guī)定設(shè)計(jì)，測(cè)量原理是驅(qū)動(dòng)一個(gè)環(huán)形剪切單元的壓縮蓋垂直向下進(jìn)入粉體樣品內(nèi)。粉體樣品有確定的體積，且測(cè)試前應(yīng)測(cè)量樣品的重量。儀器通過一個(gè)校準(zhǔn)好的可上下移動(dòng)負(fù)載單元來控制施加到粉體上的壓實(shí)應(yīng)力，然后環(huán)形剪切單元在特定速度下旋轉(zhuǎn)，粉體對(duì)抗的扭矩力由校準(zhǔn)的扭矩傳感器測(cè)得。

通過PFT測(cè)量得到的粉體流動(dòng)特性可以用來表征粉體流動(dòng)能力。包括以下：

1. 流動(dòng)函數(shù)測(cè)試：測(cè)量?jī)?nèi)部強(qiáng)度、流動(dòng)函數(shù)、內(nèi)部摩擦函數(shù)和松裝密度，用來表征粉末流動(dòng)強(qiáng)度和潛在的拱架/鼠孔結(jié)構(gòu)。

2. 時(shí)間固結(jié)流動(dòng)函數(shù)測(cè)試：測(cè)試的參數(shù)與流動(dòng)函數(shù)類似，表述的是指定的時(shí)間段的靜態(tài)儲(chǔ)存情況。

3. 壁面摩擦測(cè)試：測(cè)量粉體和給定壁面表面的摩擦，測(cè)量松裝密度函數(shù)，用于評(píng)估整體流動(dòng)料斗半角和重力流動(dòng)斜槽角。

4. 松裝密度測(cè)試：測(cè)量粉體的松裝密度曲線。

5．拱架的臨界值，鼠孔的臨界值，各種料斗的半角度計(jì)算。

通過測(cè)試，可以對(duì)粉體的流動(dòng)性進(jìn)行定性和定量的測(cè)試和判斷，同時(shí)對(duì)影響粉體流動(dòng)的因素，包括：顆粒大小、水份含量、溫度、添加劑、容器內(nèi)壁、時(shí)間固結(jié)、壓力等因素進(jìn)行測(cè)量和分析，對(duì)粉體的配方、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度等進(jìn)行不同條件的預(yù)測(cè)，并對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

作者：斯凱力流體工程 丁曉炯