[发明专利]在精细粉末中均匀散布添加剂颗粒的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于将超细(superfine)添加剂颗粒均匀地掺合到精 细粉末(fine powders)中的方法，特别地讲，本发明涉及用于将小部 分的纳米级颗粒均匀地掺合和散布到微米级颗粒中的方法。此外，本 发明还涉及用于将超细流动/流化添加剂掺合到精细粉末尤其是精细 颜料粉末中的方法，以提高精细粉末的可流动性。

背景技术

有很多场合需要将一部分的较小颗粒掺合到较大颗粒中。经常， 当较小颗粒非常小时，它们趋向于自己之间聚团，从而难以将它们均 匀地散布到相对较大颗粒状材料的散料中。然而，在许多情况下，均 匀散布非常重要，因此必须将聚团尽可能多地打开，以将较小颗粒形 成的较大聚团打碎。一个这样的例子是超细粉末覆层，其中纳米级颗 粒需要被添加到精细涂覆粉末中，以提高它们的可流动性，并且在一 些情况下还要向包覆表面添加特殊的特征。

众所周知，粉末随着尺寸变小而变得难以传送，因为强颗粒间力 导致颗粒聚团和粉末粘附。有关精细粉末流化和传送的最重要的理论 是Geldart粉末分类(Geldart，D.，“Types of Gas Fluidization”，《Powder Technology》，Vol.7，1973，285-297)和颗粒间力(Visser，J.，“An invited review-Van der Waals and other Cohesive Forces Affecting Powder Fluidization”，《Powder Technology》，Vol.58，1989，1-10)。在1973 年，位于英格兰的布拉德夫德大学的Geldart教授提出将所有粉末分为 四组，并且用字母A-D将这些组分别表示为可通风的(Aeratable)， 可准备鼓泡的(Bubbly-Ready)，粘附性的(Cohesive)，和不同类型的 (Different，最初命名为可喷动的(Spoutable))(图1)。Geldart A和B 类粉末通常在25-35微米至700-900微米的范围内。这两组都容易被 流化，但A类粉末在流化时具有更大的增加体积的趋势。D类粉末的 尺寸为大约700-900微米至几毫米，并且更适于被喷动而非流化。C 类粉末的尺寸小于大约25-30微米并且非常粘。

C类粉末在经受流化时的典型特性包括聚团和聚丛为填料床，沟 流，甚至完全失流，并且在输送时间歇性中断或堵塞(Zhu，J.， “Fluidization of Fine Powders”，《Advances in Granular Materials： Fundamentals and Applications》，Chapter 10，伦敦：皇家化学研究会， 2003，pp 270-295)。这些特征使得C类粉末非常难以传送。当被用于 粉末涂覆时，这些特征转化为在进给料斗中流化不良，在输送软管中 流动不均，粘附和聚集在软管和喷枪内，以及在喷枪中突喷，导致无 法接受的不一致的包覆表面。这是阻碍粉末涂覆行业使用C类精细粉 末的主要障碍。在具有相对较轻的密度时，粉末覆层通常具有大约为 22-25微米的Geldart A-C分类界限，从而在此范围内的D50规格的粉 末覆层对其颗粒尺寸分布非常敏感。

C类粉末的粘附性本质源于这样的事实，即当颗粒尺寸变小时， 相对于施加于颗粒的重力和拖曳力而言的颗粒间力的相对量值显著增 大。这样的强颗粒间力使得各个颗粒彼此粘住并且因此而形成聚团。