ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Порошкообразные твердые тела из "Физическая химия вяжущих материалов" При диспергировании твердых тел с минимальной влажностью образующаяся система представляет собой порошкообразный материал. Так получают сырьевую муку при сухом способе производства, а также готовые вяжущие материалы (цемент, молотая известь, алебастр и т. д.). [c.291] Физико-химические свойства порошкообразных твердых тел. Зерновой состав обжигаемого в цементных печах материала меняется в широких пределах. Компактные твердые тела в виде блоков размером в несколько десятков сантиметров применяют при промышленном осуществлении некоторых реакций типа твердое тело — газ, например при получении извести обжигом известняка. [c.291] Расшифровка истинной структуры порошка или суспензии является нелегкой задачей. Наиболее простое строение имеют сухие порошки. В этом случае поверхность твердых частиц покрыта адсорбционным слоем молекул из окружающей среды. Частицы могут находиться в контакте между собой, а в порах между частицами находятся свободные молекулы газа. Если через слой порошка под давлением продувать воздух, то прослойки газа между частицами увеличиваются, контакты частиц могут исчезнуть, а сама смесь воздуха с пылеобразными частицами приобретает текучесть и может сжатым воздухом перемещаться на значительные расстояния. Такой аэротранспорт принят для транспортирования цемента на многих заводах. Его можно применить и для тонкоизмельченного гипса, извести, магнезита и т. д. [c.291] В случае сухого помола с ПАВ на поверхности твердых частиц образуется адсорбционный слой молекул ПАВ, в остальном структура таких порошков аналогична рассмотренной выше. [c.291] Вследствие анизотропии кристаллов в процессе реакции форма частиц должна изменяться, однако проследить это непосредственно и точно учесть в большинстве случаев не удается. Поэтому приближенно принимают, что кристаллы изменяются гомотектично, т. е. сохраняется геометрическое подобие. [c.292] Наконец, даже у порошков, полученных кристаллизацией, поверхности граней не являются идеальными плоскостями, они более или менее шероховаты. Это не только увеличивает фактическую площадь поверхности, но и влияет на плотность упаковки зерен в объеме, занимаемом порошком. [c.292] Гранулометрическое распределение. Создать монодисперсные порошки весьма трудно, они обычно полидисперсны. Распределение частиц порошка по размерам можно отразить различными способами при помощи интегральных и дифференицаль-ных кривых гранулометрического распределения или же в аналитическом виде — функциями распределения. В этих слу 1аях речь идет о представлении в удобном (наглядном) виде результатов опытного исследования порошков, которое может быть выполнено различными способами. Совокупность методов определения гранулометрического распределения называется гранулометрическим анализом. [c.292] Интегральную гранулометрическую кривую 2 строят на основании дифференциальной кривой таким образом, чтобы ордината для данного значения щ отвечала бы площади под дифференциальной кривой в пределах от нуля до а,-. [c.294] Насыпная масса и пористость п о р о ш к о в. Даже в идеализированном случае наиболее плотной упаковки шаров в занятом ими сосуде остается незаполненным 26% объема. Райс опытным путем установил, что при насыпании подшипниковых шариков без утряски незаполненным остается до 35% объема. Известно несколько типов многогранников, при закономерном расположении которых степень заполнения объема может составить 100%), к ним относятся, в частности, кубы. [c.294] Для характеристики порошкообразных веществ широко используют-понятие насыпная масса, под которым понимают массу единицы объема, занятого порошком. Насыпная масса является функцией размера и формы частиц, степени шероховатости их поверхности и гранулометрического состава. При прочих равных условиях насыпная масса данного вещества выше у полидисперсных препаратов. Насыпная масса — это не строго определенная величина, она зависит от способа уплотнения порошка, насыпная масса свободно насыпанного препарата возрастает при встряхивании, ударном воздействии и прессовании порошка. В тех случаях, для которых насыпная масса или связанная с ней пористость засыпки имеют большое значение, например при изготовлении литейных форм и подготовке шихт для проведения реакций между твердыми фазами, уплотнейие производят со строгой регламентацией условий засыпки. [c.294] Поверхность контакта. Частицы порошка, находящегося