粉体工程
粉体工程期末考试题及答案
粉体工程期末考试题及答案一、选择题1. 粉体工程是一门研究粉末物料的加工、输送、储存和应用的学科，其研究的范围包括（）。
A. 粉末的物性与表征B. 粉末的混合与分离C. 粉末的加工技术D. 粉末的表面改性E. 以上都是答案：E. 以上都是2. 在粉体工程中，粉体的流动性是一个重要的物性指标，通常使用（）来进行描述。
A. 容重B. 流动性指数C. 膨松度D. 粒度分布E. 粒形指数答案：B. 流动性指数3. 粉末的分散性是指粉末中颗粒之间的相互作用力离散化的能力，以下哪种方法可以增强粉末的分散性？A. 加大颗粒尺寸B. 增加颗粒的比表面积C. 提高颗粒的摩擦系数D. 减少粉末中的 moisture contentE. 提高粉末的角质量答案：B. 增加颗粒的比表面积4. 粉体的输送方式多种多样，以下不属于粉体输送方式的是（）。
A. 斜槽输送B. 螺旋输送C. 气力输送D. 机械输送E. 沉降输送答案：E. 沉降输送二、填空题1. 粉体的密度是指单位体积的粉体的（）。
答案：质量2. 在粉体混合过程中，混合均匀度的评价指标之一是（）。
答案：变异系数3. 粉体工程中常用的粉体分级方式有（）和（）。
答案：筛分分级、离心分级三、简答题1. 请简要说明粉体包装的重要性，并列举两种常见的粉体包装形式。
答案：粉体包装的重要性：粉体包装能够保护粉体物料免受外界环境的污染和损害，确保产品的质量和有效期。
同时，粉体包装还能提高产品的市场竞争力，增强产品的品牌形象。
常见的粉体包装形式：a. 瓶装：将粉体物料装入密封的塑料瓶中，通过盖子或封口膜进行密封。
适用于粉末颗粒较小的物料。
b. 袋装：将粉体物料装入塑料或纸质袋子中，通过热封或胶粘剂进行密封。
适用于粉末颗粒较大的物料。
2. 简要描述一下粉体流变学的概念和研究对象。
答案：粉体流变学是研究粉末物料在外力作用下的变形和流动行为的学科。
主要研究粉体物料的流动性、变形性和变形机制等内容。
粉体工程课件
陶瓷行业应用
药物制备
粉体工程技术在制药行业中广泛应用于药物制备，如中药和西药的生产。粉体工程技术通过控制药物的粒度和释放性能，可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
药物剂型设计
粉体工程技术也用于药物剂型的设计，如颗粒剂、片剂、胶囊剂等。通过粉体工程技术的处理，可以调节药物的释放速度和作用方式，满足不同治疗需求。
离心筛分
利用液体将物料湿润，然后通过筛孔分离不同粒度的物料的过程。
湿法筛分
筛分技术
干法混合
湿法混合
气流混合
振动混合
混合技术
01
02
03
04
利用机械力将不同粒度的物料混合均匀的过程，如搅拌、搅拌磨等。
利用液体将不同粒度的物料混合均匀的过程，如捏和、乳化等。
利用高速气流将不同粒度的物料混合均匀的过程，如流化床、喷射混合等。
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粉体表面改性技术
粉体可作为填料添加到高分子材料中，提高材料的力学性能、阻隔性能和加工性能等。
高分子复合材料
利用陶瓷粉体制备出高性能的陶瓷复合材料，如陶瓷基复合材料、纳米陶瓷复合材料等。
陶瓷复合材料
金属粉体与其他金属或非金属材料复合，制备出具有优异性能的金属复合材料。
金属复合材料
粉体在复合材料中的应用
02
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粉体工程安全防护
粉体工程环保措施
总结词：了解粉体工程对环境的影响，掌握环保措施，保护环境。
了解粉体工程中产生的污染物及其对环境的影响。
学习如何合理选用环保设备，降低污染物排放。
详细描述
掌握环保设备的运行原理和使用方法。
定期进行环保监测，确保排放物符合国家标准。
粉体工程课件(ppt 54张)
16.02.2019
颗粒大小决定（影响）： e.g. 水泥的凝结时间、强度； 结构陶瓷的强度、韧度； 功能材料的功能； 催化剂的活性； 食品的味道； 药物的药力； 颜料的着色力；
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e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分； b.显微结构--粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)； 亚微米―纳米级超细粉，加速烧结过程中动力 学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能； e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）； b.颗粒度（颗粒大小及分布）； 水泥（溶胶－凝胶法，DSP）
16.02.2019
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
食品 颜料 能源 粮食加工、面粉蛋白分离、调味料、保健食品、食品 添加剂、 偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
电子
电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、 荧光粉、铁氧体
