粉体测试与分析技术
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3.2 粉体松装密度的测定

松装密度是粉体试样自然地填充规定的容器时,单位容积粉体的质量,单位为g/cm3。松装密度的倒数称为松装比容,单位是cm3/g。

3.2.1 漏斗法

该测定方法的原理是将粉体从漏斗孔按一定高度自由落下充满杯子,在松装状态下,以单位体积粉体的质量表示粉体的松装密度。测试设备有漏斗、圆柱杯、支架和底座。标准漏斗小孔直径d有两种规格:一种是直径2.5mm;另一种是直径5.0mm。圆柱杯的容积为25cm3,内径为30mm。杯子和漏斗应由非磁性耐腐蚀的金属材料制成,而且具有足够的壁厚和硬度,以防变形和过度磨损,通常选用黄铜材料制作。漏斗和杯子的内表面要仔细抛光。支架用于固定漏斗。底座必须水平、稳固,不得振动,供安装支架和杯子使用。漏斗小孔底部和杯子上部之间的距离为25mm,可用定位块来调节,漏斗和杯子必须同心。各部件之间的连接如图3-4所示。

图3-4 松装密度漏斗法测定装置示意图

1—支架;2—支撑套;3—支架柱;4—定位销;5—调节螺钉;6—底座;7—圆柱杯;8—定位块;9—漏斗;10—水准器

漏斗法测粉体松装密度的步骤如下。

(1)待装置调整好后,取下定位块,准备测量。

(2)堵住漏斗底部小孔,把足够量的待测粉体倒入孔径为2.5mm的漏斗中。

(3)启开漏斗小孔,让粉体自由流过小孔进入杯中,直至完全充满杯子并有粉体溢出时为止。用非磁性的直尺刮平粉体,在操作过程中要严禁压缩粉体和振动杯子。

(4)如果粉体不能流过该漏斗,换用孔径为5.0mm的漏斗。

(5)如果换用孔径为5.0mm的漏斗,粉体仍不能流过时,允许用1mm金属丝从漏斗上部捅一次,使粉体流动。但金属丝不得进入杯子。

(6)粉体刮平后,轻敲杯子,使其振实一些,以免挪动过程中粉体从杯中撒出。再将杯子外部的粉体清理干净,保证杯子外部不沾有粉体。

(7)称量杯内粉体质量,精确到0.05g,计算出粉体试样的松装密度。

3.2.2 斯柯特容量计法

该测定方法的原理是将粉体放入上部组合漏斗中的筛网上,自然或靠外力流入布料箱,交替经过布料箱中的四块倾斜角为25°的玻璃板和方形漏斗,最后流入已知体积的圆柱杯中,呈松散状态。然后称量圆柱杯中的粉体质量,得到粉体试样的松装密度。该方法使用的主要仪器斯柯特容量计(图3-5)包括以下部件。

图3-5 斯柯特容量计(单位:mm)

1—黄铜筛网;2—组合漏斗;3—布料箱;4—方形漏斗;5—圆柱杯;6—溢料盘;7—台架

(1)上部组合漏斗由两个圆锥形漏斗装配而成,其间由一段圆柱隔开,并且放入一个孔径为1.18mm的黄铜筛网。

(2)布料箱横断面为正方形,内有四块玻璃板斜镶嵌在铝制的框架上,框架前后两壁面是玻璃挡板,并且易于清洗时拆装。

(3)方形漏斗为60°的方锥体,下端口径为12.5mm×12.5mm。

(4)圆柱杯的容积为25cm3,内径为30mm。圆柱杯和所有漏斗均应用非磁性、耐磨和耐腐蚀金属材料制成,一般多采用黄铜。为防止变形和过度磨损,应具有一定厚度和硬度。圆柱杯和漏斗内表面应抛光。

(5)溢料盘用于盛装多余的粉体。

(6)台架用于支撑上部组合漏斗、布料箱、方形漏斗、圆柱杯、溢料盘,并且使它们同轴地处于图中所示的高度。用台架的三个螺钉(两个可调,一个不可调)调节水平。

斯柯特容量计法测粉体松装密度的步骤如下。

(1)用勺细心地将粉体放在上部组合漏斗的筛网上,经过布料箱、方形漏斗,流入圆柱杯中,直到装满并有粉体溢出为止。

(2)如果粉体不能自由地通过筛网,可用软毛刷子刷一刷,使金属粉体通过筛网。如果无效,则该种粉体就不适用于斯柯特容量计法测定松装密度。

(3)圆柱杯有粉体溢出后,用不锈钢板尺刮平。但不要使杯内的粉体压缩或带出,更不要使杯子摇晃或振动。

(4)刮平后,轻轻敲打杯子,使粉体下沉,避免在挪动过程中粉体散失,在杯子的外表面上也不能沾有粉体。

(5)称量圆柱杯内的粉体质量,精确到0.05g,求出待测粉体试样的松装密度。

3.2.3 振动漏斗法

采用振动漏斗测定粉体松装密度适用于不能自由流过漏斗法中孔径为5mm漏斗的粉体,不适用于在振动过程中易于破碎的粉体,如团聚颗粒、纤维状和针状的粉体。该测定方法的原理是将粉体装入带有振动装置的漏斗中,在一定条件下进行振动。粉体借助于振动,从漏斗中按一定高度自由落下,以松装状态充满已知容积的圆柱杯。用单位体积松装粉体的质量表示粉体的松装密度。振动漏斗法测粉体松装密度装置如图3-6所示。其使用的漏斗小孔直径为7.5mm,振动器电源频率为50Hz,漏斗以100Hz的频率水平振动,振幅为(100±15)μm,圆柱杯容积为25cm3,内径为30mm,操作时杯座和振动装置绝对不能相接触,否则将影响结果。振动漏斗法测粉体松装密度的步骤如下。

图3-6 振动漏斗法测粉体松装密度装置示意图

1—漏斗;2—滑块;3—定位块;4—圆柱杯;5—杯座;6—调节螺钉;7—底座;8—开关;9—振动器支座;10—振幅调节钮;11—振动器

(1)用定位块将圆柱杯和漏斗之间的距离调整到25mm,并且对准中心。

(2)用手指堵住漏斗小孔,然后将待测粉体装入漏斗中。

(3)视粉体流动情况,预先适度地调节振动器的振幅,避免粉体成堆地流入圆柱杯中。

(4)启动振动装置,并且松开手指,使粉体流入杯中,直到粉体溢出时为止。

(5)用非磁性和不带静电的直尺刮平粉体,在操作时,不要压缩或带出粉体,更不要振动圆柱杯。

(6)粉体刮平后,轻敲杯壁,使其稍振实一些,以免在挪动时粉体从杯中撒出。然后,将圆柱杯外壁的粉体清理干净,并且确保不沾有粉体。

(7)称量杯内粉体质量,精确到0.05g,求出待测粉体试样的松装密度。