Порошки

Частицы порошка прилегают друг другу отдельными участками и между ними остаются заполненные газом пустоты различного размера. Поэтому порошки можно рассматривать как аэрозоли с твердой фазой. Порошки обычно полидисперсны, в них размер частиц дисперсной фазы 10−7 – 10−4 м. Порошки получают измельчением твердых материалов или распылением жидких. Порошки характеризуют по насыпной плотности, углом естественного откоса, слеживаемости, текучести (сыпучести), распыляемости, гигроскопичности и др.

Под насыпной плотностью понимают массу единицы свободно насыпанного объема порошка (кг/м3). Склонность частиц порошка к образованию агрегатов отражает его слеживаемость и гранулирование. Между частицами порошков действуют различные силы сцепления (ван-дер-ваальсовое взаимодействие). Сцепление тем больше, чем более полярны молекулы вещества. У порошков из гидрофобного вещества они невелики. При хранении под действием силы тяжести частицы сближаются и между ними возрастает число контактов, усиливаются силы межмолекулярного притяжения, в результате чего возрастает устойчивость порошка к механическому перемешиванию. Происходит слеживание порошка. Слеживаемость порошков тем сильнее, чем меньше и разнообразнее по размеру частицы, чем больше плотность вещества и тем больше его гигроскопичность. Для предупреждения слеживания порошки часто перемешивают и предохраняют от увлажнения.

Гранулирование порошков представляет собой преднамеренное сцепление частиц порошка в крупные агрегаты (гранулы) под действием взаимных соударений при механическом воздействии (встряхивании или перемешивании во вращающихся барабанах) в увлажненной среде. Гранулированные порошки не пылят, легче пересыпаются, меньше слеживаются, стойки при хранении, удобны при расфасовке и дозировке. Поэтому минеральные удобрения, в фармацевтической промышленности − многие порошкообразные лекарственные формы (80% всех лекарственных средств) выпускаются в виде гранул, а из гранул прессуют таблетки.

Порошки способны к течению при продувании через них газа или при осторожном пересыпании. При этом уменьшается число контактов между частицами, ослабевают силы сцепления. Порошок переходит в расширенное состояние и ведет себя как жидкость. Текучесть и сыпучесть зависят от плотности, размера и формы частиц, влажности среды. При высокой скорости продувания порошок напоминает кипящую жидкость. В промышленности, многие гетерогенные реакции осуществляются в аппаратах с «кипящим слоем», например, в производстве серной кислоты – обжиг пирита. При этом достигается интенсивное перемешивание и большая площадь контакта реагентов.

При интенсивном пересыпании или при обдувании происходит распыление порошков. Распыляемость и текучесть больше у порошков со средним размером частиц. В силу слабого взаимодействия между частицами, распыляемость и текучесть гидрофобных порошков (например, тальк) больше, чем у гидрофильных (известь). На распыляемость и текучесть порошков сильно влияет и влажность воздуха.

Порошки имеют большое практическое значение. В виде порошков выпускаются и применяются многие лекарственные препараты, вяжущие вещества.