探索流动性分析技术 打造国产粉体测试设备

    近年来粉体行业快速发展，使得行业的生产工艺、生产要求也有所提高。在粉体生产工艺中，粉体流动性的测试极为重要。粉体流动性测试在粉末冶金、食品、制药、金属、化工、农业等金属类及非金属类散装物料等生产过程中，广泛涉及到颗粒物流动，如筒仓卸料、传输、混合、流化和固/气分离等，分析颗粒物料的流动特性，对于防止发生粉体堵塞、控制颗粒成分的均匀性和一致性都具有至关重要的意义。

    粉体流动表征的分析方法主要有传统的定量方法，屈服强度法，转鼓法，剪切法等。其中传统定量法是目前最常用，最直观的方法，它主要是居于卡尔指数对粉体的综合评定。测量项目包括振实密度、松装密度、堆积密度、安息角(休止角)、抹刀角(平板角)、崩溃角、差角、质量流速、体积流速、分散性、空隙率等项目测量通过卡尔指数，豪斯纳比指数综合评定物料流动性状况。然而，传统定量法的测试项目无法精准分析粉体的内在性质，测试结果的数据使用也很有限，对于测试要求高的科研机构来说运用性较小。

    笔者获悉，丹东市浩宇科技有限公司研发的HYL-1001型粉体物理特性测试仪即直接测试粉体的参数，通过上述测试数据的计算可得到差角、压缩度、空隙率、均齐度、凝集度等指标，还能通过上述参数查表得到流动性指数、喷流性指数等卡尔指数参数。而与传统粉体测试仪不同的是，该款设备还新增加了霍尔流速计功能。使得振实密度振动幅度1mm到15mm可调，振动过程中振动组件以小角度旋转保证物料均匀，可采用3种不同容积的量筒进行测试来应对不同的样品。针对不同的测试项目配有不同的出料漏斗和量杯保证了每个测试项目的精准。

    屈服强度法是通过对粉体施加屈服强度变形所需的主应力，来分析粉体的体积变化与压力关系即(主应力与粉体密度的变化关系)，时间与屈服强度变化关系，屈服强度与压缩高度变化关系。

    转鼓法，即将粉体颗粒填充转鼓中让其缓慢转动，测定固定转速下每旋转一圈颗粒发生坍塌的次数，次数越大，流动性越好；反之越小，流动性越差。此方法反映了颗粒流动的稳定性、临界转变及坍塌规模、质量流率。转鼓法满足了欧洲药典要求。然而在我国因其理论的独特性，粉体企业对这种方法运用得并不多。

    相比其他三种方法而言，剪切法是比较先进的粉体流动测试法，主要通过对散装固体物料，粉体的内在性质，如内摩擦性，壁摩擦性，进行描述来分析粉体的流动表征。剪切法在欧美老牌工业国家运用得较为广泛。

    笔者了解到，我国运用传统定量法的企业寥寥无几，而运用剪切法研发粉体测试设备的厂家几乎没有。目前国内的粉体企业多引进欧美等外来先进的粉体测试设备。国内运用较多的如美国Brookfield公司，其生产的粉体流动测试仪PFT受用于我国多家粉体企业。据了解，传统的粉体测试方法提供了流动性评价的单点指数，如流动后的堆积角度及松装密度等。而Brookfield现代的粉体测试方法在一次可重复的全自动的实验中，可提供粉体在流动中的流动曲线，流动指数，粘聚性指数，壁面摩擦指数等参数。

    随着科学技术的发展和智能技术的改进，未来市场上智能型粉体测试仪也有望被广泛运用。笔者认为，我国粉体测试设备制造行业应打破依赖进口的模式，努力学习和吸收先进粉体测试技术，借鉴国外先进粉体测试设备的优势，提高国产粉体测试设备的精准性和实用性。同时政府应该加大对相关科研机构人才、技术的支持和激励，助力我国粉体测试设备也能早日托起“中国制造”梦。