助磨劑是一種化學添加劑,在粉體的粉磨過程中摻入少量或微量的這種添加劑即可提高粉磨效率。助磨劑的作用就是消除或降低阻礙粉磨過程正常進行出現的各種現象在粉體粉磨過程中,會產生各種阻礙粉體顆粒進一步破碎的各種現象。
一、阻礙粉體超細粉碎的原因主要有:
1、細顆粒粘附在研磨介質、部件所形成的包裹層及覆蓋層。使得粉碎設備的研磨、破碎能力大幅下降。
2、經過粉碎的超細粉體顆粒表面能大幅提高,顆粒表面的原子或者原子團的價鍵處于不完全飽和狀態。顆粒團聚為大顆粒,粉碎研磨設備的輸出功很大一部分消耗在打破粉體的團聚——再團聚——打破團聚的無效研磨破碎循環過程。
3、靜電作用:磨機內的細微顆粒在粉磨力周期性作用下,產生游離電荷或自由價鍵,使顆粒帶有正負電荷,產生靜電力團聚問題。
4、機械外力沖擊、壓迫使得已經被研磨破碎的粉體顆粒層被夯實結塊,粘附在研磨體、襯板上不能及時脫離。
以上幾種現象會大幅降低粉碎效率,致使產量下降,耗電量上升。為此人們根據產生現象的原因,有針對性地選擇相應的化學物質,在粉磨的過程中適量加入來起到助磨劑作用,改善粉碎、研磨設備內部的粉碎、研磨環境,提高粉碎效率。
二、助磨劑能夠改善粉碎、研磨效率的機理
1、薄膜效應
用作助磨劑的表面活性分子,在磨細的顆粒表面形成一單分子吸附薄膜,從而減少了細顆粒間的聚集及細顆粒與研磨介質何部件間的粘糊,提高了粉碎效率。一般情況下,使用非離子型表面活性劑的助磨作用好于離子型(包括陰離子型和陽離子型等)表面活性劑,這是因為非離子型表面活性劑本身不帶極性,沒有選擇性吸附的功能,不論細顆粒表面的不飽和價鍵的極性如何,均比陰、陽離子型表面活性劑更容易形成單分子吸收薄膜。
2、提高顆粒流動性、降低粉體顆粒表面強度及硬度
助磨劑吸附于顆粒表面時,引起顆粒表面特性的許多變化,物質的表面硬度以及強度發生了改變,隨著物質表面吸附量的增加,耐磨力下降。助磨劑可以提供外來離子或分子去滿足斷開面上未飽和電價鍵,消除或減弱聚集的趨勢、阻止斷裂面的復合。沒有了團聚,用于粉碎團聚起來的粒子的能量可以用粉碎單個顆粒,使顆粒達到更細的狀態。引力減小,使得顆粒具有更好的分散性,從而使流動性增加,提高了粉碎效率。
3、減低顆粒表面能
極性類助磨劑也是表面活性劑,可以有效吸附在顆粒表面,平衡顆粒表面的過剩價鍵和電荷,可以屏蔽顆粒之間的附聚力或降低顆粒上裂紋的表面自由能,因此可以防止顆粒的聚集及顆粒本身裂紋的愈合,由此起著削弱固體的強度并提高物料的分散性,減硬防止團聚的作用,有利于粉碎進行。
4、粉體分散效應
研磨介質對這些剛斷裂的顆粒的撞擊作用,既可使顆粒產生新的斷裂,也可使顆粒壓緊成片、成餅。如果有助磨劑存在,助磨劑就能迅速地提供外來離子或分子去滿足斷開面上未飽和的電價鍵,消除或減弱顆粒與顆粒、顆粒與研磨介質間的聚集和粘附,提高粉體的流動性,縮短物料在磨機內的停留時間。
小結:物料本身固有的裂縫和結構上的缺陷是物料被粉碎的基本條件。固體物料在粉碎過程中,如果不加助磨劑,磨細到幾十微米以下時,粉體的比表面積很大,系統有很大的表面能處于熱力學不穩定狀態。當在粉碎過程中有顆粒離子鍵斷裂,帶正負電荷的粒子也會產生團聚。顆粒處于難以進一步的粉碎狀態,即所謂的“質量均勻”狀態時,加入表面活性物質,在消除顆粒表面能,首先消除顆粒因自身釋放表面能引起的團聚,進一步防止顆粒表面能的形成、顆粒呈良好分散狀態,同時活性化學物質進入顆粒裂縫,使其擴展加大易于粉碎。助磨劑就成為粉碎過程中提高粉碎效率的關鍵因素。如果在粉碎過程中摻加了助磨劑,助磨劑分子會自動吸附到分子表面,降低表面能,屏蔽顆粒上的電荷,阻止小粒子的團聚,增加物料的流動性,強化了粉碎效率。
(粉體圈 作者:梧桐)
作者:粉體圈
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