第一篇：粉體工程1

一、粉體的性能與表征

1.粒徑的表示方式：幾何學(xué)粒徑、投影經(jīng)（Feret經(jīng)、Martin經(jīng)、割線經(jīng)、投影面積相當(dāng)經(jīng)、投影周長(zhǎng)相當(dāng)經(jīng)）、篩分徑、球當(dāng)量經(jīng)（等表面積當(dāng)量經(jīng)、等體積當(dāng)量經(jīng)、等比表面積當(dāng)量經(jīng)、Stokes經(jīng)、光散射當(dāng)量經(jīng)）

2．粒徑分布表示：頻率分布和累積分布。頻率分布表示各個(gè)粒徑范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的顆粒百分含量、；累計(jì)分布表示大于或小于某粒徑的顆粒占全部顆粒的百分含量與該粒徑的關(guān)系。粒徑：粉末體中，顆粒的大小用其在空間范圍所占據(jù)的線性尺寸表示，稱為粒徑。

粒徑分布：若干個(gè)按大小順序排列的一定范圍內(nèi)顆粒量占顆粒群總量的百分?jǐn)?shù)，它是用簡(jiǎn)單的表格、繪圖或函數(shù)的形式給出的顆粒群粒徑的分布狀態(tài)。

3．平均粒徑：將粒徑不等的顆粒群想象成有直徑為D的均一球形顆粒組成。

4.粒徑的測(cè)量方法（常用）

觀察法（顯微鏡法）測(cè)量結(jié)果：粒徑、粒徑分布的形狀參數(shù) 篩分法 測(cè)量結(jié)果：粒徑分布直方圖

沉降法（重力法、離心法）測(cè)量結(jié)果：粒徑、粒徑分布 激光法 測(cè)量結(jié)果：粒徑、粒徑分布

5.粉體的堆積性質(zhì)

粉體中得顆粒以某種空間排列組合形式構(gòu)成一定的堆積形態(tài)，并表現(xiàn)出諸如孔隙率、容積密度、填充物的存在形態(tài)、空隙的分布狀態(tài)等堆積性質(zhì)

顆粒的真密度：顆粒的質(zhì)量除以不包括開(kāi)孔、閉孔在內(nèi)的顆粒真體積，即顆粒的理論密度

顆粒的表觀密度：顆粒的質(zhì)量除以包含閉孔在內(nèi)的顆粒體積

安息角又稱休止角、堆積角，它是指粉體自然堆積時(shí)的自由表面在靜止平面狀態(tài)下與水平面所形成上網(wǎng)最大角度，它可用來(lái) 衡量和評(píng)價(jià)粉體的流動(dòng)性，即可把它視為粉體的粘度；

安息角有兩種形式，一種為注入角或稱堆積角，是指在一定高度下將粉體注入一理論上無(wú)限大的平板上所形成的休止角;另一種稱為排出角，是指將粉體注入某一直徑有限的園板上，當(dāng)粉體堆積到圓板邊緣時(shí)，如再注入粉體，則多余的粉體將由圓板邊緣排出，而在圓板邊緣行測(cè)安息角；一般而言，粒徑均勻的顆粒所形成的兩種安息角基本相近，但對(duì)于粒度分布寬的粉體，其排出角高于注入角。6.粉體壓縮性與成形性（總稱為粉體的壓制性）

壓縮性代表粉末在壓制過(guò)程中被壓緊的能力；成形性是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力

影響壓縮性的因數(shù)有顆粒的塑性或顯微硬度 影響成形性的因數(shù)有顆粒的形狀和結(jié)構(gòu)

一般說(shuō)來(lái)，成形性好的粉末。往往壓縮性差；相反，壓縮性好的粉末，成形性差

二、粉體表面與界面化學(xué) 1.在氣相中得分散

主要受范德華力、靜電力（由接觸電位差引起的靜電引力、由鏡像力產(chǎn)生的靜電引力、庫(kù)倫力）、液橋作用力還有磁吸引力和固體架橋力 前三個(gè)力的大小都隨顆粒半徑的增大線性增大，靜電力比其他兩力小得多；當(dāng)H大于1微米時(shí)，范德華力已不再存在，當(dāng)H小于2~3微米時(shí)，液橋力明顯，當(dāng)H大于2~3微米時(shí)，靜電力起主要作用

氣相分散的方法：機(jī)械分散、干燥分散、表面改性分散、靜電分散、復(fù)合分散

2.在液相中的分散：范德華力、雙電層靜電力、空間位阻作用力、溶劑化作用力、疏液作用力。液相分散的方法：介質(zhì)調(diào)控（相同極性原則）、分散劑調(diào)控（添加適當(dāng)?shù)姆稚?，有無(wú)機(jī)電解質(zhì)、高分子分散劑、表面活性劑）、機(jī)械調(diào)控、超聲調(diào)控

3．表面改性：用物理、化學(xué)、機(jī)械等方法對(duì)顆粒表面進(jìn)行處理，根據(jù)應(yīng)用的需要有目的的改變顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì)，如表面晶體結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)、表面能、界面潤(rùn)濕性、電性、表面吸附和反應(yīng)特性，以滿足現(xiàn)代新材料、新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需求。其目的為：對(duì)應(yīng)用于塑料、橡膠、膠黏劑等高分子材料中的無(wú)極礦物填料，表面改性主要是改善其表面的物理化學(xué)特性，增強(qiáng)其與基質(zhì)的相容性，提高其在有機(jī)基質(zhì)中得分散性，從而提高材料的機(jī)械強(qiáng)度及綜合性能；對(duì)于干涂料或油漆中得顏料，目的是為了提高其分散性，并改善涂料的光澤、著色力、遮蓋力和耐候性、耐熱性、保光性、保色性；控制藥物，達(dá)到使藥物定時(shí)定量和定位釋放的目的

4.改性的方法：1.表面化學(xué)改性：利用表面化學(xué)方法，如有機(jī)物分子中得官能團(tuán)在顆粒表面的吸附或化學(xué)反應(yīng)對(duì)顆粒表面進(jìn)行局部包覆使顆粒表面有機(jī)化而達(dá)到表面改性的方法（偶聯(lián)劑表面改性、表面活性劑改性、高分子分散劑改性、接枝改性）；2.微膠囊包覆：將液體、固體或氣體囊心物質(zhì)分細(xì)，然后以這些微滴為核心，使聚合物成膜材料在其上沉淀、涂層，形成一層薄膜，將囊心微滴包覆（化學(xué)法、物理法、物理化學(xué)法）；3機(jī)械化學(xué)改性：利用超細(xì)粉碎及其他強(qiáng)烈機(jī)械力作用有目的地對(duì)物體表面進(jìn)行激活，在一定程度上改變顆粒表面的晶體結(jié)構(gòu)、溶解性能、化學(xué)吸附和反應(yīng)活性；4.原位聚合改性：將粉體在乳液?jiǎn)误w中均勻分散，然后用引發(fā)聚合，從而形成帶有彈性包覆層的核-殼結(jié)構(gòu)的納米粒子（無(wú)皂乳液聚合包覆法、預(yù)處理乳液聚合法、微乳液聚合法）

三、粉碎

粉碎的分類及主要設(shè)備

1、粉碎：依靠外力克服固體支點(diǎn)之間內(nèi)聚力使物料集合尺寸減小的過(guò)程。粉碎分為破碎、粉磨、超細(xì)粉碎。粉碎的方法主要包括：擠壓粉碎、擠壓-剪切粉碎、沖擊粉碎、研磨磨削粉碎、粉碎的三種模型：體積粉碎模型（真?zhèn)€顆粒收到破壞）、表面粉碎模型（僅顆粒表面收到破壞）、均一粉碎模型（直接粉碎）2.破碎設(shè)備:擠壓式、沖破式

擠壓式：在破碎的過(guò)程中主要通過(guò)固定面和活動(dòng)面對(duì)物料的相互擠壓而實(shí)現(xiàn)破碎物料，包括顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)；

沖破式：利用高速旋轉(zhuǎn)體上的錘、棒體、沖擊板撞擊物料，使物料在破碎設(shè)備的轉(zhuǎn)子和定子間以很高的頻率相互撞擊和剪切，以達(dá)到粉碎的目的，主要包括錘式破碎機(jī)、反擊破碎機(jī) 簡(jiǎn)擺式破碎機(jī)與復(fù)擺式破碎機(jī)的區(qū)別：

(1).簡(jiǎn)擺式顎式破碎機(jī)破碎比小，卸出的物料多呈片狀；復(fù)擺式破碎機(jī)破碎的物料多為立方體，但易產(chǎn)生過(guò)粉碎現(xiàn)象

(2).由于建構(gòu)及運(yùn)動(dòng)方式的不同，復(fù)擺式顎式破碎機(jī)額板磨損嚴(yán)重(3).復(fù)擺式顎式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，與簡(jiǎn)擺式顎式破碎機(jī)相比，在具備相同生產(chǎn)能力時(shí)，設(shè)備重量減輕20%~30%(4).從破碎施力和促進(jìn)排料作用力角度考慮，復(fù)擺式顎式破碎機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡較簡(jiǎn)擺式更為合理

3.粉磨設(shè)備 按施力方式：摩擦式、擠壓式、沖擊式。根據(jù)工作速度分為慢速、快速；前者包括球磨機(jī)、礫磨機(jī)、自磨機(jī)，后者包括棍式磨、振動(dòng)磨、行星磨、攪拌莫、沖擊磨、氣流磨。

滾筒式球磨機(jī)的特點(diǎn)：對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)能力大，粉碎比高，易于調(diào)整產(chǎn)品粒度，可進(jìn)行干磨、濕磨，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，運(yùn)行可靠，修理管理方便。工作原理：簡(jiǎn)筒內(nèi)裝有一定數(shù)量的球型研磨體，被磨物料及適量的球磨助劑從加料口加入，按工藝要求對(duì)物料，水和研磨體進(jìn)行配料與筒體回轉(zhuǎn)時(shí)，由于磨體在離心力的作用下，貼在筒體內(nèi)壁與筒體一起回轉(zhuǎn)上升，當(dāng)研磨體被帶到一定高度時(shí)，由于重力場(chǎng)作用而被拋出，以一定的速度降落，在研磨體降落過(guò)程中筒體內(nèi)物料受到研磨體的沖擊和研磨作用而被粉碎。

懸棍磨又稱雷蒙磨優(yōu)點(diǎn)：自帶風(fēng)力旋風(fēng)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品粒度可調(diào)整，能滿足生產(chǎn)0.045mm顆粒細(xì)度的要求；更換粉磨原料時(shí)，需清掃懸棍磨風(fēng)道，與與管磨機(jī)相比工作量??；該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，能耗較低、噪聲也較低，環(huán)境效果好；

4.超細(xì)粉碎：行星式球磨機(jī)、行星式振動(dòng)磨、攪拌球磨機(jī)、高能球磨機(jī) 四：分級(jí) 1.分級(jí)：把粉體按某種粒徑大小或不同種類的顆粒進(jìn)行分選的操作過(guò)程，其目的就是實(shí)現(xiàn)顆粒粒徑的均與化，通過(guò)分級(jí)把合格的產(chǎn)品分離出來(lái)加以利用，把不合格的產(chǎn)品再進(jìn)行粉碎。2.分機(jī)效率

理想的分級(jí)就是粗粒不分沒(méi)有小于粒度d的粉末，同時(shí)在細(xì)粒不分沒(méi)有大于粒度d的粉末。分機(jī)效率有部分分機(jī)效率、牛頓分機(jī)效率、分級(jí)精度 3.篩分設(shè)備

固定式：柵篩，弧形篩；運(yùn)動(dòng)篩：回轉(zhuǎn)篩、搖動(dòng)篩、旋動(dòng)篩、振動(dòng)篩（電磁式、機(jī)械式）4.流體力分級(jí)

重力分級(jí)：利用空氣阻力和重力之間的平衡關(guān)系，對(duì)粉料進(jìn)行分級(jí)(只能用來(lái)對(duì)粒徑較大的粉體進(jìn)行分級(jí))

離心分級(jí)：利用回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，其離心加速度大致比重力加速度大兩個(gè)數(shù)量級(jí)甚至更大，能很快將顆粒分離 5.超細(xì)分級(jí)

迅速分級(jí)原理：采取適當(dāng)?shù)姆旨?jí)室，應(yīng)用恰當(dāng)?shù)牧鲌?chǎng)使微細(xì)顆粒尤其是臨界分級(jí)顆粒附近的顆粒一經(jīng)分散就立即離開(kāi)分級(jí)區(qū)，以避免它們?cè)诜旨?jí)區(qū)內(nèi)的濃度不斷增大而聚集

