СВОЙСТВА СЫПУЧЕСТИ МАТЕРИАЛА: возможности создания систем разгрузки сыпучих материалов

Поток сухого диоксида титана не течет свободно. Для него характерно образование перемычек и провалов, и он не относится к потокам, имеющим четко выраженный угол внутреннего трения. Кроме того, разгрузка Ti0₂ подвержена внешним воздействиям, например, со стороны повышенной влажности, да и условия, в которых проводилась погрузка продукта, также играют определенную роль. На практике данные эффекты приводит к неравномерному или неритмичному процессу разгрузки Ti0₂.

Сыпучесть порошкообразных и прочих сыпучих материалов является важной, но пока еще плохо изученной характеристикой. Существуют несколько определений понятия сыпучести как на уровне количественной оценки значения параметра путем его измерения, так и на уровне оценок "хорошая" или "плохая". Производственники, имеющие дело с гранулированными полимерами, могут считать, что все полимеры имеют плохую сыпучесть, в то время как производители и потребители тонкомолотых порошков могут считать, что есть порошки, сыпучесть которых гораздо хуже, чем у других.

Под сыпучестью можно понимать способность силы сцепления, действующей между частицами порошка, противостоять гравитационным силам, пытающимся привести их в движение. Так, например, при высыпании на ровную поверхность свободно текущего материала в виде стеклянных шариков угол внутреннего трения между шариками не образуется. Шарики рассыпаются по всей поверхности, как растеклась бы жидкость. Гравитационные силы, пытающиеся сбросить каждый шарик вниз, не испытывают заметного влияния сил, которые могут действовать между шариками. В то же время, для многих порошков обычно имеется возможность получить очень острый угол внутреннего трения. В этом случае силы, действующие между частицами, обычно превосходят гравитационные силы, что делает возможным образование устойчивых скоплений (препятствующих потокам в бункерах). Производители диоксида титана могут изменять сыпучесть выпускаемого продукта путем нанесения на поверхность органических и неорганических покрытий.

Образование в материале усадочных раковин, которые в промышленности именуются "провалами", наблюдается, когда порошок, находящийся в бункере (или воронке), начинает оседать в месте, расположенном непосредственно над выпускным отверстием бункера или сужением воронки, в то время как материал, прилегающий к стенкам, остается неподвижным.

Прилипание материала к стенкам объясняется значительным сопротивлением, которое возникает из-за напряжений, создаваемых стенками бункера. Эти зоны сохраняют обычно неподвижность, пока на них не начнут действовать внешние силы типа вибрации или другие источники механического воздействия. Характер "провалов", образуемых порошком диоксида титана, зависит от конкретной марки пигмента и геометрии бункера.

Если слабо текущий материал с неизвестными характеристиками по разгрузке хранится в виде бестарного груза без предварительной проверки его сыпучести, то не всегда удается его легко выгрузить. Вместе с тем существуют упрощенные способы определения "сыпучести" материала, позволяющие предсказать характеристики по его разгрузке. На рис.12 показана зависимость сыпучести материала от величины измеренного показателя его сыпучести (FI). Чем больше величина FI, тем сложнее разгружать материал, хранящийся в бункере или в воронке стандартной формы.

Значение FI для пигментного диоксида титана обычно заключены в диапазоне 10-20. Кроме характеристик сыпучести материала, легкость, с какой можно будет его выгружать из хранилища, зависит и от конструкции этого хранилища. Накопленный опыт показывает, что марки Ti0₂  , обычно плохо разгружается, если только систему не оснастить продуманными механическими средствами поддержки потока. Помимо того, сложность разгрузки значительно возрастает для марок Ti0₂   , расположенных у верхней границы диапазона для показателя FI.

Упомянутые проблемы вовсе не означают невозможность создания прочных, надежных систем по разгрузке запасов сухого диоксида титана. Для получения помощи при решении проблем разгрузки Ti0₂ и/или разработки соответствующего погрузочно-разгрузочного оборудования рекомендуется обратиться к представителю компании DuPont. Достаточно часто поставщики оборудования для погрузки-разгрузки порошкообразных материалов не имеют представления об особенностях работы с диоксидом титана. Поэтому при проектировании конструкции погрузочно-разгрузочного оборудования для Ti0₂ имеет смысл запросить у поставщиков имена пользователей, которые эксплуатировали подобную систему не менее одного года. При этом оборудование должно было работать в условиях аналогичных технологических ограничений в плане нагрузки, длины транспортера и т.д. и иметь дело с аналогичными марками Ti0₂   .