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细 陶 瓷 环保 机械 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗 粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉 状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
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DSP水泥;densified systems containing homogeneous 16.02.2019 arranged ultrafine particle;DSP cement
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非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不 断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元， 超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非金属矿产 品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质 资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以 来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事 实。非金属矿产品在"六五”期间出口12.5亿美元,"七 五"期间达到25.7亿美元，"八五"期间超过53.7亿美元， "九五"期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿 美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长 势头。件
粉体工程1
粉体工程粉体工程是一门涉及粉末物料的制备、处理、传输、储存、包装、流动、混合等各个方面的工程领域。
它是一种独特而复杂的工艺，需要灵巧的工艺技能和深厚的理论知识。
粉体工程器件应用范围广泛，涵盖了医药、化工、食品、环保、能源等各个行业。
在本篇文章中我们将会从以下几个方面来详细探讨粉体工程的设备、原理、工艺等方面的知识。
一、粉体工程设备1、粉碎设备粉末的制备是粉体工程的首要任务，通过粉碎设备将原料破碎成粉末是最基本的粉末制备方法。
常用的粉碎设备有：颚式破碎机、圆锥式破碎机、滚筒式破碎机等。
这些破碎机可以将原材料破碎成均匀细小的颗粒，为后续的加工和处理提供了条件。
2、混合设备粉末混合是粉体工程中最常见的一种操作，混合器主要作用是将相同或不同种类的粉末物料混合在一起，形成一种新的物料。
根据混合粉末的要求，可以选择不同的混合设备。
如：普通型搅拌机、飞散混合机、双轴式强制混合机、高剪切混合机、流化床混合机等等。
3、流化床设备粉体工程中的流化床是一种广泛应用的设备，主要用于熔融制备、干燥、喷雾干燥、颗粒化等工艺。
流化床的工作原理是将气体或液体流经粉末床层，产生流化状态，使粉末均匀分布并形成充分的接触，从而加快化学反应和热传递。
流化床的设备形式多种多样，可以有圆形、方形、长条形等不同的类型，通常都包含燃烧室、气体分布装置和颗粒床层组成。
4、烘干设备在粉体工程中，烘干是一项重要工艺，目的是去除物料中的水分，使其满足后续加工的需要。
常见的烘干设备有：传统的批式烘干器、连续式烘干器、真空烘干器、气流式烘干器、喷雾烘干器等。
这些烘干设备在不同的工艺操作中都有着特定的用途和优缺点，需要根据不同的实际情况来选择。
二、粉体工程原理1、粉末物理学物理学原理是所有粉体工程操作的基础，它理解了物料的粒度、形状、密度等基本特性，并建立了与这些属性相关的工艺知识。
物理学原理中的一些基本概念，如密度、粒度分布和物料流动性等，对粉末的特性和操作有着深远的影响。
粉体工程专业设计条件内容及格是统一规定
粉体工程专业设计条件内容及格是统一规定粉体工程是一门涉及粉体物料的操纵、传输、储存等工程技术的学科。
在设计粉体工程项目时，需要考虑以下条件内容：1.物料特性：物料的物理、化学、热力学等特性对工程设计至关重要。
包括粒度分布、密度、流动性、湿度、颗粒形状等。
2.工艺流程：需要确定粉体物料的处理流程，包括混合、干燥、粉碎、造粒等。
对于连续工艺还需要确定物料的输送方式和系统布局。
3.设备选择：依据物料特性和工艺要求，选择合适的设备。
包括粉体的输送设备、储存设备、粉碎设备、混合设备、干燥设备等。
4.安全和环境：在设计过程中必须考虑安全和环境保护要求，避免粉尘爆炸、毒性气体泄漏等安全和环境问题。
5.自动化和控制：粉体工程应尽可能实现自动化控制，通过PLC或DCS等控制系统自动监控和调整物料的输送和处理过程。
6.能耗和经济性：在设计过程中需要考虑能耗和经济性，减少能源消耗，提高工艺效率，降低成本。
7.适应不同工艺要求：不同的产品和工艺对粉体工程的要求不同，设计时需要充分考虑产品的特性和工艺要求，以确保设备和工艺能够满足需求。
8.维护和保养：设计时应便于设备的维护和保养，确保设备运行稳定和寿命长。
9.可持续发展：在设计过程中要考虑粉体工程的可持续发展，包括资源的合理利用、废物和排放物的处理等环保问题。
10.食品安全和卫生：在设计食品、制药等行业的粉体工程项目时，需要符合食品安全和卫生标准，确保产品的质量和安全。