減壓分級(jí)：減壓可使分級(jí)粒度減小，對(duì)細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒的分級(jí)十分有利

6、篩制：以每1英寸篩網(wǎng)長(zhǎng)度上的篩孔數(shù)目表示篩目。

篩分效率：指篩分是實(shí)際得到的篩下產(chǎn)物的質(zhì)量與原料中所含粒度小于篩孔尺寸的物料的質(zhì)量比。影響篩分因素： ①篩分的物料：堆積密度，粒度分布，含水量

②篩分機(jī)械：孔隙率，篩孔大小，篩孔形狀，篩面種類的比較，篩面程度，振動(dòng)的幅度與頻率，加料的均勻性，加料速度與料層厚度。

五、分離 分離：把任何形狀或密度的固體顆粒從流體介質(zhì)中分離出來(lái)的過(guò)程。

①分離效率：收塵效率（總分離效率）（除塵效率）：分離器的出口處氣體中粉塵的質(zhì)量與進(jìn)口處氣體中粉塵的質(zhì)量之比。②總分離效率的定義：分離后獲得的粉體某種成分的質(zhì)量與分離前粉體中所含該成分的質(zhì)量之比稱為總分離效率。

分離目的：根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，從粉塵或懸浮液中回收有價(jià)值的固相或液相，必須將此非均勻想物系中得兩相實(shí)行分離 1.氣固分離（氣溶膠）

收集分離（捕集推移階段、分離階段）、排塵、排氣(分離區(qū)域、排塵區(qū)域、排氣區(qū)域

2.旋風(fēng)收塵器（進(jìn)氣管，外圓筒、錐形筒、貯灰箱、鎖風(fēng)閥、排風(fēng)管）原理：利用含高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性離心力使粉塵顆粒與氣體分離的一種干式收塵設(shè)備。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，易制造，造價(jià)低，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，操作管理方便，維修量小，缺點(diǎn)是流體阻力損失大，高電耗，殼體易磨損，要求卸料閘門嚴(yán)格鎖風(fēng) 3.袋式收塵器的工作原理與特點(diǎn)

利用顯微濾布將含粉塵氣體中得粉塵過(guò)濾出來(lái)的收塵設(shè)備，優(yōu)點(diǎn)是收塵效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高，投資費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單可靠。缺點(diǎn)是耗費(fèi)較多的織物，允許的氣體溫度較低

4.重力分離器：又稱降塵室，是最簡(jiǎn)單的收塵設(shè)備，它是一

個(gè)截面較大的空室，含塵氣體經(jīng)過(guò)空室時(shí)，氣流速度降低，粉塵便在重力的作用下沉降到空室底部的灰倉(cāng)中。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易建造，流體阻力小，但占地面積大，收塵效率低，故一般收集500微米以上的粗大顆粒，適合高濃度和腐蝕性大得粉塵做初次收塵，以減輕第二次收塵設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷

5.電收塵器工作原理：它是以高壓直流點(diǎn)的正負(fù)兩極簡(jiǎn)維持

一個(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)，氣體電離所產(chǎn)生的正負(fù)離子作用于通過(guò)靜電場(chǎng)的粉塵表面而使粉塵荷電；它具有以下優(yōu)點(diǎn)：收塵效率高，能處理較大的氣體量，能處理較高溫度，高壓和耐腐蝕性的氣體，能量消耗小，操作過(guò)程可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。收塵器的正極稱為沉積極或集塵極，負(fù)極稱為電暈極。還包括振打裝置、氣體均布裝置、殼體保溫箱及排灰裝置

6.影響點(diǎn)收塵器性能的因素

粉塵的比電阻、氣體的含塵濃度、粉塵顆粒組成、氣體成分、溫度、濕度、露點(diǎn)、含硫量、收塵器的漏風(fēng)、電極肥大、電極積灰、操作電壓

7.液固分離：顆粒粒徑小于1微米的為真溶液，1mm~0.1微

米的為膠體溶液，大于0.1微米的為懸浮液

過(guò)濾法的概念：利用一種多孔性物質(zhì)作為過(guò)濾介質(zhì)，使被過(guò)濾的液體通過(guò)小孔而將懸浮物截留獲得清液（濾液）其原理：利用具有很多毛細(xì)孔的材料作為介質(zhì)，在壓力作用下，使料漿中得水分自毛細(xì)孔通過(guò)，將固體物截留在介質(zhì)上，從而把料漿中得水分除去的操作

第六章：混合與造粒

1.混合機(jī)理：擴(kuò)散混合（顆粒小規(guī)模隨機(jī)移動(dòng)）、對(duì)流混合（顆粒大規(guī)模隨機(jī)移動(dòng)）、剪切混合（相互滑移），三個(gè)的本質(zhì)都是施加愛(ài)適當(dāng)形式的外力使混合物中各種組分顆粒產(chǎn)生相互間的相對(duì)位移，這是發(fā)生混合的必要條件

2.混合效果評(píng)價(jià)：標(biāo)準(zhǔn)偏差、混合度、均與度、混合指數(shù)

3.影響混合的因素：物理性質(zhì)（物料顆粒的形狀、粒度及粒度分布、密度、表面性質(zhì)、休止角、流動(dòng)性、含水量、黏結(jié)性），混合機(jī)的結(jié)構(gòu)形式（混合機(jī)的形狀、尺寸、所用攪拌部件的集合形狀和尺寸、結(jié)構(gòu)材料及其表面加工質(zhì)量、進(jìn)料和卸料的設(shè)置形式），操作條件（混合料內(nèi)和組分的多少及其所占混合機(jī)體積的比率，個(gè)組分進(jìn)入混合機(jī)的方式、順序和速率、攪拌部件或混合機(jī)容器的旋轉(zhuǎn)速度

4、造粒：為了是干壓和半干壓成型的需要，將細(xì)磨后的陶瓷粉料制備成具有一定大小的團(tuán)粒的坯料，這個(gè)過(guò)程叫做造粒.5、造粒的作用：使造出的粉料，體積密度大，形狀規(guī)

則大，成型性能大。

6、造粒方法：造粒方法：壓縮法，擠出法，滾動(dòng)法，噴漿法，流化法。

七、粉料的儲(chǔ)藏與粉體運(yùn)輸 1.料倉(cāng)內(nèi)粉體流動(dòng)的流動(dòng)形式

粉體的流動(dòng)是指粉體層沿剪切面的滑移和位移

分為重力流動(dòng)、振動(dòng)流動(dòng)、機(jī)械流動(dòng)以及在流體介質(zhì)中得流動(dòng)，其中重力流動(dòng)是粉體流動(dòng)的主要形式 2粉料卸出的流動(dòng)形式：漏斗流、整體流

漏斗流：當(dāng)料倉(cāng)內(nèi)粉料在卸出時(shí)，只有料倉(cāng)中央部分形成料流，而其它區(qū)域的的粉料流不穩(wěn)定或停滯不動(dòng)，其流動(dòng)區(qū)域呈漏斗狀

整體流：物料從出口的全面積上卸出

整體流與漏斗流有以下優(yōu)點(diǎn)：避免了粉料的不穩(wěn)定流動(dòng)、溝流和溢流;消除了筒倉(cāng)內(nèi)的不流動(dòng)區(qū)，形成先進(jìn)先出，物料批次之間和不同高度上的料層之間基本去交叉，最大限度地避免了儲(chǔ)存期間的結(jié)塊問(wèn)題、變質(zhì)問(wèn)題或偏析問(wèn)題；顆粒料的密度在卸料時(shí)是常數(shù)，可以很好的控制物料，而且改善了計(jì)量式喂料裝置的功能，物料的密實(shí)程度和透氣性能將是均與的，流動(dòng)的邊界可預(yù)測(cè)，因此可有把握地用靜態(tài)流條件進(jìn)行分析

3.料倉(cāng)的故障及防止措施

（1）粉體偏析：物體顆粒在運(yùn)動(dòng)成堆或從料倉(cāng)中卸料時(shí)，由于顆粒密度，顆粒形狀，表面形狀等差異，常常產(chǎn)生物料的分級(jí)效應(yīng)，使粉體層的組織呈不均勻的想象。

防止粉體偏析的措施：均與投料、料倉(cāng)的構(gòu)造、物料改性

（2）粉體靜態(tài)拱（壓縮拱、楔形拱、黏結(jié)黏附拱、氣壓平衡拱）

防止措施：改善料倉(cāng)的幾何形狀及其尺寸，如加大卸料口、采用偏心卸料空、減小料倉(cāng)的頂角；降低料倉(cāng)的粉體壓力；使倉(cāng)璧光滑，減小料倉(cāng)壁摩擦阻力；采取助流裝置，如空氣炮清堵器、倉(cāng)璧振打器、振動(dòng)漏斗和倉(cāng)內(nèi)攪拌器

4、氣力輸送：利用氣流作用使粉體流態(tài)化。使顆粒狀物料懸浮在空氣中，然后借助空氣或氣體在管道內(nèi)流動(dòng)來(lái)輸送干燥的散狀固體粒子或顆粒物料的輸送方法，通常稱為氣力輸送。

八、超細(xì)粉末的制備

液相法：以均相的溶液為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)各種途徑使溶質(zhì)與溶劑分離，溶液形成一定形狀和大小的顆粒，得到所需粉末的前驅(qū)體，在經(jīng)過(guò)一定溫度處理后得到超細(xì)粉體。

①溶劑蒸發(fā)法：主要過(guò)程是將金屬鹽溶液先制成微小液滴，再加熱使溶劑蒸發(fā).溶質(zhì)析成所需的超細(xì)粉體。冷凍干燥法（防止團(tuán)聚）

噴霧干燥法：用噴霧器將金屬鹽溶液噴入高溫介質(zhì)中。溶劑迅速蒸發(fā)而析出金屬鹽的超微粉。

②噴霧熱解法：把溶液噴入到高溫的氣氛中，溶劑的蒸發(fā)和金屬鹽的熱風(fēng)解同時(shí)迅速進(jìn)行，從而直接制得金屬氧化物超微粉的方法。

③沉淀法：直接沉淀法、均勻沉淀法、共沉淀法 是指原料溶液中添加適當(dāng)?shù)某恋韯?，?jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成不溶性的氫氧化物、碳酸鹽。硫酸鹽或醋酸鹽等。后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥。再將沉淀物加熱分解得到所需的化合物粉末。④水解法：利用金屬鹽在酸性介質(zhì)中強(qiáng)迫水解產(chǎn)生均勻分散的金屬氧化物或水合氧化物，經(jīng)過(guò)濾、洗滌加熱分解來(lái)制備超微粉體的方法。

包括：無(wú)機(jī)鹽水解法、醇鹽水解法、微波水解法

⑤氧化還原法：將原料物質(zhì)直接氧化、還原來(lái)合成金屬及其氧化物粉末的方法。⑥水熱法與溶劑熱法

水熱法：在特定的密閉的反應(yīng)容器中，采用水溶液作為反應(yīng)體系通過(guò)對(duì)反應(yīng)體系加熱（大于100度）而產(chǎn)生高壓（大于9.81Mpa）使在常溫常壓下不溶或難溶的物質(zhì)溶解、反應(yīng)、并進(jìn)行重結(jié)晶、從而實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)材料的合成與制備的一種方法。

⑦溶膠—凝膠法：以有機(jī)鹽或無(wú)機(jī)鹽為原料、在有機(jī)介質(zhì)進(jìn)行水解、縮聚反應(yīng)，使溶液經(jīng)溶膠—凝膠化過(guò)程得到凝膠，凝膠經(jīng)加熱或冷凍干燥，最后煅燒得到超微粉的方法。⑧微乳液法：指兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成微乳狀液。在較小的微區(qū)內(nèi)徑成核聚結(jié)、團(tuán)聚，熱處理后得到納米粒子。

固相法：機(jī)械粉碎法、固相化學(xué)反應(yīng)法（高溫固相反應(yīng)法、室溫固相反應(yīng)法）、固態(tài)燃燒合成法（自蔓延高溫合成、固態(tài)復(fù)分解法）

九、小于5um，顆粒對(duì)人體造成危害

第二篇：粉體工程習(xí)題

粉體工程思考題

1、粒度為－200目25.6%的物料，經(jīng)磨礦2分鐘后粒度變?yōu)椋?00目50.8%，磨礦3分鐘后粒度變?yōu)椋?00目62.5%，求出磨礦動(dòng)力學(xué)方程并估算磨礦4分鐘和5分鐘后的物料細(xì)度

2、一篩孔尺寸為1mm的振動(dòng)篩，當(dāng)處理量Q＝20t/h時(shí)，其篩上物料的羅遜粒度特征－0.2x0.8方程為R=100e，篩下物料的高登粒度特征方程為Y=100X。已知入篩原料中小于篩孔尺寸的物料含量為70.2%，求此時(shí)振動(dòng)篩的篩分效率E及篩下物料的平均粒度。當(dāng)Q提高到40t/h時(shí)，預(yù)計(jì)E為多少？

