扁平式气流粉碎机硝酸钾超细粉碎方法研究(2)

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结论 19

致谢 20

参考文献 21

1 绪论

1.1 研究背景及意义

超细粉体技术是随现代科学技术的发展而发展起来的一门跨学科的新技术，是材料科学的一个重要组成部分[1] 。近些年来，超细粉体技术在材料科学领域异军突起，并且逐渐进入了人们的视野。超细粉体通常分为微米级、亚微米级及纳米级粉体。本文中所指的超细粉体是指微米粉体。

随着原料的超细粉碎，虽然超细粉体的物化性质和大块材料的物化性质相差较小，但随着超细粉体的表面积变大，其表面变得越发不稳定。原料经超细粉碎后，具有相较于未经粉碎时所具有的优点。例如，由于粉碎后，微粒数增多，表面积急剧增大，使得表面的反射性能增加，故而经超细粉碎后的涂料表面光泽度较好。但凡事有利必有弊，由于经过了超细粉碎，物质的表面能急剧增大，其小微粒之间的平衡关系被突然打破。单独小微粒之间为使表面能降低，则又会自发的团聚起来，这样，超细粉体又回到未经粉碎时的性能。为了防止这种现象的发生，国内外学者进行了长期的研究，并且钻研出了多种性能良好且稳定的粉碎方法。

点火药是由还原剂和氧化剂混合制成，用以引燃其他药剂的烟火药。其作用是加热主装药，使其到达发火点后发生燃烧或者爆炸。

硝酸钾是广泛使用的含能材料，它是一种强氧化剂，用于各种点火药，是点火药主要组份之一（占点火药组份含量的70%以上）。它具有性能稳定、与点火药其它组份相容性好、成本低等优点。目前，提高点火药性能的主要途径之一是加入超细氧化剂。氧化剂粒度对点火药影响很大，将氧化剂硝酸钾超细化后，使之具有较大的比表面积，使其与可燃剂反应更完全、更彻底，这样可有效地提高点火药的燃烧性能[2]。

研究表明，如果在火炸药配方中加入微米级的粉体，各方面性能将得到较大的提升。对于火炸药及含能固体成分，超细化后的表面积变大，所以其表面活性变大，表面能升高，因而提高了火炸药的燃烧性能和爆炸性能。

但是，超细KNO3的制备工艺还是不够成熟，超细KNO3粒子间易吸潮团聚，使点火药的组份混合不均匀，会降低点火药的性能。所以，解决这些问题首先要改变超细粒子的性能。因此要想超细KNO3具有良好分散性，就必须对其进行表面改性[3]。

1.2 国内外研究概况

1.2.1国内外KNO3的超细化的研究

1.2.1.1气流粉碎法

1.2.1.2机械球磨法

1.2.1.3冷冻干燥法

1.2.1.4喷雾干燥法

1.2.1.5超临界流体法

1.2.2 国内外KNO3的表面改性的研究

1.2.2.1相分离法

1.2.2.2溶液悬浮法

1.2.2.3机械化学法

1.2.2.4超临界流体法

1.2.2.5喷雾干燥法

2 气流粉碎机的结构和粉碎机理

2.1气流粉碎机的结构

本文采用由南京理工大学国家粉体中心研制的GQF-3型扁平式气流粉碎机制备硝酸钾的超细粉体，其结构如图1所示。

图1扁平式气流粉碎机结构示意图

该机由下盖、上盖、喷射环、主气入口、加料口及出料口等部分组成。出料口有上出料和下出料两种形式，喷射环（环形壁）上一般装配有6～24个气流入口。之所以气流入口与喷射环管（环形壁）成一定的角度，原因是使喷射气流所产生的旋转涡流既能使物料粒子与腔壁产生较强的冲击、摩擦、剪切，又能在强烈的旋转漩涡过程中产生较强的离心力，离心力作用于物料使之能准确分级。除此之外，根据热力学规律，喷嘴喷射出大量的空气，在机器中由于绝热膨胀使得内能降低，从而温度也下降，这样能够使得粉碎室的温度也降低，避免了粉碎室高速运转时产生的大量热量影响整个粉碎机的运转。该设备与其他类型气流粉碎机相比，优点比较明显。在产量和质量方面：产品力度足够细，特别适用于氧化剂等固体物料粉碎，产品粒度可达2µm，且生产过程稳定，自动化程度高，生产过程连续，且产量大质量好。此外，该粉碎机由于工作原理简单，因此操作简单方便，且维修、清洗、拆卸等都非常方便。粉碎腔内部采用高耐磨材料经特殊的热处理加工，耐磨损、防污染具有很高的市场运用价值。论文网