Порошки

 

Порошки - це вільнодисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем та твердою дисперсною фазою, яка складається з частинок розміром від 10^-8 до 10^{-4 м. Порошки, це як правило полідисперсні системи.}

Залежно від властивостей матеріалу, призначення та економічної доцільності порошки одержують різними методами, які поділяють на фізико-механічні та фізико-хімічні.

Фізико-механічні методи одержання порошків основані на процесах подрібнення твердих матеріалів.

В основі фізико-хімічних методів виробництва порошків лежать процеси окиснення, відновлення, електролізу та інші, тому хімічний склад вихідних матеріалів і порошків не однаковий.

Газове дисперсійне середовище та висока концентрація твердих частинок надають порошкам властивості сипучих матеріалів. Оскільки між частинками порошку площа контакту є малою, тому в системі є канали та пустоти і порошки мають капілярну структуру.

Розміри частинок порошків змінюються в широкому інтервалі і залежно від них порошки поділяють на:

- пісок (діаметр частинок 20∙10^-3-10^-5 м);

- пил (діаметр частинок 2∙10^-5-10^-6 м);

- пудра (діаметр менше 2∙10^-6 м).

Порошки характеризуються такими властивостями, як: насипна густина, здатність до злипання та змочування, сипучість (текучість), гігроскопічність, абразивність, питома електрична провідність, горючість та вибуховість.

Насипна густина - це маса одиниці об’єму порошку, вільно насипаного в яку-небудь ємність.

Здатність до злипання - це здатність частинок порошку до утворення агрегатів. Ця властивість зумовлена когезійною взаємодією частинок порошку одна з одною.

Сипучістю називають рухливість частинок порошку відносно одна одної і здатність переміщатися під дією зовнішніх сил. Сипучість залежить від розмірів частинок, вологості та ступеня ущільнення.

Текучість порошку дуже подібна до сипучості. Як і сипучість, текучість порошку залежить від характеру контакту між частинками порошку. На величину текучості впливає густина, розмір та форма частинок, стан їх поверхні, вологість.

Гігроскопічність та змочування порошків - це здатність порошку поглинати вологу з навколишнього середовища. Поглинання вологи призводить до зміни багатьох властивостей порошку. Гігроскопічність зумовлена розчинністю порошку у воді, але вона притаманна і деяким нерозчинним у воді порошкам. У цьому випадку поглинання вологи відбувається спочатку як адсорбція молекул води поверхнею частинок, а потім, як капілярна конденсація в твердих пористих тілах. Для того, щоб відбувалися ці процеси, поверхня частинок порошку повинна бути гідрофільною.

Вміст вологи в матеріалі виражають величинами вологості та вологовмісту. Вологістю називають відношення маси вологи в матеріалі до всієї маси матеріалу (сухої речовини разом з вологою). Вологовміст - це відношення маси вологи в матеріалі до маси абсолютно сухої речовини.

Гігроскопічність порошку можна зменшувати або збільшувати шляхом обробки його поверхнево-активними речовинами.

Змочування твердих частинок порошку рідиною відбувається в тому випадку, коли воно призводить до зниження поверхневої енергії системи. Процес змочування є наслідком взаємодії молекул на межі розподілу трьох фаз: рідкої, твердої та газової. Наявність або відсутність змочування залежить від співвідношення сил когезії та адгезії.

Абразивні властивості порошків та пилу характеризується твердістю частинок, їх формою, розмірами та густиною.

Електрична провідність порошків характеризується величиною питомого електричного опору (R_num). Залежно від значення (R_num) порошки поділяють на три групи: добре провідні, середньо провідні і мало провідні. Електрична провідність порошків залежить від вологості, температури, хімічного складу, розміру та густини пакування частинок.

Горючість та вибуховість порошків та пилу характеризуються такими параметрами, як температура самозаймання в шарі порошку, температура спалаху, максимальний тиск вибуху, мінімальний вибухонебезпечний вміст кисню (окисника) в пилу та ін. Вказані характеристики не є константами речовини, оскільки залежать від умов тепловідводу, параметрів утвореної хмари газової зависі, подачі окисника і визначаються експериментально.

Дуже важливою характеристикою порошків є здатність до гранулювання. Гранулюванням називають процес утворення в порошкоподібній масі гранул кулеподібної або циліндричної форми, більш або менш однакових за величиною. Цей процес може відбуватися самочинно, оскільки при цьому зменшується поверхнева енергія Гіббса.

Гранулювання широко використовується в технології виробництва порошкоподібних продуктів. Гранульовані продукти менше розпилюються та злежуються, більш стійкі при зберіганні, їх зручно фасувати та дозувати.