3、粒度特征方程式的用途有哪些？已知某1.2mm的篩下物料其羅遜粒度特征方程式為-3xR=100e(n=1,b=3):（1）求0.6mm物料的負(fù)累積產(chǎn)和0.3mm物料的正累積產(chǎn)。（2）計(jì)算物料的平均直徑。

4、如圖所示的磨礦流程中，已測(cè)得分級(jí)機(jī)溢流、給料和排料中小于0.074mm粒級(jí)的含量分別為β＝76%、α＝57%和θ＝38%，求磨機(jī)的循環(huán)負(fù)荷。

5、如何確定顎式破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？

答案：假定動(dòng)鄂做平行移動(dòng)、礦石自由下落、不計(jì)摩擦阻力，對(duì)簡(jiǎn)擺式破碎機(jī)，偏心軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，動(dòng)顎就往復(fù)擺動(dòng)一次。前半轉(zhuǎn)為破碎礦石的工作行程，后半轉(zhuǎn)為排出礦石的空行程。實(shí)驗(yàn)表明排礦時(shí)間實(shí)際只相當(dāng)于偏心軸轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)的時(shí)間。即t =60/4n =15/n（秒）在t時(shí)間內(nèi)已破碎礦石下落高度

6、如何確定拋落運(yùn)動(dòng)磨機(jī)適宜的轉(zhuǎn)速率，實(shí)際生產(chǎn)中磨機(jī)轉(zhuǎn)速率的范圍是多少？ 答案：在拋落式工作的磨機(jī)中，使鋼球具有最大落下高度的轉(zhuǎn)速為最適宜的轉(zhuǎn)速，此時(shí)鋼球沖擊動(dòng)能最大。222鋼球作拋落運(yùn)動(dòng)落下的高度：H =4.5Rsinαcosα對(duì)H求極值 4.5Rsinα(2cosα－sinα)= 0，得α=54o441，由此磨機(jī)轉(zhuǎn)速n有兩種方法：

1、最外層脫離角求n，n=32/D0.5 2.用球荷回轉(zhuǎn)半徑與脫離角的關(guān)系推算n:n=37.3/D0.5 其中臨界轉(zhuǎn)速nc=42.4/D0.5

轉(zhuǎn)速率為n/nc

7、簡(jiǎn)述扁平式氣流粉碎機(jī)的粉碎及自行分級(jí)原理。

答案：粉碎原理：氣流粉碎機(jī)是沖擊式粉碎機(jī)，它以沖擊粉碎為主。高速氣流賦予顆粒以極高的速度，使它們互相碰撞，或與固定板及粉碎機(jī)內(nèi)壁沖擊碰撞。自行分級(jí)原理：把已粉碎的物料，按其大小進(jìn)行分級(jí)，不僅分級(jí)細(xì)度很細(xì)，而且效率也很高，使粒度分布狹窄。這種不需外量分有器的性能，稱自行分級(jí)性能。在離心力場(chǎng)的任一位置的顆粒上同時(shí)受到兩個(gè)作用力。（a）離心力

（b）粘性阻力

當(dāng)d較大時(shí)顆粒朝粉碎區(qū)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)d較小時(shí)顆粒朝中心收集區(qū)運(yùn)動(dòng)；這就是自行分級(jí)的原理。

8、簡(jiǎn)述粉碎助劑的作用機(jī)理。

答案：目前主要有兩種觀點(diǎn)：分別由列賓捷爾和克蘭帕爾提出。

（1）表面化學(xué)吸附效應(yīng)：助劑吸附降低表面能或引起表面晶格位錯(cuò)產(chǎn)生缺陷，促進(jìn)裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，從而降低物料的強(qiáng)度或硬度。（2）流變學(xué)分散效應(yīng)：助劑可改變表面電性，促進(jìn)顆粒分散，阻止物料粒子粘附和凝聚，從而改變料漿流變學(xué)性質(zhì)，提高料漿流動(dòng)性。對(duì)整個(gè)粉碎工藝過(guò)程，兩種機(jī)理同時(shí)存在，相互統(tǒng)一，只是不同條件下主次不同。

9、簡(jiǎn)述深冷粉碎技術(shù)的基本思想。

答案：即利用物料的低溫脆性進(jìn)行粉碎。以液氮或液化天然氣作冷卻劑，在物料粉碎之前或在物料粉碎過(guò)程中將其冷卻，使物料呈現(xiàn)脆性，然后，用振動(dòng)磨機(jī)，沖擊式粉碎機(jī)或其他粉碎機(jī)將物料粉碎，從而節(jié)省粉碎能耗提高粉碎效率。

10、簡(jiǎn)述物料粒度的表征方法。

答案：

1、單顆粒的粒度表示法，對(duì)于大多數(shù)情況中的非球形單顆粒，可由該顆粒不同方向上的不同尺寸按照一定的計(jì)算方法加以平均，得到單顆粒的平均直徑，或是以在同一物理現(xiàn)象中與之有相同效果的球形顆粒直徑來(lái)表示，即等效粒徑，或叫當(dāng)量徑。（計(jì)算三軸算術(shù)平均值、三軸調(diào)和平均徑和三軸幾何平均徑；或者等體積球當(dāng)量徑、等表面積球當(dāng)量徑法）2.混合物料的粒度表示方法，一般用顆粒群的平均直徑來(lái)表示粉體的粒度。用n層篩子將混合物料分成（ｎ＋１）個(gè)粒度很窄的級(jí)別，每個(gè)級(jí)別分別用其上下層篩子的篩孔尺寸表示該粒級(jí)的粒度上下限再根據(jù)測(cè)得各窄級(jí)別物料的重量百分?jǐn)?shù)求平均直徑。

11、簡(jiǎn)述自定中心振動(dòng)篩與慣性振動(dòng)篩的主要區(qū)別。

12、簡(jiǎn)述引起過(guò)粉碎的原因及危害。答案：產(chǎn)生過(guò)粉碎的原因：（1）粉碎細(xì)度超過(guò)最值粒度；（2）所選擇的設(shè)備與礦石性質(zhì)不適應(yīng)，易將礦石泥化；（3）操作條件設(shè)有控制好；（4）粉碎流程結(jié)構(gòu)不合理。過(guò)粉碎的危害：（1）微細(xì)粒較多影響分選精度，精礦品位和回收率都差；（2）設(shè)備處理能力降低，磨損增大；（3）無(wú)益能耗增大。

13、簡(jiǎn)述泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)篩的基本特征。

答案：

1、泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩——有兩個(gè)篩序（基本和附加）特點(diǎn)：（1）篩號(hào)=網(wǎng)目=篩孔數(shù)目/1英寸（2.54cm）長(zhǎng)度；（2）基本序列：篩比為 =1.414；（3）附加序列：篩比為2^0.5=1.19；（4）基篩為200目的篩子，篩孔尺寸0.074mm 2.國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)篩：（1）以1mm篩子為基篩;（2）10^0.1 =1.259為篩比的等比系列篩(3)更加精密的篩分還要插入附加篩比。

14、闡述球磨機(jī)、棒磨機(jī)和自磨機(jī)的性能及用途。

答案：球磨機(jī)：應(yīng)用范圍廣，無(wú)論是何種礦石、粗磨還是細(xì)磨都可采用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；排礦速度快、過(guò)粉碎嚴(yán)重；產(chǎn)品粒度相對(duì)較粗。棒磨機(jī)：（1）棒磨介質(zhì)是鋼棒，介質(zhì)之間為線接觸，磨碎作用具有選擇性，有篩分作用，因而產(chǎn)物粒度比球磨均勻，開(kāi)路磨礦的棒磨產(chǎn)品粒度特性幾乎和閉路工作的球磨產(chǎn)品一樣；（2）棒磨機(jī)屬粗磨設(shè)備，生產(chǎn)率比球磨機(jī)低5%～15%；（3）主要用于非金屬礦和稀有金屬礦（如鎢礦）的重磁選廠，以保護(hù)某些礦物的天然晶體結(jié)構(gòu)，減少過(guò)粉碎，主要用作一段磨礦，也可代替短頭圓錐破碎機(jī)作細(xì)碎。自磨機(jī)：（1）磨碎比大，可達(dá)300~400，一段自磨流程可取代中碎、細(xì)碎及粗磨三段作業(yè)。（2）流程短（3）降低鋼材消耗量。（4）減輕泥化和鐵質(zhì)污染。但是，（1）生產(chǎn)率低，單位容積生產(chǎn)率比球（棒）磨機(jī)低30%~50%。（2）電耗高10%~20%，磨礦效率低，作業(yè)效率低8%~10%，因此在應(yīng)用上一般在大型選廠才有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在主要用于分選鐵礦。

15、闡述顎式破碎機(jī)、旋回破碎機(jī)和園錐破碎機(jī)的性能及用途。

答案：顎式破碎機(jī)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，制造容易，維修方便適合用于處理堅(jiān)硬或中硬礦石的粗碎和中碎，中小型選廠和礦石粘性大時(shí)宜用顎式；旋回破碎機(jī)：?jiǎn)挝浑姾牡停?0%）啟動(dòng)容易，工作平穩(wěn)一般用于大型選礦廠粗碎，與顎式破碎機(jī)相比，旋回的投資大，生產(chǎn)成本低。園錐破碎機(jī)：電耗低、啟動(dòng)容易、工作平穩(wěn)，其中，標(biāo)準(zhǔn)型用于中碎；短頭型用于細(xì)碎； 中間型用于中或細(xì)碎。

16、闡述超細(xì)粉碎過(guò)程的物理化學(xué)現(xiàn)象，舉例說(shuō)明其應(yīng)用。

答案：在超細(xì)粉碎過(guò)程中，隨著粒度便細(xì)，物質(zhì)表面能增加，吸附能力和反應(yīng)活性增強(qiáng)，溶解速度提高。新生表面上還會(huì)引起物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，伴隨有化學(xué)的和熱的效應(yīng)。

17、闡述三個(gè)破碎功耗學(xué)說(shuō)的基本思想。

答案：

1、面積學(xué)說(shuō)——（雷廷格學(xué)說(shuō)）理論實(shí)質(zhì)：輸入功轉(zhuǎn)化為新生表面積上的表面能。面積學(xué)說(shuō)較準(zhǔn)。因此適用于全過(guò)程。

2、體積學(xué)說(shuō)——（吉爾皮切夫?qū)W說(shuō)）理論實(shí)質(zhì)：輸入功轉(zhuǎn)化為變形能，變形至極限物體被破壞。即：dA2 = K2dV。適用于粗碎。

3、裂縫學(xué)說(shuō)——（邦德學(xué)說(shuō)）理論實(shí)質(zhì)：輸入功轉(zhuǎn)化為變形能，變形至極限產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而形成斷面，之后輸入功部分轉(zhuǎn)化為新生表面上的表面能，其余成為熱能損失。因此應(yīng)等量考慮變形能和表面能兩項(xiàng)。適用于粗碎與細(xì)碎之間的較寬范圍

18闡述影響磨機(jī)中鋼球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的因素及鋼球在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的磨礦機(jī)理。

答案：鋼球的運(yùn)動(dòng)可歸納為三種典型狀態(tài)，這取決于磨機(jī)轉(zhuǎn)速和球荷（裝球率）。

1、瀉落式，以磨剝作用磨礦，適于細(xì)粒磨礦。

2、拋落式，礦石在園運(yùn)動(dòng)區(qū)受鋼球的磨剝作用，在底腳區(qū)受強(qiáng)烈的沖擊作用，適于粗粒級(jí)磨礦。

3、離心式當(dāng)磨機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)某一臨界值時(shí)無(wú)磨礦作用。

19、粉碎機(jī)施力分哪幾類？應(yīng)用中要注意哪些問(wèn)題？

（1）硬礦石宜用彎折配合沖擊；（2）脆性礦石彎折和劈開(kāi)較有利；（3）韌性和粘性物料，采用磨剝方式為好。

20、螺旋分級(jí)機(jī)分為哪幾類，每一類的特征是什么，分別有什么用途？

答案：螺旋分級(jí)機(jī)（國(guó)內(nèi)選廠常用）是最常用的分級(jí)設(shè)備，可分為高堰式，低堰式和沉沒(méi)式三種；根據(jù)螺旋數(shù)目，又可分為單螺旋和雙螺旋分級(jí)機(jī)。（1）高堰式——適于分離出0.15～0.2mm粒級(jí)（－0.074mm50～60%），通常用于一段磨礦與磨機(jī)配合，溢流堰比下端軸承高，但低于下端螺旋的上邊緣。（2）沉沒(méi)式——分級(jí)面積大，利于分出0.15mm以下粒級(jí)（－0.074mm70～85%），常用于二段磨礦的分級(jí)，其下端螺旋有4～5圈全浸在礦漿中。（3）低堰式——分級(jí)面積小，只能用來(lái)洗礦或脫水，現(xiàn)已不采用。其溢流低于下端軸承中心。

