Czynniki wpływające na efektywne nawilżanie proszku w procesie mieszania

Cząsteczka wody ma charakter dipolowy. Posiada specjalne właściwości zwilżające i rozpuszczające. Gdy proszek jest zwilżony wodą, cząsteczki chcą się skleić. Woda jest często stosowanym środkiem wiążącym w procesach aglomeracji.

Proszki są zwilżane cieczami w prawie wszystkich obszarach przemysłu przetwórstwa towarów masowych.

Proces ten wydaje się banalny. Czasami wyniki nawilżania są niezadowalające. Mogą tworzyć się grudki, ciecz może nie być jednorodnie rozprowadzana lub materiał sypki może mieć słabe właściwości płynięcia.

Jak gładka jest powierzchnia proszku? Jaka jest kapilarność proszku?

Typowe objawy różnych płynów to przede wszystkim:

a. Niskie napięcie powierzchniowe
b. Wysokie napięcie powierzchniowe
c. Ciecz cofająca się
d. Zaawansowana płynność
e. Ciecz jest wtryskiwana do obszaru turbulencji wirnika (dysza jednoprzepływowa).
f. Ciecz jest rozpylana mikrodrobno, a proszek jest fluidyzowany (dysza dwuskładnikowa).

Różne przejawy płynów

Niskie napięcie powierzchniowe

Wysokie napięcie powierzchniowe

c. Ciecz cofająca się d. Zaawansowana płynność

e. Ciecz jest wtryskiwana do obszaru turbulencji wirnika (dysza jednoprzepływowa). f. Ciecz jest rozpylana mikrodrobno, a proszek jest fluidyzowany (dysza dwuskładnikowa).

Kapilarność proszku i napięcie powierzchniowe cieczy

Jeśli napięcie powierzchniowe cieczy jest niskie (a), wówczas ciecz chce spontanicznie zwilżyć powierzchnię ciała stałego. Następnie penetrowane są również naczynia włosowate (5) cząsteczki. Im wyższe (b) napięcie powierzchniowe cieczy, tym mniej cieczy chce przeniknąć do naczyń włosowatych cząstek. To samo dotyczy pustych przestrzeni w mieszaninie proszków. Jeśli napięcie powierzchniowe jest wysokie, dystrybucja cieczy w proszku jest możliwa tylko wtedy, gdy ciecz i cząstki są intensywnie mieszane i pocierane.

Przekrój dwóch cząstek z otwartymi i zamkniętymi porami

Jednorodne zwilżanie proszku nie jest trywialne.

W stanie suchym (1) proszek występuje w postaci dyspersji ciała stałego i powietrza. Wnęki między cząsteczkami są nierówne i stale zmieniają się podczas mieszania. Jeśli do ruchomej mieszanki zostanie wlana ciecz, powietrze musi zostać wyparte z zagłębień. Ciecz jest rozprowadzana jako cienka warstwa cieczy wokół każdej pojedynczej cząstki. Jest ona nazywana warstwą adsorpcyjną (1). Zaadsorbowana ciecz mocno przylega i może być usunięta tylko termicznie. Jeśli zawartość cieczy wzrasta podczas mieszania , ciecz zbiera się w punktach styku cząstek w tak zwanych mostkach i (2) klinach. "Płyn klinowy" może wiązać cząsteczki razem. Pozwala to na rozpoczęcie aglomeracji(granulacji akumulacyjnej). Wraz ze wzrostem zawartości cieczy, większe wolne przestrzenie (3) między cząstkami stałymi są wypełniane cieczą. Gdy wszystkie kapilary utworzone przez układ cząstek zostaną wypełnione cieczą, (4) następuje nasycenie. Materiał sypki staje się zawiesiną.

Jeśli napięcie powierzchniowe cieczy jest niskie, a powinowactwo między cieczą a ciałem stałym jest szczególnie wysokie, może nastąpić tak zwana absorpcja błyskawiczna. Dostępna ciecz jest natychmiast wchłaniana przez ciało stałe. Często prowadzi to do powstawania niepożądanych aglomeratów. Jednak długotrwały proces mieszania nie jest w stanie poprawić dystrybucji cieczy. W przypadku wysokiego powinowactwa między proszkiem a cieczą, ciecz powinna być dodawana (jak pokazano na rysunku f) w stałym wolnym tempie, dozowana i rozpylana podczas mieszania. Natryskiwanie poniżej poziomu materiału sypkiego zwykle poprawia samooczyszczanie mieszalnika.

System cząstek, który jest zwilżany podczas mieszania

Różne procesy zwilżania można przetestować w centrum technicznym amixon®.

W dzisiejszych czasach łatwo jest analizować właściwości cieczy i ciał stałych. Czy nadal właściwe jest przeprowadzanie praktycznych testów mieszania w mieszalnikach?

W rzeczywistości możemy teraz szybko i dokładnie analizować właściwości cieczy i proszków. Niestety, systemy dyspersyjne składające się z różnych proszków są zbyt złożone, aby symulować ich mieszanie lub nawet nawilżanie. W dającej się przewidzieć przyszłości wysiłek obliczeniowy będzie znacznie droższy niż test praktyczny.

W amixon^® centrum technicznym niemal codziennie stosuje się szeroką gamę procesów zwilżania. Chętnie zademonstrujemy te procesy przy użyciu oryginalnych produktów i pokażemy, jak wyglądają i przepływają zwilżone proszki.

Lanca spryskująca ze specjalną dyszą

Przyłącze sanitarne w komorze mieszania dla różnych dysz cieczy

Wirnik tnący, który obraca się z dużą prędkością, wiruje proszek.

Nawilżanie proszku może prowadzić do niepożądanego zabrudzenia mieszalnika

W zależności od lepkości i kleistości cieczy może wystąpić niepożądana adhezja. Mogą one tworzyć się na ścianach lub na narzędziach mieszających.

Z reguły korzystne jest, gdy komora mieszania ma wysoki poziom napełnienia. Składniki suchego proszku powinny zostać napełnione w pierwszej kolejności. Mieszanie składników proszku jest wstępnym etapem zwilżania. Sposób dodawania płynnego materiału ma ogromne znaczenie. Należy unikać dużych różnic stężeń. amixon® wykorzystuje lance do dodawania cieczy, które wystają do dolnej części komory mieszania. Strumień objętości dodawanej cieczy powinien opierać się na dwóch parametrach:

Zdolność adsorpcyjna proszku
Prędkość narzędzi mieszających. Im szybciej proszek przepływa, tym bardziej równomiernie ciecz jest rozprowadzana w proszku.

Za wszelką cenę należy unikać osadzania się i przywierania substancji płynnych. Powinny być tolerowane tylko w wyjątkowych przypadkach, ponieważ mogą powodować poważne problemy:

Produkt końcowy nie zawiera dokładnie tych płynnych składników, które zanieczyszczają mieszalnik.
Nagromadzenie może zwiększać się z każdą partią. Mogą one rozpuścić się podczas mieszania i zanieczyścić mieszankę w niekontrolowany sposób.
Kleje zwiększają tarcie podczas mieszania. Mieszanka jest podgrzewana w sposób niezamierzony.
Silnie przylegające zbrylenia mogą blokować narzędzia mieszające.

Najlepszą metodę dodawania płynu podczas mieszania można określić na podstawie testów w centrum technicznym amixon®.

Powrót