第1部. 粉粒体の固結の原因とそのメカニズム

(2017年10月27日 10:30～12:30)

　塩や砂糖などの粉粒体が自然に固まる現象は一般家庭でもしばしば経験するところであるが、工業原料や製品の場合、固結は極めて深刻な問題となる。固結を防ぐためには、まずその根本原因と実際の固結過程の概要を理解した上で対策を考えることが望ましい。
　本講座では食塩の場合を例にとり、湿度や温度などの環境条件の変化によって起こる固結の微視的な過程について、その観察方法を述べ、固結の原因を推定する。また、代表的な固結防止剤が働く仕組みについても概説する。

1. 小さい粒が大きくなろうとするわけ
   1. 小さい粒は不安定 ～表面エネルギー・表面張力～
   2. 小さな液滴は蒸発しやすく、小さな固体は溶けやすい
   3. 液体による固体表面の濡れと毛管現象 ～接触角～
   4. 接触部の凹んだ表面が水を集め、粒を凝集させる ～毛管凝縮・毛管力～
   5. 結晶も形を変えようとする
2. 粒の表面での原子のミクロの動き
   1. 固体の表面にある原子の階段
   2. 原子の階段の動きを観察する方法 ～原子間力顕微鏡～
   3. 原子の階段は湿度によってどのように動くか
   4. 原子の階段は熱によっても動く ～タンマン温度・粉末冶金～
3. 固結のミクロの過程を見る ～食塩を例として～
   1. 実験法 ～顕微鏡観察と温度・湿度の制御～
   2. 結晶粒子間の橋架け過程の観察
   3. 接触する相手がいなくても勝手に結晶が成長する場合 ～微細孔からのホイスカー成長、クリーピング～
   4. 低温固結の場合 ～圧力も重要～
4. 実用の固結防止剤のはたらき
   1. さまざまな固結防止剤の粉粒体内部湿度上昇抑制効果
   2. 媒晶効果・乾燥効果・湿度保持効果など
• 質疑応答

第2部. 粉体の固結・滞留・閉塞とその対策

(2017年10月27日 13:10～16:00)

　粉体の取り扱いにおいて、固結、滞留、閉塞のトラブル発生はアンケート調査でも特に多くみられる。一般の固体、液体、気体の扱いに見られない特殊な現象であり、粉体に慣れていない場合は大いに戸惑うことになる。
　ここでは、まず固結の発生の原因からトラブル対策まで、具体的な事例を含めて解説する。次に、粉体が滞留することについての対策を述べ、逆にそれを利用する方法について述べる。最後に粉体が主に貯槽の排出部で引き起こす閉塞の対策について多くの例を挙げながら詳説する。

1. 粉粒体の固結
   1. 固結に関する既往の研究と対策
   2. 粉粒体の固結とは
   3. 固結の発生機構
   4. 固結に関与する因子
      1. 固体粒子の水分と吸湿性
      2. 空隙と粒子の接触状態
      3. 平衡水分と潮解
      4. 粒子の溶解性
      5. 析出粒子の固結性
      6. 固結力の類推
   5. 固結の汎用的な対策
      1. 粒子物性の変更による吸湿防止
      2. 外的操作による防止
      3. 析出段階での防止
      4. 取扱い困難さの軽減
   6. 固結防止剤の例
   7. 食塩にみられる固結対策
      1. 食塩の物性の変化と添加物
      2. 食塩サイロの考え方
      3. 粉体の高濃度輸送における固結対策8)
   8. 固結のトラブルアンケート結果より
   9. 半導体分野での水垢防止対策
   10. 固結を未然に防ぐために
2. 粉体滞留の防止と利用
   1. 流れにおける粉体の滞留
      1. 粉体と液体の滞留の差
      2. 滞留させたくない理由
   2. 粉体を滞留させない方法
      1. 接触する側の形状を考慮する
      2. 操作方法を工夫する
      3. 粉体の性状及びそれに影響する要因を変更・管理する
      4. 固結を防止する
   3. 粉体の舞い上がりによる滞留の防止
      1. 微粒子の沈降速度と舞い上がり
      2. 舞い上がりを防止する方法
      3. 舞い上がった粉体を捕集する方法
      4. バグフィルタの通気速度による抑制
   4. 粉体を滞留させることの効用
      1. 落下衝撃の緩衝
      2. シュートの保護
      3. 空気輸送における粒子衝撃の緩衝
      4. スクリューコンベヤにおける下部の滞留
      5. 粉体貯槽の過大圧防止
3. 粉体閉塞のトラブル
   1. 貯槽の形状・仕様
      1. 物性測定に基づく貯槽形状設計
      2. 壁摩擦の減少
      3. 鉛直壁の設置
      4. コーンの設置
      5. 頂角の減少
      6. 排出口の拡大
   2. 壁部の粉体層破壊
      1. 壁面の振動
      2. 壁面の打撃
   3. 内部の粉体層破壊
      1. 撹拌
      2. 空気流動
      3. 可動壁
4. 粉体物性の管理
   1. 粉体物性の変更
   2. 温度・湿度管理
   3. 帯電防止
5. 貯槽の操作
   1. 連続排出の維持
   2. ポークホール (つつき孔)
6. 実際のトラブル例
   1. アンケート結果から
   2. 特殊カオリンの貯槽での閉塞とシュートへの付着例
• 参考:開発・改良・研究に役立つ発想法
  • 幅広く発想するために多くの例を挙げたリストのご紹介
• 質疑応答