21、比較說(shuō)明等園截面、變園截面和雙循環(huán)管式氣流粉碎機(jī)的特點(diǎn)。

答案：等園截面：特點(diǎn)：幾何形狀規(guī)整，容易制造；應(yīng)用：規(guī)格用循環(huán)管內(nèi)徑表示，粉碎石墨等，粉碎工質(zhì)在強(qiáng)，生產(chǎn)能力，粒度。變園截面： 特點(diǎn)：a.分級(jí)區(qū)細(xì)粒出品處安裝向葉窗憤性分級(jí)，使內(nèi)層細(xì)粒通過(guò)時(shí)，相對(duì)較粗的顆粒被彈回；b.噴嘴安裝位置正好使噴氣流軸線與粉碎；c.粉碎室內(nèi)腔橫截面不是真正的園，各處截面也不相等，粉碎區(qū)和分級(jí)區(qū)的弧形部分也是園周的一部分，曲率半徑為變徑的，上開(kāi)管截面大，顆粒減速上升，進(jìn)入分級(jí)區(qū)時(shí)截面小又能加速，產(chǎn)生更大的離心力場(chǎng)，獲得更精細(xì)的分級(jí)。應(yīng)用范圍廣，適合各種物料粉碎.雙循環(huán)管式：特點(diǎn)：對(duì)噴式迎面沖擊粉碎，粉碎強(qiáng)度大，能量利用率高，消除了進(jìn)入分區(qū)級(jí)的“沖擊壁”，減少了內(nèi)壁沖擊磨損，生產(chǎn)能力大。

22、氣流沖擊式粉碎機(jī)和機(jī)械式粉碎機(jī)各有何特點(diǎn).答案：氣流沖擊式粉碎機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）粉碎強(qiáng)度大，產(chǎn)品微細(xì)，顆粒規(guī)整，表面光滑；（2）產(chǎn)品粒度較均勻，粒度分布較狹窄，單顆粒成分多；（3）成品純度商，因無(wú)任何轉(zhuǎn)動(dòng)部件；（4）應(yīng)用范圍廣，能粉碎極堅(jiān)硬的物料，高純、層狀、熱敏性易燃、易爆物料；（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，易維修拆卸、清理可進(jìn)行無(wú)菌作業(yè)；（6）能量利用率高，可達(dá)2~10%，而球磨機(jī)僅為 0.6%。缺點(diǎn)：（1）輔助設(shè)備多，一次性投資大；（2）影響工況因素多，難以穩(wěn)定操作；（3）粉碎成本較高（應(yīng)用于附加值較高物料的粉碎）；（4）粉碎系統(tǒng)易去堵塞，出現(xiàn)例料現(xiàn)象，噴出大量粉墨，惡化環(huán)境；（5）噪音較大。

機(jī)械式粉碎機(jī)：給礦量（充填率）給礦量大，產(chǎn)品粒度變粗；不同尺寸的介質(zhì)配合使用有利于提高粉碎效果；粉碎強(qiáng)度不如氣流粉碎機(jī)大。

23、畫出選礦生產(chǎn)中的常見(jiàn)的破碎篩分流程，并例舉幾個(gè)生產(chǎn)實(shí)例，說(shuō)明不同流程的特點(diǎn)。（1）預(yù)先篩分：破碎前篩除小于排礦口的物料，減輕破碎負(fù)荷。（2）檢查篩分：篩除破碎后產(chǎn)品中大于排礦口的物料。（3）預(yù)先檢查篩分：同時(shí)篩除破碎前小于排礦口的物料和破碎后產(chǎn)品中大于排礦口的物料。

24、試說(shuō)明球磨機(jī)鋼球裝球率、球荷直徑及配比對(duì)磨礦效果的影響。

答案：鋼球裝球率：由于磨機(jī)轉(zhuǎn)速的限制，裝球率過(guò)高磨機(jī)中部的鋼球機(jī)會(huì)不動(dòng)，因此會(huì)造成有效的鋼球運(yùn)動(dòng)率很低，功率消耗增大，效果不佳；過(guò)低也達(dá)不到生產(chǎn)要求。

球荷直徑及配比：要保證足夠高的單體解離，需要鋼球?qū)ΦV石進(jìn)行選擇性的解離，而且礦石的性質(zhì)也直接決定著鋼球的尺寸要求，所以一般大小鋼球混合使用，具體的尺寸配比將直接影響不同粒級(jí)礦物的磨剝效果（及單體解離率）和過(guò)粉碎率進(jìn)而影響磨機(jī)的磨礦效率。

25、自磨機(jī)從結(jié)構(gòu)上是如何增大被磨物料間的沖擊力、避免物料在筒體內(nèi)偏析的？ 答案：a.筒體直徑D大，長(zhǎng)度短（D/L≈3），以保證礦塊能提升到一定高度下落時(shí)的沖擊磨碎力和不發(fā)生軸向偏析現(xiàn)象（大→給，小→排）。b.端蓋設(shè)有兩圈三角斷面波峰襯板，能磨碎礦石、抑制偏析。c.筒體鋪有丁字形提升襯板，將物料提升到一定高度。

26、闡述宏觀與微觀比表面積的差異與表征方法。

答案：宏觀比表面積——總表面積與質(zhì)量之比。表征方法：

1、測(cè)定物料的平均粒度

2、計(jì)算物料的宏觀比表面積。微觀比表面積的表征方法——BET氣相吸附法

27、舉例說(shuō)明超細(xì)粉碎過(guò)程中機(jī)械化學(xué)反應(yīng)對(duì)被粉碎物料性質(zhì)的影響。答案：固相反應(yīng)：石英和方解石混合粉碎生成硅酸鈣。氣相反應(yīng)：食鹽粉碎時(shí)產(chǎn)生氯氣，碳酸鹽礦物釋放CO2。

外來(lái)離子作用：Al3+ 和Mg2+ 進(jìn)入高嶺土晶體成為鑲嵌結(jié)構(gòu)，增加了堆積密度。超細(xì)粉碎過(guò)程中顆粒微細(xì)化，比表面積增大，表面能增加。表面性質(zhì)發(fā)生變化：（1）表面形成無(wú)定型氧化膜。（2）形成氫氧化物層。（3）磨礦介質(zhì)與表面作用形成硅膠干擾層，使新生表面鍵場(chǎng)飽和。礦物構(gòu)造結(jié)晶的變化：（1）礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生不規(guī)則變形。（2）型位錯(cuò)。（3）產(chǎn)生非結(jié)晶態(tài)物質(zhì)。（4）產(chǎn)生無(wú)定型物質(zhì)和晶格畸變。其它結(jié)晶性結(jié)構(gòu)的變化：（1）引起物料結(jié)構(gòu)多種形式間的轉(zhuǎn)移，黃色氧化鉛→赤色，斜方晶系→正方晶系。（2）有機(jī)物從穩(wěn)定性→不穩(wěn)定性。

28、闡述礦石的可碎性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，如何測(cè)定礦石的可磨度？

第三篇：粉體工程總結(jié)

第一章 顆粒幾何形態(tài)特性

1.粒度：顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度。2.粒徑的表示方式：（1）三軸徑

以顆粒的長(zhǎng)度l、寬度b、高度h定義的粒度平均值稱為三軸平均徑。（2）球當(dāng)量徑：（3）圓當(dāng)量徑：

（4）定向徑（又稱統(tǒng)計(jì)平均徑）：平行于一定方向（用顯微鏡）測(cè)得的線度

定方向徑（Feret徑）dF、定方向等分徑（Martin徑）dM、定向最大徑

3.粒度分布的概念

粒度分布是指某一粒徑或某一粒徑范圍的顆粒在整個(gè)粉體中占多大的比例。也就是說(shuō)粉體中不同粒度區(qū)間的顆粒含量。4.粒度分布的表示方式

（1）頻率分布：當(dāng)用個(gè)數(shù)基準(zhǔn)表示粉體的粒度分布時(shí)，將被測(cè)粉體樣品中某一粒徑或某一粒徑范圍的顆粒的數(shù)目稱為頻數(shù)n，而將n與樣品的顆?？倲?shù)N之比稱為該粒徑范圍的頻率f，則

f?n?100% N

頻數(shù)n或頻率f隨粒徑變化的關(guān)系，稱為頻數(shù)分布或頻率分布。

（2）累積分布表示小于（或大于）某一粒徑的顆粒在全部顆粒中所占的比例。按照頻數(shù)或頻率累積方式的不同，累積分布可分為兩類：

a）負(fù)累積：將頻率或頻數(shù)按粒徑從小到大進(jìn)行累積，所得到的累積分布表示小于某一粒徑的顆粒的數(shù)量或百分?jǐn)?shù)。這相當(dāng)于在用篩分法測(cè)粒度時(shí)，通過(guò)某一篩孔的篩下部分的百分?jǐn)?shù)，這樣得到的曲線又稱為累積篩下分布曲線，常用D（Dp）表示。

b）正累積：將頻率或頻數(shù)按粒徑從大到小進(jìn)行累積，所得到的累積分布表示大于某一粒徑的顆粒的數(shù)量或百分?jǐn)?shù)。相當(dāng)于用篩分法測(cè)粒度時(shí)，通過(guò)某一篩孔之后的篩余部分的百分?jǐn)?shù)，這樣得到的曲線又稱為累積篩上分布曲線，常用R（Dp）表示。

較之頻率分布，累積分布更有用。許多粒度測(cè)定技術(shù)，如篩分法、重力沉降法、離心沉淀法等，所得到的分析數(shù)據(jù)，都是以累積分布顯示出來(lái)的。它的優(yōu)點(diǎn)是消除了直徑的分組，特別適用于確定中位粒徑（D50：在粉體物料樣品中，把樣品個(gè)數(shù)（或質(zhì)量）分成相等兩部分的顆粒粒徑）等。5.粒度分布的表達(dá)形式

列表法、圖解法、函數(shù)法 6.顆粒形狀

顆粒的形狀是指一個(gè)顆粒的輪廓或表面上各點(diǎn)所構(gòu)成的圖像。7.形狀指數(shù)（1）均齊度

顆粒兩個(gè)外形尺寸的比值。a)扁平度m＝短徑/厚度＝b/h b)伸長(zhǎng)度n=長(zhǎng)徑/短徑＝l/b（2）圓形度（又稱輪廓比）：定義了顆粒的投影與圓接近的程度

?c?與顆粒投影面積相等的圓的周長(zhǎng)

顆粒投影的周長(zhǎng) 1（3）球形度：表示顆粒接近球體的程度

Wadell球形度?W?與顆粒體積相等的球的表面積

顆粒的表面積由于同體積的幾何形狀中，球的表面積最小，所以，顆粒的球形度小于等于1。顆粒形狀與球偏離越大，顆粒的?W越小。8.粗糙度系數(shù)

R?粒子微觀的實(shí)際表面積（＞1）

表觀視為光滑粒子的宏觀表面積9.粒度的測(cè)量方法

常用的粒度測(cè)量方法有顯微鏡法、篩分法、沉降法、激光法、點(diǎn)傳感法、氣體吸附法等。第二章 顆粒群的堆積性質(zhì) 1.顆粒堆積的客觀結(jié)構(gòu)參數(shù)

（1）容積密度ρB：?jiǎn)挝惶畛潴w積的粉體質(zhì)量，又成視密度。

?B?（－1?）?P填充粉體的質(zhì)量V ＝B粉體填充體積VB式中 VB—粉體填充體積

ρP—顆粒密度

ε—空隙率

（2）填充率ψ：顆粒體積占粉體填充體積的比率

??填充的顆粒體積?B＝

粉體填充體積?P（3）空隙率ε：空隙體積占粉體填充體積的比率

?＝1－?＝1－?B ?P2.最密填充理論

（1）Horsfield填充

均一球按六方最密填充狀態(tài)進(jìn)行填充時(shí)，球與球間形成的空隙大小和形狀有兩種孔型：6個(gè)球圍成的四角孔和4個(gè)球圍成的三角孔。設(shè)基本均一球成為1次球（半徑r1），填入四角孔中的最大球稱為2次球（半徑r2），填入三角孔中的最大球稱為3次球（半徑r3），隨后再填入4次球（半徑r4），5次球（半徑r5），最后以微小的均一球填入殘留的空隙中，這樣就構(gòu)成了六方最密填充，稱為Horsfield填充。（1）r2＝0.414r1（2）r3=0.225r1（3）r4=0.177r1（4）r5=0.116r1（5）最終填充結(jié)果：最終空隙率ε＝0.149×0.2594=0.039（2）Hudson填充