总结起来，粉体工程专业设计条件内容包括物料特性、工艺流程、设备选择、安全和环境、自动化和控制、能耗和经济性、适应不同工艺要求、维护和保养、可持续发展以及食品安全和卫生等方面。
这些条件内容统一规定是为了确保粉体工程项目的质量、安全和可持续发展。
粉体工程第一章第二节
第一章第二节
表1 频率分布
粒级（µm） 平均粒径 （ µm ） <20 ~10 20~25 25~30 30~35 35~40 40~45 >45 22.5 27.5 32.5 37.5 42.5 质量频率 （%） 6.5 15.8 23.2 23.9 14.3 8.8 7.5 个数频率 （%） 19.5 25.6 24.1 17.2 7.6 3.6 2.4
dR 1 (d d ) F(d ) exp[ ] 2 dd 2 2
2
F（d）称为双参函数，由平均径 d 和标准偏差 σ加以定义
第一章第二节
标准偏差σ：粒径di对于 d 的二次矩的平方根
2 f ( d d ) i i i 1
n
分布宽度的一种量度，反映分布对于d 的分散程度 对于相同 d 的颗粒群而言 相对标准偏差α（亦称变动系数，无量纲量）：
da i 1 da i 粒级平均径：di 2
分计筛余：
累积筛余：
Wa1 Wa1 100% ra1 100% R a1 W W
Wa1 Wa2 Wa2 100% ra2 100% R a2 W W
累积筛下：
Wa2 Wa3 Wa4 Wa5 Wa6 D a1 100% W
第一章第二节
表2 累积分布
粒度 （µm） <20 20~25 25~30 30~35 35~40 40~45 >45 质量累积（%） R% D% 100.0 6.5 93.5 22.3 77.7 45.5 54.5 69.4 30.6 83.7 16.3 92.5 7.5 100.0 个数累积（%） R% D% 100.0 19.5 80.5 45.1 54.9 69.2 30.8 86.4 13.6 94.0 6.0 97.6 2.4 100.0
《粉体工程》课程笔记
《粉体工程》课程笔记第一章颗粒物性1.1 颗粒粒径和颗粒分布颗粒粒径是指颗粒的线性尺寸，通常用直径表示。
颗粒的形状、大小和分布对其物理和化学性质有重要影响。
颗粒分布是指颗粒大小的分布情况，可以通过粒度分布曲线来表示。
粒度分布曲线通常以颗粒直径的对数为横坐标，以对应直径的颗粒体积或质量分数为纵坐标。
颗粒的粒径分布可以分为单峰分布和双峰分布。
单峰分布是指颗粒大小集中在某个范围内，而双峰分布则是指颗粒大小分布在两个不同的范围内。
颗粒的粒径分布对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。
1.2 颗粒形状和表面现象颗粒形状是指颗粒的外形特征，可以分为规则形状和不规则形状。
规则形状的颗粒如球形、立方体等，而不规则形状的颗粒则呈现出各种复杂的几何形状。
颗粒的形状对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。
表面现象是指颗粒表面的吸附、反应、润湿等性质。
颗粒的表面现象对其在流体中的沉降、分散等行为有重要影响。
例如，表面活性剂可以改变颗粒的润湿性，从而影响其在流体中的分散性。
1.3 颗粒间的作用力颗粒间的作用力主要包括范德华力、静电力、氢键等。
这些作用力对颗粒的团聚、分散、堆积等行为有重要影响。
范德华力是由于颗粒表面分子的瞬时偶极矩引起的吸引力，静电力是由于颗粒表面带电而产生的相互作用力，氢键则是一种特殊的相互作用力，常见于含有氢键供体和受体的颗粒之间。
颗粒间作用力的强度和性质决定了颗粒体系的稳定性。
当颗粒间作用力较弱时，颗粒容易发生分散；而当颗粒间作用力较强时，颗粒容易发生团聚。
1.4 颗粒的团聚与分散颗粒在空气中或其他介质中容易发生团聚现象。
颗粒的团聚会导致其堆积密度降低，流动性变差。
颗粒的分散是指颗粒在介质中均匀分布，颗粒的分散性对其在流体中的沉降、输送等行为有重要影响。
颗粒的团聚与分散可以通过调节介质性质、添加分散剂等方法来控制。
介质性质包括介质的pH值、离子强度等，这些参数可以影响颗粒表面的电荷和润湿性，从而影响颗粒的分散性。
粉体工程---第一章 概论_OK
脉石矿物：目前国民经济尚不能利用的矿物。 原矿：是矿山采出的原始产品。
选矿 ： 传统上，把矿石加以破碎，使之彼 此分离（解离），然后将有用矿物加以富集 提纯，无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程 叫选矿 。 精矿 ：在选矿过程中选出的有用矿物。
4
品位 給矿或产品中有用成分的质量百 分数（%或g/t）。 原矿品位α 精矿品位β 尾矿品位θ 产率（γ）产品质量与原矿质量之比
粉碎设备多样化定型化―两端化即大型 化和超小型化且不断有新设备问世―磨矿 （振动磨、搅拌磨等）……两高一低即投 资高（设备大笨重等）、产品成本高（电 耗高、材耗高）、效率低―用于粉碎的能 量占总能量的40%以下..
发展趋势 四新—新设备、新材料、新技 术、新的粉碎方法―电热辐射、液电效应、 热力粉碎……
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1.4.2 磨矿机是每天24h连续工作，每月除计划的 检修停车外，均在工作。 设置一个粉矿仓 磨矿车间磨矿机、分级机通常配置在一个台阶上， 碎矿车间操纵控制的要点在磨矿车间原则上适用。 两个车间综合考虑 1.5 碎矿和磨矿的发展趋势
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应用领域逐步扩大—饮料、保健品、环 境保护方面......