в сосуде (или лежащего на плоскости), образуют определенную структуру поскольку пористость обычно превышает 50 /о (частицы занимают менее половины объема порошка), они оказываются как бы взвешенными в пространстве, поддерживаясь в этом состоянии за счет опоры на соседние частицы. Обычно для упрощения задачи считают частицы шарообразными, известно, что при наиболее плотных упаковках шаров одинаковой величины каждый из них касается двенадцати соседних. [c.295] Если бы смеси двух порошкообразных реагентов вели себя, как геометрические тела, то очевидно, что реагенты могли бы взаимодействовать только через газовую фазу такая точка зрения долгое время была господствующей. [c.295] Общие затраты энергии, приложенной к твердому телу для его разрушения, складываются из затрат на образование в нем обратимых (упругих) деформаций, необратимых (пластичных) деформаций (дислокаций), преодоление сил сцепления между частицами твердого тела (разрушение решетки), аморфизацию приповерхностного слоя частиц, преодоление сил трения между частицами, а также компенсацию энергии на самозалечивание микротрещин и агрегацию частиц. При грубом измельчении, когда прирост свободной поверхности твердого тела невелик, затраты энергии на деформируемый материал определяются объемом этого материала. [c.296] Агломерационная способность порошкообразных материалов. [c.297] Движущей силой агломерации является стремление дисперсной системы уменьшить свою поверхностную энергию Гиббса и перейти к более устойчивому состоянию. Но если при адсорбции молекул извне поверхностная энергия системы уменьшается вследствие понижения удельной энергии Гиббса, то в рассматриваемом случае основной причиной понижения поверхностной энергии системы является уменьшение свободной поверхности зерен за счет возникновения контактов между ними. Поэтому агломерация возникает самопроизвольно, обусловливая слипание частиц друг с другом при хранении материалов и налипание их на мелющие тела. Очевидно, что с увеличением значения а (зависимости от природы вещества, строения его кристаллической решетки) и увеличением свободной поверхности 5 твердой фазы дисперсной системы сильнее выражена тенденция порошка к агломерации. [c.298] На прочность агломератов оказывает влияние ряд факторов, из которых важнейшими являются число (площадь) контактов между зернами системы и прочность этих контактов. Очевидно, что площадь контактов 5конт пропорциональна общей площади 5 порошкообразной системы. Кроме того, 5коят зависит от формы частиц, их относительной ориентации, плотности упаковки, обусловленной приложенным к системе усилием (давлением). Очевидно, что сферические частицы образуют наименьшее число контактов, пористость (пустотность) системы в таком случае наибольшая. Частицы же неправильной формы, особенно игольчатые, волокнистые, с шероховатостями и выступами создают значительно большее число контактов. Плотность упаковки частиц определяется в значительной степени гранулометрией порошка. В монодисперсных системах плотность контактов между зернами меньше, чем в полидисперсных, так как во втором случае пустоты между крупными зернами заполняются более мелкими частицами. Таким образом, чем меньше пористость порошка и плотнее его упаковка, тем больше контактов между зернами порошка. При прессовании число таких контактов еще более увеличивается, а прочность прессовки возрастает. [c.298] Пористость большинства реальных промышленных порошков в насыпном состоянии составляет 50—80%, в прессованном состоянии не ниже 18—20%. Под пористостью в данном случае понимается объем пустот между зернами порошка, выраженный в процентах к общему объему дисперсной системы. [c.298] Среднее расстояние между соседними зернами в порошке составляет в среднем около 1,2—1,5 диаметра зерен. Поверхность контактов частиц порошка в насыпном состоянии составляет тысячные доли процента общей их площади, а в прессованном состоянии даже при пористости около 10% — менее 50—60% общей площади. [c.298] В ряде случаев агломерация порошков при наличии в системе влаги усиливается за счет образования на поверхности зерен продуктов взаимодействия твердого тела с влагой, являющихся как бы склеивающими мостиками между зернами. [c.301] Особой разновидностью агломерации является образование конгломератов за счет притяжения друг к другу заряженных частичек. Это происходит, например, при осаждении в электрофильтрах мелкой пыли, частицам которой специально сообщают определенные заряды. [c.301] Вернуться к основной статье