當(dāng)一種以上的等尺寸球被填充到最緊密的六方排列的空隙中時(shí)，空隙率是隨著較小球與 2 最初大球的尺寸比值而變化的，空隙率隨著四方孔隙中較小球的數(shù)目的增加而減小。實(shí)際上不不是這樣，因?yàn)樵谌切慰紫吨?，球的?shù)目是不連續(xù)的。Hudson在金屬固溶體的研究中，對(duì)半徑為r2的等徑球填充到半徑為r1的均一球六方最密填充體的空隙，當(dāng)r2/r1＜0.4142時(shí)，可填充為四角孔；r2/r1＜0.2248時(shí)，可填充為三角孔，r2/r1＝0.1716時(shí)的三角孔基準(zhǔn)填充最為緊密，最小空隙率為0.0030。這樣的填充稱為Hudson填充。3.粉體中顆粒間的附著力

范德華力、顆粒間的靜電力、毛細(xì)管力、磁性力、機(jī)械咬合力 第三章 粉體力學(xué) 1.內(nèi)摩擦角的確定

內(nèi)摩擦角的測(cè)定方法有流出法、抽棒法、慢流法、壓力法、剪切盒法等多種，最主要的是剪切盒法。2.安息角

又稱休止角、堆積角、是指粉體自然堆積時(shí)，自由平面在靜止平衡狀態(tài)下與水平面所形成的最大角度。常用來(lái)衡量和評(píng)價(jià)粉體的流動(dòng)性。對(duì)于球形顆粒，粉體的安息角較小，一般為23～28度之間，粉體的流動(dòng)性好。規(guī)則顆粒的約為30度，不規(guī)則顆粒約為35度，極不規(guī)則顆粒的安息角大于40度，粉體具有較差的流動(dòng)性。3.質(zhì)量流與漏斗流

粉體在重力作用下自料倉(cāng)流出的形式有質(zhì)量流和漏斗流兩種。如果料倉(cāng)內(nèi)整個(gè)粉體層能夠大致均勻地下降流出，這種流動(dòng)型式稱為質(zhì)量流（或整體流）。特點(diǎn)是“先進(jìn)先出”。流動(dòng)性良好或細(xì)粒散體可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量流。如果料倉(cāng)內(nèi)粉體層的區(qū)域呈漏斗形，使料流順序紊亂，甚至有部分粉體滯留不動(dòng)，造成先加入的物料后流出，即“后進(jìn)先出”的后果。4.開(kāi)放屈服強(qiáng)度和粉體流動(dòng)函數(shù) 1)開(kāi)放屈服強(qiáng)度

料倉(cāng)內(nèi)的粉體處在一定的壓力作用下，因此，具有一定的固結(jié)強(qiáng)度（密實(shí)強(qiáng)度）。如果卸料口形成了穩(wěn)定的料拱，該料拱的固結(jié)強(qiáng)度，即物料在自由表面上的強(qiáng)度就稱為開(kāi)放屈服強(qiáng)度（fc）。在預(yù)加壓應(yīng)力σ1作用下壓實(shí)，取去圓筒，粉體試件不倒塌，說(shuō)明具有一定的密實(shí)強(qiáng)度，這一密實(shí)強(qiáng)度就是開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)c。若倒塌，則fc＝0。fc小，流動(dòng)性好，不易結(jié)拱。2)粉體流動(dòng)函數(shù)

粉體的固結(jié)強(qiáng)度在很大程度上取決于預(yù)密實(shí)狀態(tài)，即開(kāi)放屈服強(qiáng)度f(wàn)c與固結(jié)主應(yīng)力σ1之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系，詹尼克將其定義為粉體的流動(dòng)函數(shù)FF。FF＝σ1/fc

FF表征著倉(cāng)內(nèi)粉體的流動(dòng)性，F(xiàn)F越大，粉體流動(dòng)性越好。fc＝0，F(xiàn)F＝∞，粉體完全自由流動(dòng)。

5.料斗流動(dòng)因數(shù)

料斗流動(dòng)因數(shù)ff來(lái)表示料斗的流動(dòng)性，并定義流動(dòng)因數(shù)為料斗內(nèi)粉體固結(jié)主應(yīng)力σ1與作用于料拱腳的最大主應(yīng)力σ1之比。

ff值越小，料斗的流動(dòng)條件越好。料斗設(shè)計(jì)時(shí)要盡量獲得ff值小的料斗。6.偏析及其防止措施

（1）粉體流動(dòng)過(guò)程中，由于顆粒間粒徑、顆粒密度、顆粒形狀及表面性狀等的差異，粉體層的組成呈現(xiàn)出不均質(zhì)的現(xiàn)象稱為偏析。（2）粒度偏析類型

附著偏析、填充偏析（滲流偏析）、滾落偏析（3）偏析防止措施

a 采用多點(diǎn)裝料，將一個(gè)料堆分成多個(gè)小料堆，可使所有各種粒度的各種組分（密度不同）能夠均勻地分布在料倉(cāng)的中部和邊緣區(qū)域。

b采用細(xì)高料倉(cāng)，即在相同料倉(cāng)容積條件下，采用直徑較小而高度較大的料倉(cāng)，可減輕堆積分料的程度。

c采用垂直擋板將直徑較大的料倉(cāng)分隔成若干個(gè)小料倉(cāng)，構(gòu)成若干個(gè)細(xì)高料倉(cāng)的組合型式。此法適用于實(shí)際使用中高度受到限制而又要滿足一定料倉(cāng)容量的料位設(shè)計(jì)或改造。

d在料倉(cāng)中設(shè)置中央孔管，即使落料點(diǎn)固定不變，但由于管壁上不規(guī)則地開(kāi)有若干窗孔，粉料有不同的窗孔進(jìn)入料倉(cāng)不同的位置，實(shí)際上就是在不斷地改變落料點(diǎn)，收到多點(diǎn)裝料的效果。

e采用側(cè)孔卸料，粉料從料倉(cāng)側(cè)面的垂直孔內(nèi)卸出，以獲得比較均一的料流。f在卸料口加設(shè)改流體以改變流型的方法，減輕漏斗流對(duì)偏析的強(qiáng)化作用。7.粉體拱的類型及防拱措施（1）粉體靜態(tài)拱的類型

a壓縮拱：粉體因受料倉(cāng)壓力的作用，使固結(jié)強(qiáng)度增加而導(dǎo)致起拱。

b楔形拱：塊狀物料因形狀不規(guī)則相互嚙合達(dá)到力平衡，在孔口形成架橋。c粘結(jié)粘附拱：粘結(jié)性強(qiáng)的物料在含水、吸潮或靜電作用而增強(qiáng)了物料與倉(cāng)壁的粘附力所致。d氣壓平衡拱：料倉(cāng)回轉(zhuǎn)卸料器因氣密性差，導(dǎo)致空氣泄入料倉(cāng)，當(dāng)上下氣壓力達(dá)到平衡時(shí)所形成的料拱。(2)防拱措施

a改善料倉(cāng)的幾何形狀及其尺寸。b降低料倉(cāng)粉體壓力。c減小料倉(cāng)壁摩擦阻力。

d降低物料水分，改善粉體流動(dòng)性。第四章 顆粒流體力學(xué) 氣力輸送裝置可分為：

（1）吸送式：將大氣與物料一起吸入管內(nèi)，靠低于大氣壓力的氣流進(jìn)行輸送。適用于從多個(gè)供料點(diǎn)把粉體輸送匯集到一個(gè)點(diǎn)的場(chǎng)合。輸送能力較小，壓力損失也小，且吸嘴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

（2）壓送式：用高于大氣壓力的壓縮空氣推動(dòng)物料進(jìn)行輸送。適用于把粉體從一個(gè)供料點(diǎn)分配輸送到幾個(gè)點(diǎn)的場(chǎng)合，壓頭損失大，輸送能力大，可作長(zhǎng)距離輸送。

第五章 粉碎及設(shè)備

一、粉碎的定義

固體物料在外力作用下，克服內(nèi)聚力，從而使顆粒的尺寸減小，比表面積增大的過(guò)程稱為粉碎。

??粗碎－將物料破碎至100mm左右??破碎?中碎－將物料破碎至30mm左右??細(xì)碎－將物料破碎至3mm左右???粉碎?

?粗磨－將物料粉磨至0.1mm左右??粉磨?細(xì)磨－將物料粉磨至60?m左右???超細(xì)磨－將物料粉磨至5?m或更小???

二、粉碎比

物料粉碎前的平均粒徑D與粉碎后的平均粒徑d之比稱為平均粉碎比。

三、粉碎流程 根據(jù)不同的生產(chǎn)情形，粉碎流程可由不同的方式。（a）為簡(jiǎn)單的粉碎流程；（b）為帶預(yù)篩分的粉碎流程；（c）為帶檢查篩分的粉碎流程；（d）為帶預(yù)篩分和檢查篩分的粉碎流程。

凡從粉碎（磨）機(jī)中卸出的物料即為產(chǎn)品，不帶檢查篩分或選粉設(shè)備的粉碎（磨）流程稱為開(kāi)路（或開(kāi)流）流程。

凡帶檢查篩粉或選粉設(shè)備的粉碎（磨）流程稱為閉路（圈流）流程。

四、粉碎方式和分類

粉碎方式主要有擠壓粉碎、沖擊粉碎、摩擦剪切粉碎和劈裂粉碎。

五、粉碎模型

（1）體積粉碎模型：整個(gè)顆粒均受到破壞，粉碎后生成物多為粒度大的中間顆粒。隨著粉碎過(guò)程的進(jìn)行，這些中間顆粒逐漸被粉碎成細(xì)粉成分。沖擊粉碎和擠壓粉碎與此模型較為接近。

（2）表面粉碎模型：在粉碎的某一時(shí)刻，僅是顆粒的表面受到破壞，被磨削下微粉成分，這一破壞基本不涉及顆粒內(nèi)部。這種情形是典型的研磨和磨削粉碎方式。

（3）均一粉碎模型：施加于顆粒的作用力使顆粒產(chǎn)生均勻的分散性破壞，直接粉碎成微粉成分。

六、易碎性

所謂易碎性即在一定粉碎條件下，將物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗——單位質(zhì)量物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量，或施加一定能量能使一定物料達(dá)到的粉碎細(xì)度。

七、粉碎機(jī)械力化學(xué) 1.機(jī)械力化學(xué)概念

在粉碎過(guò)程中，不僅顆粒的尺寸逐漸變小，比表面積不斷增大，而且其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)性也相應(yīng)產(chǎn)生一系列的變化，此即為粉碎機(jī)械力化學(xué)現(xiàn)象。2.助磨劑助磨作用

（1）助磨劑分子吸附于固體顆粒表面上，改變了顆粒的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，從而降低顆粒的強(qiáng)度或硬度。

（2）助磨劑吸附于固體顆粒表面上，減小了顆粒的表面力。

（3）添加助磨劑，使物料顆粒的表面自由能和晶格畸變程度減小，促使顆粒軟化；助磨劑吸附在顆粒表面上能平衡因粉碎產(chǎn)生的不飽和價(jià)鍵，防止顆粒再度聚結(jié)，從而抑制粉碎逆過(guò)程的進(jìn)行。以上兩者均可加速粉碎，產(chǎn)生助磨作用。

八、破碎設(shè)備 1.顎式破碎機(jī)

（1）根據(jù)其動(dòng)顎的運(yùn)動(dòng)特征顎式破碎機(jī)可分為簡(jiǎn)單擺動(dòng)、復(fù)雜擺動(dòng)和綜合擺動(dòng)型三種型式。

（2）顎式破碎機(jī)的規(guī)格用進(jìn)料口的寬度和長(zhǎng)度來(lái)表示，如PEJ1500×2100顎式破碎機(jī)，即表示進(jìn)料口寬度為1500mm，長(zhǎng)度為2100mm的簡(jiǎn)單顎式破碎機(jī)。PEJ為簡(jiǎn)單顎式破碎機(jī)，PEF為復(fù)雜顎式破碎機(jī)。（3）顎式破碎機(jī)的構(gòu)造

顎式破碎機(jī)主要由機(jī)架和制成裝置、破碎部件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、拉緊機(jī)構(gòu)、調(diào)整機(jī)構(gòu)、保險(xiǎn)裝置和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)等部件組成。