回收率 精矿中有用成分与原矿中有用 成分质量之比（ε）。
5
Q1 100 % Q0 100
回收率越高，表明选矿过程回收的金属 越多。一般情况下，在保证精矿质量 （品位）的前提下，力求提高回收率。
6
1.1.2 碎矿磨矿的首要任务： 矿石中的有用矿物(待回收矿物)及脉石
矿物(待抛弃矿物)紧密嵌生在一起，将有用 矿物与脉石矿物及各种有用矿物之间相互 解离开来是选别的前提条件，也是磨矿的 首要任务。
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1．4 碎矿车间和磨矿车间的工作制度 1.4.1 破碎机的工作时间就要与采矿场 的供矿制度相配合；采用两班 6~7h 三班5~6h
粉体工程
1、粉体是是由无数相对较小的的颗粒状物质组成的一个集合体。
粉体既有固体的性质，也有液体的性质，有时还有气体的性质。
凡从粉磨机中卸出的物料即为产品，不带检查筛分或选粉设备的的粉磨流程称为开路流程。
凡带检查筛分或选粉设备的粉磨流程称为闭路流程。
开路适用于粉磨产品粒度较大，闭路适用于粉磨产品粒度较小。
2、颚角（钳角）：颚式破碎机动颚与定颚之间的夹角α称为钳角。
减小钳角可增加破碎机的生产能力，但会导致破碎比减小；反之，增大钳角虽可增大破碎比，但会降低生产能力，同时，落在颚腔中的物料不易夹牢，有被推出机外的危险。
反击式破碎机工作原理：机器工作时，在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入板锤作用区时，与转子上的板锤撞击破碎，后又被抛向反击装置上再次破碎，然后又从反击衬板上弹回到板锤作用区重新破碎，此过程重复进行，物料由大到小进入一、二、三反击腔重复进行破碎，直到物料被破碎至所需粒度，由出料口排出。
调整反击架与转子之间的间隙可达到改变物料出料粒度和物料形状的目的。
石料由机器上部直接落入高速旋转的转盘；在高速离心力的作用下，与另一部分以伞型方式分流在转盘四周的飞石产生高速碰撞与高密度的粉碎，石料在互相打击后，又会在转盘和机壳之间形成涡流运动而造成多次的互相打击、摩擦、粉碎，从下部直通排出。
形成闭路多次循环，由筛分设备控制达到所要求的粒度。
结构单转子反击式破碎机的构造，料块从进料口喂入，为了防止料块在破碎时飞出，在进料口进料方向装有链幕。
喂入的料块落在篦条筛的上面，细小料块通过篦缝落到机壳的下部，大块的物料沿着筛面滑到转子上。
在转子的圆周上固定安装着有一定高度的板锤，转子由电动机经V 型皮带带动作高速转动。
落在转子上面的料块受到高速旋转的板锤的冲击，获得动能后以高速向反击板撞击，接着又从反击板上反弹回来，在破碎区中又同被转子抛出的物料相碰撞。
由 条筛、转子、反击板以及链幕所组成的空间称为第一冲击区；由反击板与转子之间组成的空间是第二冲击区。
粉体工程考试重点
三、简答与论述1.粉体与固体的主要区别。
库伦粉体、粉体密度的表示方法及含义。
答：区别：粉体在少许外力的作用下呈现出流动性和变形，它是介于流体和固体之间的一种特殊存在形式，是气、液、固相之外的第四相。
库伦粉体：若滑移面上的切应力τ与垂直应力σ成正比，τ=μσ+C的粉体称为库伦粉体。
粉体密度：①真密度ρt:，ρt = w/Vt,是指粉体质量（w）除以不包括颗粒内外空隙的体积（真体积Vt）求得的密度；②颗粒密度ρg或ρp:ρg = w/Vg,是指粉体质量除以颗粒体积Vg所求得密度。
颗粒体积（Vg）：包括封闭细孔在内的体积，而颗粒表面的凹下、裂缝、开口的孔洞不包括在内；③松密度ρb(亦称表观密度、容积密度、填充体积),ρb= w/Vb粉体质量除以该粉体所占容器的体积V（堆积体积）堆积体积（Vb）：包括颗粒体积及颗粒之间空隙的体积。
④振实密度填充粉体时，经一定规律振动或轻敲后测得。
2.粉体产生粘附性与凝聚性的主要原因。
答：①干燥状态下：范德华力(取向力、诱导力、色散力)、静电力②润湿状态下：液体桥、固体桥液体桥：粉体与固体或粉体颗粒之间的间隙部分存在液体固体桥：溶解的溶质干燥而析出结晶3.同一颗粒由于定义和测量的方法不同，所得到的粒径值也不同，常用的表示粒径的方法主要有哪些。
答：演算直径：通过测定某些与颗粒大小有关的性质（如表面积、体积等），在一定条件下或通过一定的公式推导出的具有线性量纲的“虚拟直径”三轴径：以l、b、h定义的粒度平均值称为“三轴径”定向径：Feret径、Martin径、定向最大径当量径：球当量径、圆当量径4.球磨机的工作状态，球磨机的主要工作参数（工作转速、临界转速、转速比、功率、产量）的概念及应用。
答：临界转速nc：研磨体出现离心状态时球磨机筒体的最低转速适宜转速：最外层研磨体获得最大粉碎功时的转速K(转速比): K=n/ nc实际工作转速ng：磨机功率计算：磨机产量计算：5.中位粒径、最频粒径、标准偏差的概念及计算。
粉体工程复习资料
一、名词解释1、粉体：由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群体。
2、颗粒：能单独存在并参与操作过程，还能反应物料某种基本构造与性质的最小单元。
3、颗粒形状系数：在表示颗粒群性质和具体物理现象、单元过程等函数时，把与颗粒形状有关的诸多因素概括为一个修正系数加以考虑，该修正系数即为形状系数。
（有体积形状指数、表面积形状指数、比表面积形状指数）4、颗粒形状指数：表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。
5、粒度分布：指将颗粒群用一定的粒度范围按大小顺序分为若干粒级，各级别粒子占颗粒群总量的百分数。
6、破坏包络线：对同一粉体层的所有极限摩尔圆可以做一条公切线，这条公切线成为破坏包络线。
7、填充率：粉体所占体积与粉体表观体积的比值。
8、球形度：与颗粒等体积的球和实际粉体的表面积之比。
9、孔隙率：粉体层中空隙所占有的比率。
10、配位数：某一个颗粒与周围空间接触的颗粒个数。
