·1280. 工程科学学报，第37卷，第10期 NON D g600 FeC0=1288:0 400 200 能量/keV NONE SE20.0W5000wD132mm NONE 5E1200yX5000wD125mm 1 图9不同粒径铁精粉原样和失流样扫描电镜照片.(a)原样：(b)粒径0.074~0.11mm还原失流样：(c)粒径0.11~0.15mm还原失流样： (d)粒径0.15~0.18mm还原未失流样 Fig.9 SEM images of iron ore fines with different particle sizes:(a)original sample:(b)sticking sample with the particle size of 0.074 to 0.11 mm:(c)sticking sample with the particle size of 0.11 to 0.15 mm:(d)no sticking sample with the particle size of 0.15 to 0.18 mm 不同，电荷将从电动势低端颗粒转移到电动势高端颗 热运动加剧.当温度升高至一定程度时，强烈的热运 粒，使得颗粒带电，与毗邻不带电颗粒之间由于诱导电 动足以克服质点间的约束力，晶体严格的点阵结构被 荷的相互吸引，即产生静电引力F☒.该引力可用经 破坏，热缺陷增多，使晶格不能再保持稳定，晶体就会 典的库仑方程5-求出，即 失去固定的几何外形，出现液相.固体熔化时的能量 2Z。 关系为图 Q21- √D。+4Z6 (2) (TL-TS)TL=AHP,D. (3) 16πeZ6 式中，Q为颗粒带电量，。为真空中的介电常数 式中，T为大块晶体的熔点，T为晶体颗粒的熔点，P。 很多实验和理论研究表明，除具有强带电性的高 为颗粒的密度，E,为颗粒的表面能，△H为晶体的熔 分子颗粒外，颗粒间的静电力远小于颗粒间的范德 化热. 华力切. 式(3)表明，当大块晶体的熔点T和熔化热△Hm 同时，在具有速度梯度存在的流场中，如在容器壁 一定时，颗粒粒径D,越小，表面能E,越高，则晶体颗粒 附近的层流与紊流中，以及分布板气孔分布的密集和 的熔点T就越低.由此可见，粒径小于0.058mm的小 均匀程度有限，流化床内存在径向速度梯度，小颗粒间 粒级矿粉颗粒中会有部分粒度足够小的颗粒或者颗粒 的速度差将会促进粒子的团聚四 某部位（毛刺、尖角等），其熔点接近于实验温度时，即 另一方面，当颗粒粒径小于0.1um时，矿粉的表 会软化并具有一定黏性而相互黏附一起. 面原子数急剧增长.由于表面原子周围缺少相邻的原 所以，当S颗粒的重力远小于颗粒间的内聚力 子，故有许多悬空键，具有不饱和性。而且，颗粒表面 (包括颗粒间范德华力、静电力和颗粒表面活性增大， 晶格缺陷也会增多，颗粒的表面能会显著增大。同时， 以及极小颗粒或颗粒某部位在一定温度软化产生黏性 完整晶面在晶粒总表面上所占比例减少，键力不饱和 等)时，颗粒的行为很大程度上已不再受重力的约束， 的质点（原子、分子）占全部质点数的比例增多，使颗 颗粒有团聚的倾向，使得矿粉颗粒只需一定温度即会 粒的表面活性大大提高，这均有利于小颗粒的团聚. 发生失流.这时颗粒间的凝聚类型可以认为是聚集， 此外，随着温度的升高，小颗粒表面的分子或原子 其示意图如图10(a)所示.工程科学学报，第 37 卷，第 10 期 图 9 不同粒径铁精粉原样和失流样扫描电镜照片． ( a) 原样; ( b) 粒径0. 074 ～ 0. 11 mm 还原失流样; ( c) 粒径0. 11 ～ 0. 15 mm 还原失流样; ( d) 粒径 0. 15 ～ 0. 18 mm 还原未失流样 Fig． 9 SEM images of iron ore fines with different particle sizes: ( a) original sample; ( b) sticking sample with the particle size of 0. 074 to 0. 11 mm; ( c) sticking sample with the particle size of 0. 11 to 0. 15 mm; ( d) no sticking sample with the particle size of 0. 15 to 0. 18 mm 不同，电荷将从电动势低端颗粒转移到电动势高端颗 粒，使得颗粒带电，与毗邻不带电颗粒之间由于诱导电 荷的相互吸引，即产生静电引力 Fe ［12］． 该引力可用经 典的库仑方程［15--16］求出，即 Fe = Q ( 2 1 － 2Z0 D2 槡 p + 4Z2 ) 0 16πε0Z2 0 ． ( 2) 式中，Q 为颗粒带电量，ε0为真空中的介电常数． 很多实验和理论研究表明，除具有强带电性的高 分子颗粒外，颗粒间的静电力远小于颗粒间的范德 华力［17］． 同时，在具有速度梯度存在的流场中，如在容器壁 附近的层流与紊流中，以及分布板气孔分布的密集和 均匀程度有限，流化床内存在径向速度梯度，小颗粒间 的速度差将会促进粒子的团聚［11］． 另一方面，当颗粒粒径小于 0. 1 μm 时，矿粉的表 面原子数急剧增长． 由于表面原子周围缺少相邻的原 子，故有许多悬空键，具有不饱和性． 而且，颗粒表面 晶格缺陷也会增多，颗粒的表面能会显著增大． 同时， 完整晶面在晶粒总表面上所占比例减少，键力不饱和 的质点( 原子、分子) 占全部质点数的比例增多，使颗 粒的表面活性大大提高，这均有利于小颗粒的团聚． 此外，随着温度的升高，小颗粒表面的分子或原子 热运动加剧． 当温度升高至一定程度时，强烈的热运 动足以克服质点间的约束力，晶体严格的点阵结构被 破坏，热缺陷增多，使晶格不能再保持稳定，晶体就会 失去固定的几何外形，出现液相． 固体熔化时的能量 关系为［18］ ( TL － TS ) TL = Es ΔHm ρpDp ． ( 3) 式中，TL为大块晶体的熔点，TS为晶体颗粒的熔点，ρp 为颗粒的密度，Es 为颗粒的表面能，ΔHm 为晶体的熔 化热． 式( 3) 表明，当大块晶体的熔点 TL和熔化热 ΔHm 一定时，颗粒粒径 Dp越小，表面能 Es越高，则晶体颗粒 的熔点 TS就越低． 由此可见，粒径小于 0. 058 mm 的小 粒级矿粉颗粒中会有部分粒度足够小的颗粒或者颗粒 某部位( 毛刺、尖角等) ，其熔点接近于实验温度时，即 会软化并具有一定黏性而相互黏附一起． 所以，当 S 颗粒的重力远小于颗粒间的内聚力 ( 包括颗粒间范德华力、静电力和颗粒表面活性增大， 以及极小颗粒或颗粒某部位在一定温度软化产生黏性 等) 时，颗粒的行为很大程度上已不再受重力的约束， 颗粒有团聚的倾向，使得矿粉颗粒只需一定温度即会 发生失流． 这时颗粒间的凝聚类型可以认为是聚集， 其示意图如图 10( a) 所示． ·1280·