顆粒材料—物理性能測(cè)試第3部分：流動(dòng)性指數(shù)的測(cè)量編制進(jìn)程

2018年12月28日，《顆粒材料—物理性能測(cè)試第3部分：流動(dòng)性指數(shù)的測(cè)量》發(fā)布。

2019年7月1日，《顆粒材料—物理性能測(cè)試第3部分：流動(dòng)性指數(shù)的測(cè)量》實(shí)施。

主要起草單位：北京粉體技術(shù)協(xié)會(huì)、機(jī)械科學(xué)研究總院青島分院有限公司、北京市理化分析測(cè)試中心、丹東市百特儀器有限公司、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所、浙江瑞堂塑料科技有限公司、安徽國(guó)泰眾信檢測(cè)技術(shù)有限公司、池州市大恒生化有限公司、國(guó)家非金屬礦深加工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、廣州市博勒飛粘度計(jì)質(zhì)構(gòu)儀技術(shù)服務(wù)有限公司、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心。

主要起草人：周素紅、高原、孫振田、馬飛、丁曉炯、蔣楠、劉俊杰、李兆軍、溫原、余方、張立新、陳洪周、宋正啟、董青云、潘俊杰、張文閣、方榮、王啟鋒、徐崧民、侯長(zhǎng)革。

這些方法均屬宏觀流動(dòng)性測(cè)量方法，一般不考慮粉體流動(dòng)性的微觀機(jī)制?？栔笖?shù)法測(cè)定粉體樣品休止角、崩潰角、差角等參數(shù)，然后按指定方式加權(quán)加和，得到一種表征粉體流動(dòng)性的流動(dòng)指數(shù)和噴流指數(shù)。此法直接用經(jīng)驗(yàn)測(cè)量法測(cè)定，這對(duì)簡(jiǎn)化測(cè)試而言是優(yōu)點(diǎn)，對(duì)深入分析粉體流動(dòng)性而言則是一種缺點(diǎn)。此外，用各種儀器進(jìn)行卡爾指數(shù)法的參數(shù)測(cè)試，測(cè)試誤差還比較大，測(cè)試的穩(wěn)定性尚有待解決。比表面積法用單一的比表面積值固然能表示顆粒的總體粗細(xì)水平，但是卻無(wú)法反應(yīng)顆粒群粒度分布狀況，測(cè)試方法操作復(fù)雜。簡(jiǎn)尼克法測(cè)定樣品的有效內(nèi)摩擦角、內(nèi)摩擦角、壁摩擦角、容重和無(wú)側(cè)界屈服強(qiáng)度等五個(gè)性能指標(biāo)，結(jié)果對(duì)粉體特性的反應(yīng)較為準(zhǔn)確，但是測(cè)試需要用到大量粉體和使用非常精密的儀器，測(cè)試數(shù)據(jù)較多，測(cè)試過(guò)程操作復(fù)雜、要求嚴(yán)格，而且并不能反應(yīng)出粉體顆粒的粒度組成，不適用于有毒、微量粉體的測(cè)試。

卡爾通過(guò)對(duì)2800種粉體試樣進(jìn)行測(cè)定，歸納提出了一套比較全面的表征粉體流動(dòng)性的方法，即對(duì)粉體的安息角、壓縮率、平板角(鏟板角)、凝集率(對(duì)于細(xì)粉料)或均勻性系數(shù)(對(duì)于粗粉料)等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，將測(cè)定結(jié)果換算成表示其高低程度的點(diǎn)數(shù)(每項(xiàng)以25點(diǎn)為滿值)，然后采用“點(diǎn)加法”得出總點(diǎn)數(shù)作為流動(dòng)性指數(shù)Ⅳ，并以此流動(dòng)性指數(shù)來(lái)評(píng)估粉體的流動(dòng)性?？柫鲃?dòng)性指數(shù)法認(rèn)為，Ⅳ≥60的粉體為流動(dòng)性較好的粉體，便于輸送操作；60>FI≥40的粉體容易發(fā)生輸送管道的堵塞；FI<40的粉體為流動(dòng)性不好的粉體，不便于輸送操作，并且后兩者在生產(chǎn)過(guò)程中都需要采取助流活化措施。例如，日本清新公司制作的MT一1000型多功能粉體物性測(cè)定儀就是在卡爾流動(dòng)性指數(shù)法的基礎(chǔ)上建立的，該測(cè)試儀可以同時(shí)測(cè)定卡爾指數(shù)所必需的4個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目。在卡爾流動(dòng)性指數(shù)法測(cè)定的4項(xiàng)指標(biāo)中，應(yīng)用較多的是安息角，甚至還有人簡(jiǎn)單地用安息角來(lái)代替卡爾流動(dòng)性指數(shù)。

安息角(又稱堆積角、休止角)。是指粉體自然堆積時(shí)的自由表面在靜止平衡狀態(tài)下與水平面所形成的最大角度。安息角常用來(lái)衡量和評(píng)價(jià)粉體的流動(dòng)性。安息角有兩種形式：一種稱為注人角(即堆積角)，指的是在一定高度下將粉體注入到某一理論上無(wú)限大的平板上所形成的安息角；另一種稱為排出角，指的是將粉體注入到某一有限直徑的圓板上，當(dāng)粉體堆積到圓板邊緣時(shí)，如再注入粉體，則多余粉體將由圓板邊緣排出而在圓板上形成的安息角。這兩種形式的安息角在數(shù)值上是有差別的，這種差別與粉體的粒度分布有關(guān)。一般來(lái)講，粒度分布比較均勻的粉體所形成的兩種形式的安息角在數(shù)值上差別不大，但對(duì)于粒度分布比較寬的粉體，排出角與注入角相差很大，通常是排出角大于注入角。

安息角的測(cè)定方法有很多種，相對(duì)于火山口法、排出法、容器傾斜法和回轉(zhuǎn)圓筒法，殘留圓錐法和等高注入法的干擾因素比較少，但圓錐體的高度與底部直徑對(duì)安息角的測(cè)定均有一定的影響。對(duì)粒度較粗的粉體堆積時(shí)，很容易出現(xiàn)分料現(xiàn)象，使堆積料的粒度分布不均勻。對(duì)黏結(jié)性比較強(qiáng)的粉體物料，粉體的黏結(jié)力對(duì)粉體的流動(dòng)性影響比較大，因而只宜采用殘留圓錐法和等高注入法來(lái)測(cè)定其注入角?；鹕娇诜ê团懦龇ㄟ@兩種方法在測(cè)定黏結(jié)性比較強(qiáng)的粉體物料時(shí)，其排出角一般比注入角大。容器傾斜法和回轉(zhuǎn)圓筒法這兩種方法因粉體物料層受容器的形狀限制比較厲害，因而測(cè)定的粉體安息角的值一般偏大，但用這兩種方法測(cè)定充氣性粉體的安息角比較適宜。

流動(dòng)性的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算項(xiàng)目是：

①差角。休止角與崩潰角之差稱為差角。差角越大，粉體的流動(dòng)性與噴流性越強(qiáng)。

②壓縮度。同一個(gè)試樣的振實(shí)密度與松裝密度之差與振實(shí)密度之比為壓縮度。壓縮度也稱為壓縮率。壓縮度越小，粉體的流動(dòng)性越好。

③空隙率。空隙率是指粉體中的空隙占整個(gè)粉體體積的百分比。空隙率因粉體的粒子形狀、排列結(jié)構(gòu)、粒徑等因素的不同而變化。顆粒為球形時(shí)，粉體空隙率為40%左右；顆粒為超細(xì)或不規(guī)則形狀時(shí)，粉體空隙率為70%～80%或更高。