11、极限应力状态：在粉体层加压不大时，因粉体层的强度足以抵御外界压力，此时粉体层外观不起变化，当压力达到某一极性状态时，此时的应力称极限应力。
粉体层就会突然崩坏，这与金属脆性材料的断裂是一致的。
12、库仑粉体：分体的破坏包络线呈一条直线，称该粉体为库仑粉体。
13、粘附性粉体：破坏包络线不经过坐标原点的粉体称为粘附性粉体。
14、主动受压粉体：由于重力作用在崩塌前将其支撑住，在崩塌时临界状态称主动态，最小应力在水平方向。
15、被动受压粉体：粉体延水平方向压缩，当粉体呀倾斜向上压动时的临界状态称为被动状态，最大主应力在水平方向。
16、堆积：17、安息角/休止角：指物料堆积层的自由表面在静平衡状态下，与水平面形成的最大角度。
（安息角越小，粉体的流动性越好）18、均化：物料在外力作用下发生速度和方向的改变，使各组分颗粒得以均匀分布。
19、粉体流动函数：固结主应力与开放屈服强度存在着一定的函数关系。
20、静态拱：物料颗粒在出口处起拱，此时正好承受上面的压力这样流动停止，此时孔口处处于静止平衡状态。
粉体工程
精细陶瓷 环 机 保 械
粉末的表征与测量
颗粒大小和形状表征 粉体特性的表征 粉体的粒度与比表面测定
颗粒大小和形状表征
§1.1颗粒大小和形状表征
材料的机械、物理和化学性质描述了组成
材料的物质组态的基本特性，当物质被“分 割”成为粉体之后，上述三类性质则不能全 面描述材料的性质，必须对粉体材料的组成 单元 —— 颗粒，进行详细描述。颗粒的大小 和形状是粉体材料最重要的物性特性表征量。
绪
论
行
化 食 颜 能 电 建
业
工 品 料 源 子 材
用
途
涂料、油漆、催化剂、原料处理 粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂 偶氮颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆 电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、粉状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型砂
颗粒的长度 l n 颗粒的宽度 b
延伸度
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
颗粒大小和形状表征
颗粒的形状
颗粒的形状对粉体的物理性能、化学性能、输运 性能和工艺性能有很大的影响。例如，球形颗粒粉 体的流动性、填形性好，粉末结合后材料的均匀性 高。涂料中所用的粉末则希望是片状颗粒，这样粉 末的覆盖性就会较其他形状的好。科学地描述颗粒 的形状对粉体的应用会有很大的帮助。同颗粒大小 相比，描述颗粒形状更加困难些。为方便和归一化 起见，人们规定了某种方法，使形状的描述量化， 并且是无量纲的量。这些形状表征量可统称为形状 因子，主要有以下几种：
直径或立方体的一边长
3
1 l
粉体工程
第2章统计平均径：弗雷特直径≥马丁直径体积直径：面积直径：面积体积直径：表面积形状因数：体积形状因数：球形度：一个与待测的颗粒体积相等的球形体的表面积与该颗粒的表面积之比。
第5章内摩擦角确定方法：三轴压缩试验、直剪试验、破坏包络线方程破坏面与最小主应力作用方向夹角：破坏面与最最大主应力作用方向（铅垂方向）夹角（摩擦角）：第6章粉碎：固体物料在外力作用下克服内聚力，使颗粒的尺寸减小，比表面积增大的过程。
粉磨：使小块物料碎裂成细粉状物料的加工过程。
平均粉碎比：粉碎前平均粒径D与粉碎后平均粒径d之比i。
乘积。
粉碎级数：串联粉碎机的台数。
粉碎的作用和意义：粒度减小，比表面积增大，利于不同物料的均匀混合，便于输送储存，利于提高高温固相反应程度和速度。
搅拌磨：1分类：4结构形式，3工作方式，2工作环境，安放形式，密闭形式2工作原理：内置搅拌器，搅拌器的高速回转使研磨介质和物料在整个筒内不停翻滚，产生不规则运动，使研磨介质和物料之间产生相互撞击和摩擦的双重作用，使物料被磨得很细并得到均匀分散的良好效果。
第7章活化点的分布模式：表面层分布、局部区域分布、整体均匀分布机械力化学导致的化学变化：脱水效应、固相反应第10章分离效率：分离后获得的某种成分的质量与分离前粉体中所含该成分质量之比。
m/m0*100% 分级精度：实际分级曲线相对于理想分级曲线的偏离程度，其偏离程度即曲线的陡峭程度可以用来表示分级的精确度，即分离精度。
筛分设备三种筛序：由粗到细的筛序、由细到粗的筛序，混合筛序筛孔大小表示：用筛目数M表示；或用1cm2面积上所具有的筛孔数表示K=（M/2.5）∧2。
筛分机械：六角形、超细分级原理：离心分级、惯性分级、迅速分级、减压分级气固分离设备收尘效率：串联时：收尘器按原理分类与特点：重力惯性离心过滤电收尘器第11章混合：物料在外力（重力机械力等）作用下发生运动速度和运动方向的改变，使各组分颗粒均匀分布的操作过程。
粉体工程及设备
粉体工程及设备粉体工程是一门研究颗粒性物料（包括粉体和颗粒）、其加工与处理设备以及加工过程中发生的各种现象的科学。
颗粒物料的性质取决于他们的成分和颗粒结构，包括颗粒大小、形状、孔隙结构、表面活性等。
这门学科的主要目标是以物理、化学和数学等原理为基础，提供粉体和颗粒材料加工（如干燥、混合、粉碎、筛分、分离、流态化、热处理等）的理论、设计与实施。
颗粒物料包括各种各样的产品和废料，例如聚合物、金属、陶瓷、矿物、食品和药品。
它们在很多工业领域都有应用，例如在塑料、橡胶、涂料、油漆、化肥、化学、医药、陶瓷、矿物加工、食品和饮料等。
现代粉体工程和设备科学开展的现象研究包括颗粒之间的接触力学、颗粒群体的流动（也称为颗粒流动）、颗粒的破碎、颗粒的聚集、颗粒的过滤和颗粒的振动行为。
粉体工程设备是指用于制备或处理粉状物质的设备，包括破碎设备（如破碎机、研磨机）、筛分设备（如振动筛、气流筛）、混合设备（如混合器、混凝土搅拌机）、烘干设备（如流动床干燥器、旋转干燥器）、除尘设备（如袋式除尘器、电除尘器）以及输送设备（如螺旋输送机、气力输送机）等。
