La molecola d'acqua ha un carattere di dipolo. Ha speciali proprietà umettanti e dissolventi. Quando una polvere viene bagnata con acqua, le particelle vogliono aderire l'una all'altra. L'acqua è un legante comunemente utilizzato nei processi di agglomerazione. La deumidificazione/essiccazione richiede una quantità di energia relativamente elevata.
Quali sono i fattori che influenzano il successo della distribuzione del liquido nella polvere?
In quasi tutti i settori dell'industria della lavorazione dei solidi sfusi, le polveri vengono bagnate con i liquidi. Questo processo sembra banale. Ma a volte i risultati di bagnatura non sono soddisfacenti. Si possono formare grumi, il liquido può non essere distribuito in modo omogeneo o il materiale sfuso può presentare proprietà di scorrimento scadenti.
Oltre alla viscosità, la tensione superficiale del liquido influisce notevolmente sulla sua distribuibilità nella polvere. Tuttavia, anche le proprietà delle polveri giocano un ruolo importante se la distribuzione del liquido deve avere successo.
Quanto è liquida la superficie della polvere? Qual è la capillarità della polvere?
Aspetto tipico di vari liquidi:
a. Bassa tensione superficiale
b. Alta tensione superficiale
c. Liquido di riflusso
d. Liquido in avanzamento
e. Liquido iniettato nella regione di turbolenza dell'atomizzatore (ugello monosostanza)
f. Il materiale liquido viene spruzzato microfine e la polvere viene fluidificata (ugello a due sostanze)
Aspetto tipico di vari liquidi
Bassa tensione superficiale
Bassa tensione superficiale
Alta tensione superficiale
Alta tensione superficiale
c. Liquido di riflusso d. Liquido in avanzamento
e. Liquido iniettato nella regione di turbolenza dell'atomizzatore (ugello monosostanza) f. Il materiale liquido viene spruzzato microfine e la polvere viene fluidificata (ugello a due sostanze)
Particelle con pori aperti e chiusi
Capillarità della polvere e tensione superficiale del liquido
Se la tensione superficiale di un liquido è bassa (a), allora il liquido vuole bagnare spontaneamente la superficie del solido. I capillari (5) di una particella vengono quindi penetrati. Più alta (b) è la tensione superficiale di un liquido, meno il liquido vuole penetrare nei capillari delle particelle. Lo stesso vale per le cavità di una miscela di polveri. Se la tensione superficiale è elevata, la distribuzione del liquido nella polvere è possibile solo se il liquido e le particelle vengono mescolati e sfregati intensamente.
La bagnatura omogenea di una polvere non è banale.
Nella condizione secca (1), la polvere è presente come dispersione solido-aria. Le cavità tra le particelle sono irregolari e cambiano costantemente durante la miscelazione. Se si versa un liquido nell'impasto in movimento, l'aria viene spostata dalle cavità. Il liquido si diffonde come un sottile strato liquido intorno a ogni singola particella. Questo è lo strato di adsorbimento (1). Il liquido aderisce saldamente e può essere rimosso solo termicamente. Se il contenuto di liquido aumenta durante la miscelazione, il liquido si accumula nei punti di contatto delle particelle nei cosiddetti ponti e (2) soffietti. Inizia così l'agglomerazione (accumulo-granulazione). Man mano che il contenuto di liquido aumenta, le cavità più grandi (3) tra le particelle solide si riempiono di liquido. Quando tutti i capillari formati dal sistema di particelle sono pieni di liquido, (4) si verifica la saturazione. Il materiale sfuso diventa una sospensione.
Se la tensione superficiale del liquido è bassa e l'affinità tra liquido e solido è particolarmente elevata, può verificarsi il cosiddetto assorbimento flash. Il liquido disponibile viene immediatamente assorbito dal solido. Questo porta spesso alla formazione di agglomerati indesiderati. Ma un processo di miscelazione prolungato difficilmente può migliorare la distribuzione del liquido. In caso di elevata affinità tra polvere e liquido, l'aggiunta di liquido (come mostrato nella Figura f) deve essere costantemente lenta, dosando e spruzzando durante la miscelazione. La spruzzatura al di sotto del livello di massa di solito migliora l'autopulizia del miscelatore.
Sistema di 1-4 particelle che viene bagnato durante la miscelazione
I vari processi di bagnatura possono essere testati nel centro tecnico amixon®.
Domanda di un cliente: Oggi è possibile analizzare comodamente le proprietà di liquidi e solidi sfusi. È ancora opportuno effettuare prove pratiche di miscelazione in miscelatori per polveri?
Infatti, oggi possiamo analizzare in modo rapido e accurato le caratteristiche dei liquidi e anche delle polveri. Purtroppo, però, i sistemi dispersi di polveri diverse sono troppo complessi per poterne simulare la miscelazione o addirittura la bagnatura. Nel prossimo futuro, lo sforzo di calcolo sarà molto più costoso dell'esperimento pratico.
Nel Test Center amixon® si applica quasi quotidianamente un'ampia varietà di processi di bagnatura. Saremo lieti di dimostrarvi questi processi utilizzando i vostri prodotti originali e di mostrarvi in modo impressionante l'aspetto e la fluidità delle vostre polveri inumidite.
Lancia a spruzzo con ugello speciale
Ugello sanitario sulla camera di miscelazione per vari ugelli di liquido
Il rotore di taglio che ruota ad alta velocità fa vorticare la polvere.
L'inumidimento della polvere può portare a una contaminazione indesiderata del miscelatore.
A seconda della viscosità e dell'adesività del liquido, possono formarsi accumuli indesiderati. Questi possono formarsi sulla parete o anche sugli strumenti di miscelazione.
Di norma, è preferibile che la camera di miscelazione abbia un elevato grado di riempimento. I componenti secchi in polvere dovrebbero essere riempiti per primi. La miscelazione dei componenti in polvere è la fase preliminare della bagnatura. Il modo in cui viene aggiunto il materiale liquido è di grande importanza. Si devono evitare forti differenze di concentrazione. amixon® utilizza lance per l'aggiunta di liquidi che sporgono nella parte inferiore della camera di miscelazione. Il flusso volumetrico dell'aggiunta di liquido deve basarsi su due parametri:
- capacità di adsorbimento della polvere
- velocità degli strumenti di miscelazione. Più la polvere scorre velocemente, più il liquido si distribuisce uniformemente nella polvere.
I depositi e gli accumuli di sostanze liquide devono essere assolutamente evitati. Sono da tollerare solo in casi eccezionali, perché possono causare gravi problemi:
- Nel prodotto finale mancano proprio i componenti liquidi che contaminano il miscelatore.
- Gli accumuli possono aumentare ad ogni lotto. Possono staccarsi durante la miscelazione e contaminare l'impasto in modo incontrollato.
- Le aderenze aumentano l'attrito durante la miscelazione. L'impasto viene riscaldato involontariamente.
- Il caking fortemente aderente può bloccare gli strumenti di miscelazione.
Il metodo migliore per aggiungere il liquido durante la miscelazione può essere determinato da prove effettuate nel centro tecnico amixon®.
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