調(diào)整裝置：為了得到所需要的產(chǎn)品粒度，顎式破碎機(jī)都有出料口的調(diào)整裝置。大、中型破碎機(jī)出料口寬度是由使用不同長(zhǎng)度的推力板來(lái)調(diào)整；小型顎式破碎機(jī)通常采用楔鐵調(diào)整方法。

保險(xiǎn)裝置：一般顎式破碎機(jī)的安全裝置是將推力板分成兩段，中間用螺栓連結(jié)，設(shè)計(jì) 5 時(shí)適當(dāng)減弱螺栓的強(qiáng)度；也有在推力板上開(kāi)孔或采用鑄鐵制造，推力板的最小斷面尺寸是根據(jù)破碎機(jī)在超負(fù)荷時(shí)能自行斷裂而設(shè)計(jì)的。當(dāng)破碎機(jī)過(guò)載時(shí)，螺栓即被切斷或推力板折斷，動(dòng)顎即停止擺動(dòng)。

（4）工作參數(shù)的確定

鉗角：顎式破碎機(jī)動(dòng)顎與定顎之間的夾角。減小鉗角可增加破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，但會(huì)導(dǎo)致破碎比減??；反之，增大鉗角可增大破碎比，但會(huì)降低生產(chǎn)能力，同時(shí)，落在顎腔中的物料不易夾牢，有被推出機(jī)外的危險(xiǎn)。2.錘式破碎機(jī)

（1）錘式破碎機(jī)的規(guī)格用轉(zhuǎn)子的直徑（mm）×長(zhǎng)度（mm）來(lái)表示，如φ2000mm×1200mm錘式破碎機(jī)表示破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑為2000mm，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度為1200mm。

（2）錘子是自由懸掛的，當(dāng)遇到難碎物時(shí)，能沿銷軸回轉(zhuǎn)，起到保護(hù)作用，因而避免機(jī)械損壞。另外，在傳動(dòng)裝置上還裝有專門的保險(xiǎn)裝置，利用保險(xiǎn)銷釘在過(guò)載時(shí)被剪斷，使電動(dòng)機(jī)與破碎機(jī)轉(zhuǎn)子脫開(kāi)從而起到保護(hù)作用。3.反擊式破碎機(jī)（1）工作原理

反擊式破碎機(jī)的主要工作部件為帶有板錘的高速轉(zhuǎn)子。喂入機(jī)內(nèi)的物料在轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)范圍（即錘擊區(qū)）內(nèi)受到板錘沖擊，并被高速拋向反擊板再次受到?jīng)_擊，然后又從反擊板彈回到板錘，重復(fù)上述過(guò)程。在如此往返過(guò)程中，物料之間還有相互撞擊作用。由于物料受到板錘的打擊、與反擊板的沖擊及物料之間的相互碰撞，物料內(nèi)的裂紋不斷擴(kuò)大并產(chǎn)生新的裂縫，最終導(dǎo)致粉碎。當(dāng)物料粒度小于反擊板與板錘之間的縫隙時(shí)即被卸出。

反擊式破碎機(jī)的規(guī)格用轉(zhuǎn)子直徑（mm）×長(zhǎng)度（mm）表示。

（2）反擊裝置通常帶有卸料間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過(guò)調(diào)整卸料間隙可改變沖擊次數(shù)，從而在一定程度上改變產(chǎn)品的粒度組成。在破碎腔內(nèi)進(jìn)入難碎物時(shí)，反擊板可繞懸掛點(diǎn)適當(dāng)擺動(dòng)，增大它與板錘之間的間隙，當(dāng)難碎物通過(guò)后，它又迅速恢復(fù)至原位。因此，這種結(jié)構(gòu)還起著保險(xiǎn)作用。

九、球磨機(jī) 1.工作原理

當(dāng)磨機(jī)一不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí)，筒體內(nèi)的研磨體可能出現(xiàn)三種基本情況。

（1）周轉(zhuǎn)狀態(tài)：表示轉(zhuǎn)速太快，研磨體與物料帖附筒體上一道運(yùn)轉(zhuǎn)。研磨體對(duì)物料起不到?jīng)_擊和研磨作用。（2）傾瀉狀態(tài)：表示轉(zhuǎn)速太慢，研磨體和物料因摩擦力被筒體帶到等于摩擦角的高度時(shí)，研磨體和物料就下滑。對(duì)物料有研磨作用，但對(duì)物料沒(méi)有沖擊作用，因而使粉磨效率不佳。（3）拋落狀態(tài)：表示轉(zhuǎn)速比較適中，研磨體提升到一定高度后拋落下來(lái)。研磨體對(duì)物料有較大的沖擊和研磨作用，粉磨效果較好。2.球磨機(jī)的構(gòu)造（1）筒體

磨門：筒體上的每一個(gè)倉(cāng)都開(kāi)設(shè)一個(gè)磨門（又稱人孔）。設(shè)置磨門是為了便于鑲嵌襯板、6 裝填或倒出研磨體、停磨檢查磨機(jī)的情況等。（2）襯板

襯板的作用是保護(hù)筒體，使筒體免受研磨體和物料的直接沖擊和摩擦；另外，利用不同形式的襯板可調(diào)整磨內(nèi)各倉(cāng)研磨體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。類型主要有平襯板、壓條襯板、凸棱襯板、波形襯板、階梯襯板等。（3）隔倉(cāng)板

作用是a.分隔研磨體；b.防止大顆粒物料竄出料端；c.控制磨內(nèi)物料流速。第六章 分級(jí)與分離

一、基本概念

1.利用分離特性將成分不同的混合物或相混合物（例如氣——固相、液——固相）分成成分或相組分不同的兩部分或兩部分以上的過(guò)程稱為分離。

2.分離效率

分離后獲得的某種成分的質(zhì)量與分離前粉體中所含該成分的質(zhì)量之比稱為分離效率。3.分級(jí)粒徑

分級(jí)粒徑也稱切割粒徑，將部分分離效率為50％的粒徑稱為切割粒徑。

二、機(jī)械分級(jí)設(shè)備（篩分）

（1）定義：把固體顆粒置于具有一定大小孔徑或縫隙的篩面上，使通過(guò)篩孔的成為篩下料，被截留在篩面上的成為篩上料，這種分級(jí)方式稱為篩分。（2）篩序：

由粗到細(xì)的篩序、由細(xì)到粗的篩序、混合篩序。（3）篩制：公制和英制

三、顆粒流體系統(tǒng)分級(jí)設(shè)備 1.氣流分級(jí)機(jī)的分級(jí)過(guò)程：

（1）分散：將附著或凝聚在一起的顆粒聚集體分散成單個(gè)顆粒；

（2）分離：組合各種力的作用，使顆粒獲得速度差，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)顆粒的分離；（3）捕集：從氣流重分離與捕集顆粒；（4）卸出。2.離心式分級(jí)機(jī)（1）工作原理

物料由加料管經(jīng)中軸周圍落至撒料盤上，受離心慣性力作用向周圍拋出。在氣流中，較粗顆粒迅速撞到內(nèi)筒內(nèi)壁，失去速度沿壁滑下。其余較小顆粒隨氣流向上經(jīng)小風(fēng)葉時(shí)，又有一部分顆粒被拋向內(nèi)筒壁被收下。更小的顆粒穿過(guò)小風(fēng)葉，在大風(fēng)葉的作用下經(jīng)內(nèi)筒頂上出口進(jìn)入兩筒之間的環(huán)形區(qū)域，由于通道擴(kuò)大，氣流速度降低，同時(shí)外旋氣流產(chǎn)生的離心力使細(xì)小顆粒離心沉降到外筒內(nèi)壁并沿壁下沉，最后由細(xì)粉出口排出。內(nèi)筒收下的粗粉由粗粉出口排出。

改變主軸轉(zhuǎn)速、大小風(fēng)葉片數(shù)或檔風(fēng)板位置即可調(diào)節(jié)選粉細(xì)度。3.旋風(fēng)式選粉機(jī)

（1）構(gòu)造和工作原理

在選粉室8的周圍均勻分布著6～8個(gè)旋風(fēng)分離器。小風(fēng)葉9和撒料盤10一起固定在選粉室頂蓋中央的旋轉(zhuǎn)軸4上，由電動(dòng)機(jī)1經(jīng)皮帶傳動(dòng)裝置2、3帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。空氣在離心風(fēng)機(jī)19的作用下以切線方向進(jìn)入選粉機(jī)，經(jīng)滴流裝置11的間隙旋轉(zhuǎn)上升進(jìn)入選粉室（分級(jí)室）。物料由進(jìn)料管5落到撒料盤后向四周甩出與上升氣流相遇。物料中的粗顆粒由于質(zhì)量大，受撒料盤及小風(fēng)葉作用時(shí)而產(chǎn)生的離心慣性力大，被甩向選粉室內(nèi)壁而落下，至滴流裝置處與此處的上升氣流相遇，再次分選。粗粉最后落到內(nèi)錐筒下部經(jīng)粗粉出口排出。物料中的細(xì)顆 粒因質(zhì)量小，進(jìn)入選粉室后被上升氣流帶入旋風(fēng)分離器7被收集下來(lái)落入外錐筒，經(jīng)細(xì)粉出口管8排出。氣固分離后的凈化空氣出旋風(fēng) 分離器后經(jīng)集風(fēng)管6和導(dǎo)風(fēng)管14返回風(fēng)機(jī)19，形成了選粉室外部氣流循環(huán)。循環(huán)風(fēng)量可由氣閥16調(diào)節(jié)。支管調(diào)節(jié)氣閥17用于調(diào)節(jié)經(jīng)支風(fēng)管15直接進(jìn)入旋風(fēng)分離器（不經(jīng)選粉室）的風(fēng)量與經(jīng)滴流裝置進(jìn)入選粉室的風(fēng)量之比，控制選粉室內(nèi)的上升氣流速度，借此可有效調(diào)節(jié)分級(jí)產(chǎn)品粒度。改變?nèi)隽媳P轉(zhuǎn)速和小風(fēng)葉數(shù)量也可單獨(dú)調(diào)節(jié)細(xì)度，但通常主要靠調(diào)節(jié)氣流速度的氣閥來(lái)控制細(xì)度，這種調(diào)節(jié)方法方便且穩(wěn)定。

4.高效選粉機(jī)

第三代新型高效選粉機(jī)，采用新的分級(jí)機(jī)理，其主要特點(diǎn)是選粉氣流為渦旋氣流。（1）O-Sepa選粉機(jī)工作原理

物料通過(guò)料管9喂入，撒料盤將物料拋出，經(jīng)緩沖板撞擊失去動(dòng)能，均勻地沿導(dǎo)流葉片內(nèi)側(cè)自由下落到分級(jí)區(qū)內(nèi)，形成一垂直料幕。根據(jù)氣流離心力和向心力的平衡，物料產(chǎn)生分級(jí)。合格的細(xì)粉隨氣流一起穿過(guò)轉(zhuǎn)子而排出，最后由收塵器收集下來(lái)成為成品，粗粉落入錐形料斗并進(jìn)一步受來(lái)自三次風(fēng)管的空氣的清洗，分選出貼附在粗顆粒上的細(xì)粉。細(xì)粉隨三次風(fēng)上升，粗粉則卸出。

（2）O-Sepa選粉機(jī)分級(jí)原理

在選粉機(jī)內(nèi)，粉體顆粒隨氣流作渦旋運(yùn)動(dòng)，顆粒切線方向的分速度為vt，顆粒受沿旋流半徑向外的離心力Fr的作用；另一方面，按切線方向進(jìn)入的空氣從中心管排出，在作旋回運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，保持向心分速度vr，產(chǎn)生向內(nèi)的作用力FR，顆粒與氣流的相對(duì)速度為Ur。當(dāng)Fr>FR時(shí)，顆粒向外運(yùn)動(dòng)成為粗粉；當(dāng)Fr

四、固氣分離設(shè)備

1.收塵器的分類及特點(diǎn) 按分離原理可分為：

A.重力收塵器：利用重力使粉塵顆粒沉降至器底，如沉降室等。能收集的粉塵粒徑在50微米以上。

B.慣性收塵器：利用氣流運(yùn)行方向突然改變時(shí)其中的固體顆粒的慣性運(yùn)動(dòng)而與氣體分離，如百葉窗收塵器等。分離粒徑一般大于30微米。

C.離心收塵器：在旋轉(zhuǎn)的氣固兩相流中利用固體顆粒的離心慣性力作用使之從氣體中分離出來(lái)，如旋風(fēng)收塵器。分離粒徑可達(dá)5微米。

D.過(guò)濾收塵器：含塵氣體通過(guò)多孔層過(guò)濾介質(zhì)時(shí)，由于阻擋、吸附、擴(kuò)散等作用而將固體顆粒截留下來(lái)，如袋式收塵器、顆粒層收塵器等。分離粒徑可達(dá)1微米。E.電收塵器：在高壓電場(chǎng)下，利用靜電作用使顆粒帶電從而將其捕集下來(lái)，如各種靜