由于颗粒材料的特性和应用广泛，粉体工程和设备在很多重要的工业生产中起着关键的作用。
例如，在化学工业中，大部分的原料和产品都是颗粒材料，它们的孔隙结构、颗粒大小和形状对化学反应过程、物料传递和产品性能有着重要的影响；食品和制药工业也大量使用颗粒物料，它们的加工过程中涉及到颗粒物料的干燥、混合、破碎和筛分等各种操作。
由于粉体工程和设备涉及的问题复杂多变，尤其是涉及颗粒与颗粒之间，颗粒与设备之间复杂的相互作用，因此，这个领域需要对流体动力学、热力学、化学反应工程、材料科学、微观力学以及计算方法等进行深入研究。
总的来说，粉体工程是一门涉及到计算机模拟、实验研究和工业应用的交叉学科，它的目标是通过理论研究和应用开发，为粉体和颗粒材料加工提供科学的理论依据和高效的工程解决方法。
它的研究不仅能够推动颗粒材料加工技术的创新和应用，也对提高我们对颗粒和粉体物质性质和行为的理解，增进我们对颗粒和粉体工程设备性能和设计的知识都有着重要的意义。
粉体工程学第1章
天然粉体
特种粉体 纳米级 0.1~100nm
单质粉体
粉体 （粉末）
微米级 1~100µm
混合粉体
复合粉体
电解粉体
亚微米级颗粒 0.1~1µm
雾化粉体
（2）颗粒和粉体研究特征 颗粒→微观特征 ↓ 形状形貌 粒度大小 比表面积 粉体→宏观特征 ↓ 粒度分布 流动性能 堆积状态 产品→产品性能 ↓ 化性物性 质量优虐 使用寿命
1.1.2.1 粉体的定义 （1）颗粒和粉体区分 颗粒：人工或天然制成的粒状物， 一般指固体颗粒。 也可以延伸到液体和气体。 颗粒是构成粉体的最小单元。
粉体：大量具有相互作用的微小固体 颗粒的集合体。 粉体是无数相对微小颗粒的集合体。
一般分为两种型体
单分散粉体： 构成粉体的所有颗粒其大小和形状都是一样的粉末。 （自然界中少见），一般为化学和人工合成的近似体。 多分散粉体： 构成粉体的所有颗粒其大小和形状参差不起、 形状各异的粉末。（自然界中常见）
1.1.2 粉体工程学的基本概念
粉体工程学(powder engineering)是 研究无数个固体粒子集合体的基本性质及其应用的科学。 是以颗粒和粉状物料为对象，而研究其性质加工及处理 技术的一门学科。 由于固体颗粒在工程应用中的地位显得愈来愈重要， 而且有很多共同规律和问题：如 ◆ 粉体的制造、分离、纯化、运输； ◆ 细粉特性的表示方法和测量； ◆ 细粉流态化的特性和规律；细粉的表面性质； ◆ 流体在孔性细粉中传递性质等。 因此形成了一个新的学科，称为粉体工程学。 通常我们所说的“粉末”、“粉粒”或“粒子”、 “粉尘”、“颗粒”都属于粉体学的研究范畴。
第四节 与粉体相关的产业
1.4.1 以粉体为主体的相关产业 （1）无机非金属材料工业 （2）冶金和金属工艺学 （3）颜料和感光剂工业 （4）电化学和部分无机化学工业
粉体工程作业答案
第一章粉体基本性质1—1 粉体是细小颗粒状物料的集合体。
粉体物料是由无数颗粒构成的，颗粒是粉体物料的最小单元。
1—2 工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料，称为粉体。
1—3 颗粒的大小、分布、结构、形态和表面形态等因素,是粉体其他性能的基础。
1—4 构成粉体颗粒的大小,一般在几个纳米到几十毫米区间。
1—5 如果构成粉体的所有颗粒，其大小和形状都是一样的，则称这种粉体为单分散粉体.大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成，这样的粉体称为多分散粉体。
粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例分别称为粉体物料的粒度和粒度分布。
1—6“目"是一个长度单位，代表在1平方英寸上的标准试验筛网上筛孔数量。
1-7 粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。
粒度越小，颗粒越细。
所谓粒径，即表示颗粒大小的一因次尺寸.1—8以颗粒的长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值称为三轴平均径，适用于必须强调长形颗粒存在的情况.1—9 沿一定方向与颗粒投影轮廓两端相切的两平行线间的距离。
称为弗雷特直径。
沿一定方向将颗粒投影面积等分的线段长度,称为马丁直径。
1-10 与颗粒同体积的球的直径称为等体积球当量径;与颗粒等表面的球的直径称为等表面积球当量径;与颗粒投影面积相等的圆的直径称为投影圆当量径(亦称heywood径.1-11若以Q表示颗粒的平面或立体的参数，d为粒径，则形状系数Φ定义为;若以S表示颗粒的表面积，d为粒径,则颗粒的表面积形状系数形状系数Φs定义为; 对于球形颗粒，Φs=；对于立方体颗粒,Φs= 6 .若以V表示颗粒的体积，d为粒径,则颗粒的体积形状系数Φv 定义为Φv = 对于球形颗粒，Φv= ;对于立方体颗粒，Φv= 1。
1-12比表面积形状系数定义为表面积形状系数与体积形状系数之比，用符号Φsv表示:Φsv=，对于球形颗粒和立方体颗粒，Φsv= 6。
与颗粒等体积的球的表面积与颗粒的实际表面积之比称为Carman形状系数。
粉体工程技术手册
粉体工程技术手册1. 简介粉体工程技术手册是一本系统介绍粉体工程的专业手册，旨在为从事粉体工程相关领域的工程师、科研人员和学生提供全面而详细的技术指导。
本手册将涵盖粉体的基本理论、工艺和应用，深入探讨粉体的特性、制备、处理和分析等方面知识，帮助读者全面了解粉体工程技术的最新进展及实践应用。
2. 粉体特性2.1 粉体的定义和分类粉体是指固体颗粒的集合体，具有特定的粒径和表面特性。
根据颗粒大小，粉体可分为颗粒、微粉和纳米粉体等。
不同颗粒大小对粉体的特性和应用有着重要影响。
