颗粒学学科发展现状与前景展望

3.2、 颗粒制备与处理的研究进展
（二）颗粒的化学制备
原理
通过外部环境的改变或化学反应，使溶质从过饱和
的分散相(气相或液相)中析出，形成固体。
特点
化学反应容易实现对颗粒组分、形貌和粒径分布的 控制，可以得到纳米级的均匀颗粒。
方法
化学沉淀法、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、微乳液法、水 /溶剂热合成法、高温燃烧合成法、热分解法、模板合 成法，以及电解法等。
6万吨/年1250目超细粉体粉碎生产车间（2000年）
超细氧化锌（ZnO）颗粒的粒度分布
Volume (%)
Volume (%)
7
Particle Size Distribution
6
5
4
3
2
1
0.01
0.1
1
10
100
1000
Particle Size (m)
20 18 16 14 12 10
应用广，快，但分散困难 气溶胶分析 气溶胶分析，有标准 动态快速，应用广，有标准，但分散困难 可测较高浓度 可测较高浓度 有ISO标准，但分散困难 分散困难 有标准 需另外检测方法配套 需另外检测方法配套 测铁磁性颗粒 分明、暗场，有标准
3.2、 颗粒制备与处理的研究进展
内容
颗粒制备、表面处理、应用、制备工艺与设备、辅助过程 与设备（包括造粒、浓缩、过滤、提纯、干燥、包装、输运、 收集、除尘、计量与控制等）
-2.36+2.00mm
0.1
-3.35+2.36mm
-4.00+3.35mm
-4.75+4.00mm
0.01
i
W (t)/W (0)
i
1E-3
φ20×20mm 钢 锻 粉
磨 -2.00+1.70mm 粒 级
熟料粉碎速率最高。
1E-4
0
1
2
3
4
5
Grinding time, minutes
粉磨动力学动力学研究
（一）颗粒的物理制备
（1）不同尺度颗粒的物理制备（粉磨）
3.2、 颗粒制备与处理的研究进展
（一）颗粒的物理ຫໍສະໝຸດ Baidu备
（2）颗粒粉磨
粉磨
气流磨、分级试验平台
砂磨机、气流磨
3.2、 颗粒制备与处理的研究进展
（一）颗粒的物理制备
（3）颗粒分级（选粉机）
照片，
1
-1.70+1.18mm
-2.00+1.70mm
粒度范围/μm
0.001～10
0.003～30 0.005～1 0.005～0.2 0.05～8000 0.01～100 0.001～1200 0.02～30 0.003～30 0.003～0.5 0.02～50 0.001～500 <0.01 0.001～200
特点
应用广，可测分子量，有标准，但分散困难
展最快，28d达到最大；
(32,45) m和(45,64) m
强度持续增长，呈线性；
(64,80) m强度最低；
P0，未分级熟料，强度最
高； 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390
curing age /d
试验在重复验证中
P0：未分级熟料；P1(0,3) m；P2 (3,16) m ；P3 (16,32) m； P4 (32,45) m； P5(45,64) m；P6(64,80) m
目录
1 颗粒学概述
2 颗粒学在国民经济中的战略地位
3 颗粒学现状与展望
颗粒测试学 纳米颗粒研究 气溶胶科学技术
4 结语
颗粒制备与处理 颗粒多相流（流态化）工程学
颗
1、颗粒学概述
粒
❖颗粒学
各
Particuology
种
形
拉丁前缀
希腊后缀
态
particula
logia
（颗粒）
（学问）
图片，
气
❖颗粒学
流 颗
学科
3、现状与展望
3.1、 颗粒测试学研究进展
激光粒度分析仪 以激光作为探测光源的粒度分析仪器
静态光散射原理
根据不同大小的 颗粒对光的散射有 不同的角分布的原 理
静态光散射 原理
1
动态光 散射原理
2
原理
4
光脉动法 粒度仪
3
光阻法颗 粒计数器
动态光散射（光子 相关光谱）原理
根据微小颗粒（通常 小于1 μm）在液体中 的布朗运动，引起散 射光的频率移动（或 相位变化），散射光 相互干涉，使得某观 察点上散射光强随时 间变化的原理
研究颗粒形成、形 态（貌）、性能、运
粒
动（流动）和变化规 律及其工程应用的科
多
学。
相
流
2、颗粒学在国民经济中的战略地位
颗粒学 跨学科、跨理、工、农、医等领域
交叉性强，技术的实用性强
特点
领域
涉及能源、化工、材料、建材、轻工、冶 金、电子、气象、食品、医药、环境、航空 和 航天等多个领域
颗粒表征（测量）、颗粒制备与处理、 颗粒多相流（如流态化）、超微（纳米）颗 粒、气溶胶 —— 工程应用
测试基础 理论
数据反演算 法的改进
该方法对高达 20%的噪声仍 可获得满意结 果
3.1、 颗粒测试学研究进展
3.1、 颗粒测试学研究进展
纳米粒度及粒度分布测量方法一览表
分析方法
光子相关光谱 或动态光散射 电泳光散射 电迁移 扩散电池 激光衍射 超声谱 电声谱 离心沉降 浊度法 X光小角散射 毛细管流动色谱 场流分级 穆斯堡尔谱 电镜
颗粒的可控生长是化学法合成颗粒的关键 。
3.2、 颗粒制备与处理的研究进展
（一）颗粒的物理制备
（3）颗粒形状控制技术
（4）助磨技术
（5）数字化制造与模拟技术
3.2、 颗粒制备与处理的研究进展
3.1、 颗粒测试学研究进展
我国的激光粒度仪 时期：自80年代开始
原理：基于静态光散射原理的仪器
主要研制单位：包括天津大学，济南大学，上海理工大学，丹东仪 表所等。
丹东百特 的两种光 学结构
天津大学 双谱面结构
济南微纳 结构
样品池
近十年的突破
华南师大 折射率测量
珠海欧美克 全自动系统
不同形状、 大颗粒的散 射光分布的 计算
20万吨/年矿渣工业化装置投入试生产 –失败
颗粒的应用研究
compressive strength /MPa
130 120 110 100
90 80 70 60 50 40 30 20 10
0 0
30 60
P0
P1
P2
P3
P4
P5
P6
(0,3) m、(3,16) m和
(16,32) m的熟料强度发
8 6 4 2 0 0.01
Particle Size Distribution
0.1
1
10
Particle Size( m)
100
1000
❖ (a) 研磨前 （b）研磨后
2008年与南京铅锌银锰矿集团合作项目
973项目资助高效节能工业应用粉磨装置
973项目资助模高型效装节置能图工业应用粉磨装置