¿Conoces el secreto de la fluidez de los polvos superfinos?

Polvo No es una sola partícula, sino una mezcla de partículas de diferentes formas y tamaños. El polvo desempeña un papel fundamental en las industrias farmacéutica, alimentaria y química. Generalmente, se refiere a un sistema disperso compuesto por partículas sólidas y huecos. El tamaño de partícula suele ser inferior a 1000 μm. En ingeniería, los materiales que se presentan en forma de polvo fino en condiciones normales se denominan polvos. Polvos superfinos Poseen propiedades físicas únicas, como fluidez, higroscopicidad, rellenabilidad, cohesión, carga, alta superficie específica y baja densidad aparente. La fluidez es fundamental para la ingeniería de polvos y conecta las propiedades de las partículas con las operaciones unitarias en la tecnología de polvos, como el almacenamiento, la alimentación, el transporte y la mezcla.

Factores que afectan la fluidez del polvo

Las propiedades de la propia sustancia (como el tamaño de las partículas, la forma, el estado de la superficie, la densidad, etc.) y la temperatura y la humedad del entorno determinan la fluidez de los polvos superfinos.

Granularidad

El tamaño de partícula se refiere a la dimensión lineal que ocupan las partículas en el espacio. La distribución del tamaño de partícula se refiere al porcentaje de partículas dentro de un rango de tamaño determinado en relación con la cantidad total. Un tamaño de partícula menor aumenta la superficie específica, lo que intensifica las fuerzas moleculares y electrostáticas que afectan el flujo del polvo. Un tamaño de partícula menor aumenta la tendencia a la adsorción, la aglomeración y la cohesión, lo que resulta en un mayor ángulo de reposo y una menor fluidez. Además, las partículas más pequeñas son más propensas a formar un empaquetamiento denso, lo que reduce la permeabilidad, aumenta la compresibilidad y empeora la fluidez.

Forma

Incluso con el mismo tamaño de partícula, los polvos superfinos con diferentes formas presentan distinta fluidez. Las partículas esféricas presentan la mejor fluidez debido a su área de contacto mínima. Las partículas escamosas o ramificadas, con numerosos puntos de contacto planos y fuerzas de cizallamiento irregulares entre ellas, presentan baja fluidez.

Interacción polvo-partícula

La fricción y la cohesión entre partículas afectan la fluidez del polvo. Para diferentes tamaños y formas de partículas, la fricción y la cohesión influyen en la fluidez de forma distinta. En partículas más grandes, las fuerzas de cohesión son mucho menores que las fuerzas de volumen, por lo que la fluidez depende principalmente de la forma de la partícula. Los polvos con superficies rugosas o formas irregulares suelen presentar baja fluidez. En partículas más pequeñas, las fuerzas de cohesión predominan sobre las fuerzas de volumen, por lo que la fluidez depende principalmente de la cohesión.

Temperatura

A medida que aumenta la temperatura, la fluidez del polvo aumenta inicialmente y luego disminuye. A bajas temperaturas, la densidad de las partículas aumenta con la temperatura. Sin embargo, a temperaturas muy altas, la adhesión del polvo aumenta debido a los efectos del calor.

Humedad

Generalmente, cuando el contenido de humedad del polvo es bajo, la superficie adsorbe agua y esta agua adsorbida tiene poco efecto en la fluidez.
A medida que aumenta la humedad, se forma una fina capa de agua alrededor del agua adsorbida, lo que dificulta el movimiento relativo de las partículas y restringe el flujo general. Cuando la humedad supera el límite máximo de agua ligada molecularmente, la fluidez del polvo disminuye e incluso puede perderse.

Métodos para mejorar la fluidez del polvo

Modificación de la superficie del polvo

La tecnología de modificación es un proceso que altera las propiedades fisicoquímicas de las superficies o interfaces del polvo, como la estructura atómica de la superficie, los grupos funcionales, la polaridad y las propiedades de carga, para mejorar el rendimiento del polvo.

La tecnología de modificación física altera principalmente la morfología y el tamaño de las partículas de polvo mediante métodos como la molienda conjunta y el recubrimiento de superficies. Este recubrimiento, también conocido como estratificación o tecnología de recubrimiento, conecta los modificadores a las partículas de polvo mediante métodos físicos o fuerzas de van der Waals, sin desencadenar reacciones químicas. Los modificadores comunes incluyen dispersantes y surfactantes, y los métodos típicos incluyen molienda mecánica, mezcla y deposición de polvo.
La modificación química implica el uso de reacciones químicas entre modificadores y partículas de polvo para modificar eficazmente sus propiedades. Este método está ampliamente investigado en campos como los ingredientes alimentarios y la medicina tradicional china.

Solicitud de transportista

Al seleccionar los portadores o coadyuvantes de flujo adecuados según las propiedades del polvo, se puede mejorar la higroscopicidad y la fluidez. Añadir la cantidad correcta de coadyuvante de flujo al polvo permite que este se adhiera a la superficie, suavizando las zonas rugosas.
Esto reduce la fricción entre partículas, lo que mejora en cierta medida la fluidez. Las propiedades del portador pueden ajustarse para corregir los defectos de un único portador o coadyuvante de fluidez.

Conclusión

El polvo es un conjunto de numerosas partículas sólidas individuales, una forma especial de sólido. La fluidez es un parámetro clave del polvo, de interés común en diversas industrias, que afecta directamente la eficiencia de la producción y la calidad del producto. Medir y mejorar la fluidez del polvo es crucial para los procesos de producción, el transporte, el almacenamiento, el llenado, el moldeado y el pesaje de productos en polvo.

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