2.2 粉体性质表征粉体的性质表征是粉体工程研究的基础，包括粒径分布、粒形和比表面积等参数。
常用的表征方法有激光粒度分析仪、电子显微镜和比表面积测试仪等。
2.3 粉体流动性粉体流动性对于粉体的输送、混合和包装等工艺过程至关重要。
松装密度、堆积角和流动性指数是评价粉体流动性的重要参数，其测定和改善方法是粉体工程研究的重点之一。
3. 粉体制备技术3.1 粉体制备方法粉体制备方法多种多样，包括物理法、化学法和物理化学法等。
常见的粉体制备方法有机械合成、溶胶-凝胶法和气相法等，每种制备方法都有其适用的粉体类型和工艺条件。
3.2 粉体表面处理技术粉体表面处理技术的目的是改善粉体的表面性能，提高粉体的分散性和稳定性。
常见的表面处理方法有涂覆、改性和包覆等，这些方法能够改变粉体粒子的性质和相互之间的相互作用。
3.3 粉体纳米化技术粉体纳米化技术是粉体工程领域的前沿研究方向，通过控制合适的制备条件和工艺参数，将粉体转化为纳米颗粒。
纳米粉体具有特殊的物理和化学性质，广泛应用于电子、材料和生物医药等领域。
4. 粉体工艺与应用4.1 粉体混合与分散技术粉体混合和分散技术是工业生产中常用的工艺，其目的是将不同粉体均匀混合或将粉体分散于基体中。
常见的混合和分散设备有搅拌器、球磨机和超声波分散器等。
4.2 粉体造粒技术粉体造粒技术是将粉体颗粒进行成型和固化的过程，常见的造粒方法有压片法、喷雾干燥法和烧结法等。
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延伸度
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
形状系数
若以Q表示颗粒的几何特征，如面积、体积，则Q与颗粒粒径 d的关系可表示为：
Q kd
p
式中，k即为形状系数。对于颗粒的面积和体积 描述，k有两种主要形式，分别为：
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
形状系数
•表面形状因子
S Sj 2 dj
(j表示征对于该种粒径的规定)
与π 的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
球 立方体 6
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
形状系数
•体积形状因子
V V j 3 dj
V
与 j
6
的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
V 球 6 V 立方体 1
j j
2
（–∞d+∞）
d0
——中位径，统计学中的数学期望值
——标准偏差
粒度测定
1．筛分析法 （>40μ m）
国际标准筛制：Tyler(泰勒)标准
单位：目
目数为筛网上1英（25.4mm）寸长度内的网孔数
25 .4 m ad
a d
(a，d单位mm)
25.4
标准规则: 以200目的筛孔尺寸0.074mm为
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
形状系数
•比表面积形状系数
Sj
SV
SVj
Vj
表面形状因子与体积形状因子的比值
一些规则几何体的形状因子
几何形状 球形 (d) π 0.81π 3π /2 π 7π /10 3π /5 6 6 4 2.8 2.4
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
S
V
π /6 π /12 π π π π 1 1 0.5 0.2 0.1 /4 /8 /20 /40
基准，乘或除模 2 （或） 2 ，则得到
n
4
n
主模系列:
2 0.074 2
0.074
n
得到比200目粗的筛孔尺寸 得到比200目细的筛孔尺寸
n
副模系列：
0.074
4
2 0.074 2
4
n
得到比200目粗的筛孔尺寸
得到比200目细的筛孔尺寸
n
4 粉体的比表面积与测量原理
粉体的特性表征 粉体的平均粒径
粉体的平均粒径
粉体平均粒径计算公式
① 算术平均径 ② 长度平均径 ③ 面积平均径
d a nd
n
d l nd 2
ds nd 2
nd
n
粉体的特性表征 粉体的平均粒径
① 体积平均径 ② 体面积平均径 ③ 质量平均径
dV 3
nd 3
n
dVS nd 3
nd 2
4
d w nd
nd
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
d a d l d s d v d vs d w
粉体的特性表征
粒度分布
粒度分布依据的统计基准： ① ② ③ ④ 个数基准分布(又称频度分布) 以每一粒径间隔内 的颗粒数占颗粒总数 n 的比例。 长度基准分布 面积基准分布 重量基准分布 以每一粒径间隔内的颗粒总长度 占全部颗粒的长度总和 nd 的比例。 以每一粒径间隔内的颗粒总表面 积占全部颗粒的总表面积 nd 的比例。
s l
a
]
R d
3
仪器对脉冲计数并归档，即可计算出有关粒度参量
高度h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度
宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距
长度l：颗粒俯视投影图中与宽度方向垂直的平行线夹距
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
h
b l
三轴平均径计算公式
三轴算术平均值：
立体图形的算术平均
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
l bh 3
三轴调和平均径：
与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长
绪
论
行