－電收塵器。分離粒徑可達(dá)102微米。

2.旋風(fēng)收塵器（1）工作原理

含塵氣體從進(jìn)風(fēng)管以較高速度（一般為12～25m/s）沿外圓筒的切線方向進(jìn)入直筒2并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生較大的離心力，由于顆粒的慣性比空氣大得多，因此將大部分顆粒甩向筒壁，顆粒離心沉降至筒壁后失去動(dòng)能沿壁面滑下與氣體風(fēng)開(kāi)，經(jīng)錐體3排入貯灰箱4內(nèi)，積集在貯灰箱中的粉料經(jīng)閘門自動(dòng)卸出。當(dāng)旋轉(zhuǎn)氣流的外旋流Ⅰ向下旋轉(zhuǎn)到圓錐部分時(shí)，隨圓錐變小而向中心逐漸靠近，氣流到達(dá)錐體下端時(shí)便開(kāi)始上升，形成一股自下而上的內(nèi)旋氣流Ⅱ，并經(jīng)中心排氣管6從頂部作為凈化氣體排出。3.袋式收塵器

（1）工作原理與特點(diǎn)

一種利用多孔纖維濾布將含塵氣體中的粉塵過(guò)濾出來(lái)的收塵設(shè)備。因?yàn)闉V布做成袋形，所以一般稱為袋式收塵器或袋式除塵器。

含塵氣體通過(guò)濾布層時(shí)，粉塵被阻留，空氣則通過(guò)濾布纖維間的微孔排走氣體中大于濾布孔眼的塵粒被濾布阻留，這與篩分作用相同。對(duì)于1～10微米的小于濾布孔徑的顆粒，當(dāng)氣體沿著曲折的織物毛孔通過(guò)時(shí)，塵粒由于本身的慣性作用撞擊于纖維上失去能量而貼附在濾布上。小于1微米的微細(xì)顆粒則由于塵粒本身的擴(kuò)散作用及靜電作用，通過(guò)濾布時(shí)，因孔徑小于熱運(yùn)動(dòng)的自由徑，使塵粒與濾布纖維碰撞而黏附于濾布上，因此，微小的顆粒也能被捕集下來(lái)。

在過(guò)濾過(guò)程中，由于濾布表面及內(nèi)部粉塵搭拱，不斷堆積，形成一層由塵粒組成的粉塵層，顯著地強(qiáng)化了過(guò)濾作用，氣體中的粉塵幾乎被全部過(guò)濾下來(lái)。

4.電收塵器（1）工作原理

將平板1（或圓管壁）和導(dǎo)線6分別接至高壓直流電源的正極（陽(yáng)極）和負(fù)極（陰極）。電收塵器的正極稱為沉積極或集塵極，負(fù)極稱為電暈極。在兩極間產(chǎn)生不均勻電場(chǎng)。當(dāng)電壓升高至一定值時(shí)，在陰極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度促使氣體發(fā)生碰撞電離，形成正、負(fù)離子。隨著電壓繼續(xù)增大，在陰極導(dǎo)線周圍2～3mm范圍內(nèi)發(fā)生電暈放電，這時(shí)，氣體生成大量離子。由于在電暈極附近的陽(yáng)離子趨向電暈極的路程極短，速度低，碰到粉塵的機(jī)會(huì)較少，因此絕大部分粉塵與飛翔的陰離相撞而帶負(fù)電，飛向集塵極，如圖，只有極少量的塵粒沉積于電暈極。定期振打集塵極及電暈極使積塵掉落，最后從下部灰斗排出。

五、固液分離 1.過(guò)濾

用過(guò)濾介質(zhì)捕集分離液體中不溶性懸濁顆粒的操作稱為過(guò)濾。以重力、壓力和離心力作推進(jìn)力。按用途可分為：

（1）濾餅過(guò)濾：懸濁液的濃度相當(dāng)高，在過(guò)濾介質(zhì)表面上形成的濾餅中，如有1％以上的固體顆粒，約占3％～20％的體積起過(guò)濾作用者稱為濾餅過(guò)濾。

（2）澄清過(guò)濾：當(dāng)過(guò)濾0.1％以下至百萬(wàn)分之幾的極薄懸濁液時(shí)，顆粒被捕收于過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部或表面，幾乎不生成濾餅，其目的在于提取澄清液，故稱澄清過(guò)濾。第七章 混合與造粒

一、混合定義

粉體的混合是指兩種或兩種以上的組分，按不同的目的，用選定的混合機(jī)均勻地混合在一起，其過(guò)程稱為混合，產(chǎn)品稱為混合。這種操作又稱為均化過(guò)程。

二、混合機(jī)理

（1）移動(dòng)混合——粒子成團(tuán)地移動(dòng)；

（2）擴(kuò)散混合——把粒子撒到新出現(xiàn)的粉體面上；（3）剪切混合——粉體內(nèi)形成滑移面。

三、混合過(guò)程

混合與偏析是相反的兩個(gè)過(guò)程。一正一反，反復(fù)進(jìn)行，最后達(dá)到混合偏析的平衡。所謂偏析，是物料的分離過(guò)程。若物料的特性差別很大，如密度、粒度或形狀具有相當(dāng)大差別的顆粒，其偏析程度就大。故在某種情況下，對(duì)物料進(jìn)行預(yù)處理，就可降低物料的偏析。

物料混合的前期，進(jìn)行迅速的混合，達(dá)到最佳混合狀態(tài)，而混合的后期，則會(huì)產(chǎn)生偏析，一般再不能達(dá)到最初的最佳混合狀態(tài)。因此，對(duì)于不同的物料，掌握其最佳混合時(shí)間是至關(guān)重要的。

四、混合機(jī)械及設(shè)備 1.漿料攪拌機(jī) 分類

1)按攪拌動(dòng)力分：機(jī)械攪拌和氣力攪拌。機(jī)械攪拌是利用適當(dāng)形狀的漿葉在料漿中的運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到攪拌的目的；氣力攪拌是利用壓縮空氣通入漿池使料漿受到攪拌。2)按攪拌漿葉的配置分：水平和立式。水平多做混合或碎解物料用；立式多做攪拌用。3)按攪拌漿葉的形式分：槳式、框式、螺旋槳式、錨式和渦輪式等。如圖。4)按漿葉運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和行星轉(zhuǎn)動(dòng)。2.粉料混合機(jī)

1)螺旋式混合機(jī)

螺旋式混合機(jī)用于干粉料的混合、增濕或潮解黏土等，可分為單軸和雙軸兩種類型。單軸螺旋式混合機(jī)。由U型料槽

1、主軸

2、緊固在主軸的不連續(xù)螺旋漿葉3（或帶式螺旋葉）以及帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置組成。

雙軸螺旋式混合機(jī)。料槽3內(nèi)裝有兩根帶有螺旋漿葉的軸1和軸2。動(dòng)軸1由電動(dòng)機(jī)4通過(guò)減速器5帶動(dòng)，而從動(dòng)軸2通過(guò)齒數(shù)相同的齒輪副6傳動(dòng)。螺旋軸轉(zhuǎn)速一般為20～40r/min。

按料槽內(nèi)料流方向的不同，雙軸螺旋式混合機(jī)有并流式和逆流式兩類。并流混合時(shí)，兩軸轉(zhuǎn)向相反，螺旋漿葉的旋向也相反，物料沿同一方向并流推送；逆流混合時(shí)，兩軸轉(zhuǎn)向相反，螺旋漿葉旋向相同，使物料往返受到較長(zhǎng)時(shí)間的混合。兩軸轉(zhuǎn)速不同，送往卸料口的速度比反向流動(dòng)的速度快，使物料最終移向卸料口卸出。

可用改變漿葉角度來(lái)調(diào)節(jié)物料通過(guò)混合機(jī)混合機(jī)的速度，從而調(diào)節(jié)混合程度。當(dāng)需要充分混合時(shí)，則采用逆流式混合機(jī)。當(dāng)用作干料混合時(shí)漿葉轉(zhuǎn)向宜由里向外壁方向轉(zhuǎn)動(dòng)，增濕混合則宜由外壁向里轉(zhuǎn)。

五、凝聚的結(jié)合機(jī)理

為了使顆粒凝聚，顆粒間必須有結(jié)合力的作用。其可能的機(jī)理有：

（1）固體架橋：由于燒結(jié)、熔融、化學(xué)反應(yīng)使一個(gè)顆粒的分子向另一個(gè)顆粒擴(kuò)散。（2）液體架橋和毛細(xì)管壓強(qiáng)：在液體架橋中，界面力和毛細(xì)管壓強(qiáng)可產(chǎn)生強(qiáng)鍵合作用，但如果液體蒸發(fā)則此種結(jié)合會(huì)消失。

（3）不可自由移動(dòng)結(jié)合劑架橋處的粘附合內(nèi)聚力：如焦油等高黏度結(jié)合介質(zhì)能形成合固體架橋非常相似的結(jié)合力，其吸附層是固定在某些環(huán)境下能促進(jìn)細(xì)粉粒的結(jié)合。

（4）固體粒子間的吸引力：如固體顆粒間距離足夠短，則靜電力、磁力、范德華力，可以導(dǎo)致粉粒黏附在一起。

（5）封閉型結(jié)合：如小片狀細(xì)粒，可相互交叉或重疊而形成“封閉型”結(jié)合。

六、造粒方法

（1）凝聚造粒法：含少量液體的粉體，固液體表面張力作用而凝聚。用攪拌、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)或氣流使干粉體流動(dòng)，若再添加矢量的液體粘結(jié)劑，則可像滾雪球似的使制成的粒子長(zhǎng)大，粒子的大小可達(dá)數(shù)毫米至幾十毫米。常用的機(jī)械為盤式成球機(jī)。

（2）擠壓造粒法：用螺旋、活塞、輥輪、回轉(zhuǎn)葉片對(duì)加濕的粉體加壓，并讓其通過(guò)孔板、網(wǎng)擠出，可制得0.2毫米至幾十毫米的顆粒。

（3）壓縮造粒法：分在一定模型中壓縮成片劑合在兩個(gè)對(duì)輥間壓縮成團(tuán)塊兩種，可制得粒徑均齊、表面光滑、密度大的顆粒、（4）破碎造粒法：有輥輪壓縮制成的碎片，再用回轉(zhuǎn)葉片粉碎制得細(xì)粒狀的凝聚造粒粒子，有干法和濕法兩種。尤其濕法可制得0.1~0.3mm的細(xì)顆粒。

（5）熔融造粒法：讓熔融狀的物質(zhì)細(xì)化后冷卻凝固。細(xì)化方法：噴射、有板上滴下、將熔融也粘附于冷卻轉(zhuǎn)筒凝固而成碎片狀、將熔融液注入鑄型等。

（6）噴霧造粒法：分為溶液噴霧干燥和噴霧冷卻法。

第四篇：粉體工程試題最新

1、中位粒徑：D50，在物料的樣品中，把樣品個(gè)數(shù)（或質(zhì)量）分成相等兩部分的顆粒粒徑

2、壁效應(yīng)：在接近固體表面的地方，粉料的隨機(jī)填充存在局部有序。這種局部有序的現(xiàn)象是壁效應(yīng)

3、粉碎平衡：當(dāng)物料粉碎到一定程度時(shí)，物料在機(jī)械力作用下的粒度減小與已細(xì)化的微小顆粒再團(tuán)聚達(dá)到平衡，物料粒度幾乎不再變化的時(shí)候，稱為粉碎平衡

4、摩擦角：由于顆粒間的摩擦力和內(nèi)聚力而形成的角

5、相對(duì)可燃性：在可燃性粉末中加入惰性的非可燃性粉末均勻分散成粉塵云后，用標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火源點(diǎn)火，使火焰停止傳播所需要的惰性粉體最小加入量（%）稱為相對(duì)可燃性

6、粉碎機(jī)械力化學(xué)：在固體物料粉碎過(guò)程中，設(shè)備施加于物料的機(jī)械力除了使物料粒度減小、比表面積增大外，還發(fā)生機(jī)械力與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化，使材料發(fā)生結(jié)構(gòu)變化、物理化學(xué)變化。這種在機(jī)械力作用下鎖誘發(fā)的物理、化學(xué)變化過(guò)程稱為粉碎機(jī)械力化學(xué)。

另答案：研究粉碎過(guò)程中伴隨的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的學(xué)科，應(yīng)用粉體材料的機(jī)械力化學(xué)改性制備無(wú)機(jī)顏料制備納米金屬非晶態(tài)金屬及合金制備新型材料

