粉體流動性是粉體性能的重要指標，測定並改善超微陶瓷粉體的流動性，對其生產工藝、輸送、儲存、裝填等具有重要意義。現行粉體流動性測試方法主要有卡爾指數(QlH Index)法、比表面法和簡尼克(Jenike)法等。這些方法均屬巨觀流動性測量方法一，一般不考慮粉體流動性的微觀機制。卡爾指數法測定粉體樣品休止角、崩潰角、差角等參數，然後按指定方式加權加和，得到一種表征粉體流動性的流動指數和噴流指數。
基本介紹
- 中文名：流動性指數法
- 外文名：Liquidity index method
- 典型代表：卡爾流動性指數法
- 計算對象：差角、壓縮度
卡爾流動性指數法,特點,計算對象,相關概念,
卡爾流動性指數法
卡爾通過對2800種粉體試樣進行測定，歸納提出了一套比較全面的表征粉體流動性的方法，即對粉體的安息角、壓縮率、平板角(鏟板角)、凝集率(對於細粉料)或均勻性係數(對於粗粉料)等指標進行測定，將測定結果換算成表示其高低程度的點數(每項以25點為滿值)，然後採用“點加法”得出總點數作為流動性指數Ⅳ，並以此流動性指數來評估粉體的流動性。卡爾流動性指數法認為，Ⅳ≥60的粉體為流動性較好的粉體，便於輸送操作；60>FI≥40的粉體容易發生輸送管道的堵塞；FI<40的粉體為流動性不好的粉體，不便於輸送操作，並且後兩者在生產過程中都需要採取助流活化措施。例如，日本清新公司製作的MT一1000型多功能粉體物性測定儀就是在卡爾流動性指數法的基礎上建立的，該測試儀可以同時測定卡爾指數所必需的4個檢測項目。在卡爾流動性指數法測定的4項指標中，套用較多的是安息角，甚至還有人簡單地用安息角來代替卡爾流動性指數。
安息角(又稱堆積角、休止角)。是指粉體自然堆積時的自由表面在靜止平衡狀態下與水平面所形成的最大角度。安息角常用來衡量和評價粉體的流動性。安息角有兩種形式：一種稱為注人角(即堆積角)，指的是在一定高度下將粉體注入到某一理論上無限大的平板上所形成的安息角；另一種稱為排出角，指的是將粉體注入到某一有限直徑的圓板上，當粉體堆積到圓板邊緣時，如再注入粉體，則多餘粉體將由圓板邊緣排出而在圓板上形成的安息角。這兩種形式的安息角在數值上是有差別的，這種差別與粉體的粒度分布有關。一般來講，粒度分布比較均勻的粉體所形成的兩種形式的安息角在數值上差別不大，但對於粒度分布比較寬的粉體，排出角與注入角相差很大，通常是排出角大於注入角。
安息角的測定方法有很多種，相對於火山口法、排出法、容器傾斜法和迴轉圓筒法，殘留圓錐法和等高注入法的干擾因素比較少，但圓錐體的高度與底部直徑對安息角的測定均有一定的影響。對粒度較粗的粉體堆積時，很容易出現分料現象，使堆積料的粒度分布不均勻。對黏結性比較強的粉體物料，粉體的黏結力對粉體的流動性影響比較大，因而只宜採用殘留圓錐法和等高注入法來測定其注入角。火山口法和排出法這兩種方法在測定黏結性比較強的粉體物料時，其排出角一般比注入角大。容器傾斜法和迴轉圓筒法這兩種方法因粉體物料層受容器的形狀限制比較厲害，因而測定的粉體安息角的值一般偏大，但用這兩種方法測定充氣性粉體的安息角比較適宜。
特點
這些方法均屬巨觀流動性測量方法，一般不考慮粉體流動性的微觀機制。卡爾指數法測定粉體樣品休止角、崩潰角、差角等參數，然後按指定方式加權加和，得到一種表征粉體流動性的流動指數和噴流指數。此法直接用經驗測量法測定，這對簡化測試而言是優點，對深入分析粉體流動性而言則是一種缺點。此外，用各種儀器進行卡爾指數法的參數測試，目前的測試誤差還比較大，測試的穩定性尚有待解決。比表面積法用單一的比表面積值固然能表示顆粒的總體粗細水平，但是卻無法反應顆粒群粒度分布狀況，測試方法操作複雜。簡尼克法測定樣品的有效內摩擦角、內摩擦角、壁摩擦角、容重和無側界屈服強度等五個性能指標，結果對粉體特性的反應較為準確，但是測試需要用到大量粉體和使用非常精密的儀器，測試數據較多，測試過程操作複雜、要求嚴格，而且並不能反應出粉體顆粒的粒度組成，不適用於有毒、微量粉體的測試。
計算對象
流動性的標準計算項目是：
①差角。休止角與崩潰角之差稱為差角。差角越大，粉體的流動性與噴流性越強。
②壓縮度。同一個試樣的振實密度與松裝密度之差與振實密度之比為壓縮度。壓縮度也稱為壓縮率。壓縮度越小，粉體的流動性越好。
③空隙率。空隙率是指粉體中的空隙占整個粉體體積的百分比。空隙率因粉體的粒子形狀、排列結構、粒徑等因素的不同而變化。顆粒為球形時，粉體空隙率為40%左右；顆粒為超細或不規則形狀時，粉體空隙率為70%～80%或更高。
相關概念
這裡先說明幾個與流動性有關的概念：
①休止角。粉體堆積層的自由表面在靜平衡狀態下，與水平面形成的最大角度稱為休止角。它是通過特定方式使粉體自然下落到特定平台上形成的。休止角對粉體的流動性影響最大，休止角越小，粉體的流動性越好。休止角也稱安息角、自然坡度角等。休止角是粉體堆積層的自由斜面與水平面形成的最大角，常用其評價粉體流動性。休止角常用的測定方法有注入法、排出法、傾斜角法等。
②崩潰角。給測量休止角的堆積粉體以一定的衝擊，使其表面崩潰後圓錐體的底角稱為崩潰角。
③平板角。將埋在粉體中的平板向上垂直提起，粉體在平板上的自由表面(斜面)和平板之間的夾角與受到震動後的夾角的平均值稱為平板角。在實際測量過程中，平板角是以平板提起後的角度和平板受到衝擊後除掉不穩定粉體的角度的平均值來表示的。平板角越小，粉體的流動性越強。一般地，平板角大於休止角。