化 食 颜 能 电 建
业
工 品 料 源 子 材
用
途
涂料、油漆、催化剂、原料处理 粮食加工、调味料、保健食品、食品添加剂 偶氮颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆 电子浆料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、粉状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型砂
4a
与颗粒投影圆形周长相等的圆的直径
dl
l
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
最短直径 最长直径 等效重量直径
等效体积直径
等效沉降速率直径
筛分直径
等效表面积直径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
以上各种粒径是纯粹的几何表征量，描述 了颗粒在三维空间中的线性尺度。在实际粉 末颗粒测量中，还有依据物理测量原理，例 如运动阻力，介质中的运动速度等获得的颗 粒粒径，这时的粒径已经失去了通常的几何 学大小的概念，而转化为材料物理性能的描 述。因此，除球体以外的任何形状的颗粒并 没有一个绝对的粒径值，描述它的大小必须 要同时说明依据的规则和测量的方法。
3.光衍射法粒度测试
测量原理
当光入射到颗粒时，会产生衍射， 小颗粒衍射角大，而大颗粒衍射角小， 某一衍射角的光强度与相应粒度的颗 粒多少有关。
测量原理示意图
测量方法
激光衍射
0.05—500μ m
X光小角衍射
0.002—0.1μ m
激光衍射
目前的激光法粒度仪基本上都同时应 用了夫琅霍夫(Fraunhofer)衍射理论和 米氏(Mie)衍射理论，前者适用于颗粒直 径远大于入射波长的情况，即用于几个 微米至几百微米的测量；后者用于几个 微米以下的测量。
w =1 w =0.877 w =0.806 w =0.671 w =0.580 w =0.472
颗粒大小和形状表征 颗粒形状
扁平度m与延伸度n
一个任意形状的颗粒，测得该颗粒的长、宽、高为l、b、h， 定义方法与前面讨论颗粒大小的三轴径规定相同，则：
扁平度
颗粒的宽度 b m 颗粒的高度 n
粉体工程学
主讲人： 王群
粉体工程学
绪论 • 粉末的表征与测量 • 粉末的制取 • 粉末的分级 • 粉末的固结与加工 • 纳米粉体的制备与应用
绪论
粉体工程学科的形成 粉体工程的应用范围
绪
论
颗粒
粉体
绪
论
Fine particle
颗粒
从个体颗粒出发，称为颗粒学 Powder 粉体
从集合粉体出发，称为粉体工程学
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
定向最大径 S1 Martin径 S2 Feret径
对于一个颗粒，随方向而异，定向径可取其所有方向的平 均值；对取向随机的颗粒群，可沿一个方向测定。
当量径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
颗粒与球或投影圆有某种等量关系的球或投影圆的直径
等效圆球体积直径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
激光衍射法原理图
样品池 透镜 透镜 激光器 未衍射光束 激光束 粉末 光传感器列阵
衍射光束
中心传感器
4.电传感法粒度测试
测量原理
当一个小颗粒通过小孔时， 所产生的电感应，即电压脉冲与 颗粒的体积成正比。
无颗粒时单元的电阻
R ( tl ) A
有颗粒时单元的电阻
R 1
A [ al f
3
1 l
1b 1 h
3
三轴几何平均径：
与颗粒外接长方体体积相等的立方体的棱长
lbh
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
定向径
沿一定方向的颗粒的一维尺度。定向径包括三种
粒 径 名 称
定
义
定 方 向 径 沿一定方向测得颗粒投影的两平行线的距离。 （Feret 径） 定方向等分径 沿一定方向将颗粒投影像面积等分的线段长度 （Martin 径） 沿一定方向测定颗粒投影像所得最大宽度的线 定向最大径 段长度
精细陶瓷 环 机 保 械
第一章 粉末的表征与测量
颗粒大小和形状表征 粉体特性的表征 粉体的粒度与比表面测定
颗粒大小和形状表征
§1.1颗粒大小和形状表征
材料的机械、物理和化学性质描述了组成
材料的物质组态的基本特性，当物质被“分
割”成为粉体之后，上述三类性质则不能全
面描述材料的性质，必须对粉体材料的组成
单元——颗粒，进行详细描述。颗粒的大小
和形状是粉体材料最重要的物性特性表征量。
颗粒的大小
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
直径D
直径D、高度H
？
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
人为规定了一些所谓尺寸的表征方法
三轴径 定向径
当量径
颗粒大小和形状表征 颗粒大小
三轴径
设，图中颗粒处于一水小平面上，其正视和俯视 投影图如图所示。这样在两个投影图中，就能定 义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长，定 义规则如下
频度（f%） 3.9 7.1 8.8 14.2 17.3 21.8 15.1 7.8 3.2 0.8
累计百分数 3.9 11.0 19.8 34.0 51.3 73.1 88.2 96.0 99.2 100
频度%
粒度
频度%
粒度
正态分布：
f (d ) (d d 0 ) 1 exp 2 2 2
2
以每一粒径间隔内的颗粒总重量 nd 占全部颗粒的总重量 的比例。
3
例：以显微镜观察测量粉体的Feret径（测量总数为1000个）