7、屈服軌跡：一組粉體樣品在同一垂直應(yīng)力條件下密實(shí)，然后在不同的垂直應(yīng)力下，對(duì)每個(gè)粉體樣品做剪切破壞試驗(yàn)，所得到的粉體破壞包絡(luò)線稱為該粉體的屈服軌跡

8、整體流：物料從料斗出口處全面積的泄出，全部物料都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)。（料倉(cāng)內(nèi)整個(gè)粉體層能夠大致均勻地下降流動(dòng)，這種流動(dòng)型稱為整體流。這種流動(dòng)常發(fā)生在帶有相當(dāng)陡峭而光滑的料斗內(nèi)）二．簡(jiǎn)答

1、表征粒度分布特征參數(shù)是什么？粉體的填充指標(biāo)有哪些？ 特征參數(shù)：中位粒徑D50、最頻粒徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差； 填充指標(biāo)：容積密度、填充率、空隙率

2、等徑球體隨機(jī)填充的類型有哪些？

1、等徑球規(guī)則填充；

2、隨機(jī)或不規(guī)則填充：隨機(jī)密填充、隨機(jī)傾倒填充、隨機(jī)疏填充、隨機(jī)極疏填充；

3、壁效應(yīng)

3、寫出幾種實(shí)際顆粒的堆積規(guī)律（P27）

堆積規(guī)律：當(dāng)僅有重力作用時(shí)，容器里實(shí)際顆粒的松裝密度隨著容器直徑的減少和顆粒層高度的增加而減小。對(duì)于粗顆粒，較高的填充速度導(dǎo)致松裝密度較小。但是對(duì)于像面粉那樣的有粘聚力的細(xì)粉末，減慢供料速度可得到松散的堆積。

4、粉體層中液體有幾種？各有何特點(diǎn)？

1、粘附液：粘附在粉體物料的表面；

2、楔形液：滯留在顆粒表面的凹穴中或溝槽內(nèi)；，即在顆粒間的切點(diǎn)乃至接近切點(diǎn)處形成鼓狀的自由表面而存在的液體；

3、毛細(xì)管上升液：保存在顆粒間的間隙中；

4、浸沒(méi)液：顆粒浸沒(méi)的液體

5、粉體的潤(rùn)濕應(yīng)用的典型實(shí)例，寫兩例。

1、表面涂覆或包裹：用硬脂酸鈉改性MgO粉體，在吸附層中的硬脂酸根離子的親水基朝向水相，接觸角減小，是粉體潤(rùn)濕性增強(qiáng)；

2、熱處理：對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行熱處理可以提高金屬對(duì)陶瓷的潤(rùn)濕性。通過(guò)熱處理可以除去吸附在陶瓷表面的氧，以免金屬氧化在界面形成氧化物阻止金屬與陶瓷元素相互擴(kuò)散。對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行預(yù)熱處理可以消除顆粒表面吸附的雜志和氣體，提高潤(rùn)濕性。

6、粉體摩擦角具體包括哪些角度?

內(nèi)摩擦角、2 安息角、3 壁面摩擦角和滑動(dòng)摩擦角、4 運(yùn)動(dòng)角

7、試述粉體壓力飽和現(xiàn)象，并寫出杰森公式。（P40）

飽和現(xiàn)象：當(dāng)粉體填充高度達(dá)到一定值后。P趨于常數(shù)值，這一現(xiàn)象稱為粉體壓力飽和現(xiàn)象

8、流動(dòng)與不流動(dòng)的判據(jù)？（P48）

如果顆粒在流動(dòng)通道內(nèi)形成的區(qū)服強(qiáng)度不是已支撐住流動(dòng)的堵塞料，那么在流動(dòng)通道內(nèi)將產(chǎn)生重力流動(dòng)。

9、防止粉體偏析的方法？（P52）

1、加料時(shí)采用某些可以使輸入物料重新分布和能改變內(nèi)部流動(dòng)模式的方法，如進(jìn)口溜槽擺動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)撒料、多頭加料；

2、卸料時(shí)通過(guò)改變流動(dòng)模式以減少偏析，盡可能的模仿整體流，如在料斗卸料口上方加一個(gè)改流體可以拓寬流動(dòng)的通道、使用多通道卸料管。（回轉(zhuǎn)進(jìn)料法、中央孔管、細(xì)高料倉(cāng)、隔室、側(cè)孔法）

10、顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的力有哪些？（P173各力的公式在書上173頁(yè)）流動(dòng)阻力、2 重力、浮力，3 離心力、4 壓力梯度力

11、粉塵爆炸機(jī)理及條件？（P358）

機(jī)理：粉塵爆炸是助燃性氣體與可燃物均勻混合后進(jìn)行的反應(yīng)：

1、熱能作用于粉塵粒子表面，使其溫度上升

2、粉塵粒子表面的分子由于熱分解或干餾作用，變?yōu)闅怏w分布在粒子周圍

3、氣體與空氣混合生成爆炸性氣體，進(jìn)而發(fā)火產(chǎn)生火焰

4、火焰產(chǎn)生熱能，加速粉塵分解，循環(huán)往復(fù)放出氣相的可燃性物質(zhì)與空氣混合，進(jìn)一步發(fā)火傳播發(fā)生爆炸。

條件：

1、擴(kuò)散粉塵的濃度必須高于最稀可燃極限濃度、2、裝在容器內(nèi)的可燃粉料必須擴(kuò)散在空氣中，3、引燃源必須具有足夠的使燃燒波引燃的釋能密度和總能量，而該燃燒波的傳播能引起爆炸。

12、粉體輸送設(shè)備有哪些種類？膠帶輸送機(jī)的主要部件？

輸送設(shè)備:膠帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、鏈板輸送機(jī)

主要部件：輸送帶、托輥、驅(qū)動(dòng)裝置、改向裝置、拉緊裝置、裝料及卸料裝置、清理裝置、制動(dòng)裝置、三． 問(wèn)答

1、CaCO3超微粉體和橡膠超精細(xì)粉體的生產(chǎn)工藝的異同

橡膠精細(xì)粉體生產(chǎn)工藝在老師打印發(fā)的那個(gè)單獨(dú)的A4紙（專用成套設(shè)備）上面有類似，可以參考看

2、漏斗流和整體流的區(qū)別，整體流料倉(cāng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。（P50）

區(qū)別：整體流與漏斗流相比，整體流料倉(cāng)具有很多優(yōu)點(diǎn)：避免了粉料的不穩(wěn)定流動(dòng)、溝流和溢流、消除了筒倉(cāng)內(nèi)的不流動(dòng)區(qū)、形成先進(jìn)先出的流動(dòng)，最大限度地減少了存儲(chǔ)期間的結(jié)塊問(wèn)題、變質(zhì)問(wèn)題或偏析問(wèn)題、顆粒的偏析被大大的減少或杜絕、顆粒的密度在卸料時(shí)是常數(shù)，料位差對(duì)它根本無(wú)影響、任意水平橫截面的壓力都可以預(yù)測(cè)，并且相對(duì)均勻。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)：盡量使漏斗的半頂角小、料斗用材料的壁摩擦系數(shù)越小越好、料斗壁的表面光滑可以適當(dāng)增大料斗半頂角，從而降低整個(gè)料斗的高度。

漏斗流料倉(cāng)內(nèi)粉體層的流動(dòng)區(qū)呈漏斗形，使料流順序紊亂，甚至粉體直流不動(dòng)，造成先加入的物料后流出的結(jié)果。這種流動(dòng)型稱為漏斗流。這種流動(dòng)發(fā)生在平底的料倉(cāng)或斜度小而粗糙的料斗簡(jiǎn)倉(cāng)內(nèi)。整體流 料倉(cāng)內(nèi)整個(gè)粉體層能夠大致均勻地下降流動(dòng)，這種流動(dòng)型稱為整體流。這種流動(dòng)常發(fā)生在帶有相當(dāng)陡峭而光滑的料斗內(nèi)。

3、粉體結(jié)拱的原因和防拱破拱措施（P53）

結(jié)拱原因：

1、粉體內(nèi)摩擦力與內(nèi)聚力使之產(chǎn)生剪應(yīng)力并形成一定的整體強(qiáng)度，阻礙顆粒位移，使流動(dòng)性變差；

2、粉體的外摩擦力與料筒內(nèi)壁間的摩擦力，該摩擦力與料倉(cāng)內(nèi)壁粗糙度、錐形部分傾角的大小有關(guān)，粗糙度大，傾角小，則外摩擦力越大，易結(jié)拱。

3、外界空氣濕度、溫度的作用使粉體的內(nèi)聚力增大、流動(dòng)性變差、固結(jié)性增強(qiáng)，導(dǎo)致結(jié)拱、4、筒倉(cāng)卸料口的水力半徑減小，是筒倉(cāng)內(nèi)粉體的芯流截面變小，易產(chǎn)生拱塞

措施：

1、正確設(shè)計(jì)料倉(cāng)的幾何結(jié)構(gòu)；

2、提高料倉(cāng)內(nèi)壁的平滑度；

3、氣動(dòng)破拱；

4、振動(dòng)破拱；

5、機(jī)械破拱

4、粉碎機(jī)械力化學(xué)的應(yīng)用有？舉5例(P160)

1、機(jī)械力化學(xué)改性

2、機(jī)械力化學(xué)法制備納米金屬、非晶態(tài)金屬及合金

3、機(jī)械力化學(xué)法制備新型材料

4、機(jī)械力化學(xué)在水泥、混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、機(jī)械力化學(xué)法合成彌散強(qiáng)化合金

2、制備亞穩(wěn)態(tài)材料

3、MA制備納米晶材料、金屬間化合物

4、制備納米陶瓷、制備功能材料、制備納米復(fù)合材料

5、固定床和流化床的區(qū)別（P180）

區(qū)別：固定床特點(diǎn)：當(dāng)流體速度很小時(shí)，粉體層靜止不動(dòng)，流體從彼此相互接觸的顆粒間的空隙通過(guò)。流化床特點(diǎn)：粉體層膨脹，空隙率增大，壓力降沿凹形曲線變化，在一段區(qū)間內(nèi)，雖然氣體流速不斷增大，但壓力降變化較小。

固定床特點(diǎn)：當(dāng)流體速度很小時(shí)，粉體層靜止不動(dòng)，流體從彼此相互接觸的顆粒間的空隙通過(guò)。流化床特點(diǎn)：粉體層膨脹，空隙率增大，壓力降沿凹形曲線變化，在一段區(qū)間內(nèi)，雖然氣體流速不斷增大，但壓力降變化較小。固定床：流體通過(guò)床層的壓降隨容器截面積空塔流速至足以支撐粉體層的全部質(zhì)量時(shí)粉體的填充狀態(tài)發(fā)生改變一部分顆粒運(yùn)動(dòng)而重新排列而在此之前床層基本不發(fā)生變化此時(shí)床層稱固定床

流體床：流速超過(guò)使流體通過(guò)床層的通過(guò)床層的壓降足以支撐粉體層的質(zhì)量流體在顆粒層中的壓降與單位面積床層重力相等粉體層開(kāi)始懸浮運(yùn)動(dòng)像液體質(zhì)點(diǎn)在一定范圍內(nèi)作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)這時(shí)氣固系統(tǒng)有類似液體的性質(zhì)進(jìn)入流態(tài)化狀態(tài)

6、濕式除塵機(jī)理

(圖來(lái)源于PPT，原理自己看圖寫)

7、洗滌式除塵類型

四． 作圖

1、繪三軸壓縮試驗(yàn)，粉體在受壓破壞面作用圖（P37圖5-

5、5-6）

2、密實(shí)應(yīng)力下的屈服軌跡（P47圖5-29，5-30）

3、可燃性粉體生產(chǎn)工藝流程圖

4、粉塵爆炸的機(jī)理圖(P358圖14-3)

第五篇：粉體工程論文

粉體工程在環(huán)保中的應(yīng)用

環(huán)境問(wèn)題是當(dāng)今全人類共同關(guān)注的問(wèn)題，它涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。從廣義上講，其研究領(lǐng)域及其廣泛，不僅與人類及動(dòng)植物的生存、生態(tài)有關(guān)，而且與經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著密不可分的關(guān)系；從狹義上講，環(huán)境工程作為一門工程學(xué)科，其研究?jī)?nèi)容主要體現(xiàn)在“三廢”的治理上，即“廢氣、廢水、廢渣”。粉體技術(shù)(也叫粉體工程、顆粒工程等)則是一門新興的綜合性交叉邊緣學(xué)科，因其綜合性、交叉性的特點(diǎn)，便與環(huán)境工程有著密切的關(guān)系。粉體工程的研究領(lǐng)域涉及化工、冶金、建材、醫(yī)藥、食品、航空航天等許多部門和學(xué)科．自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在我國(guó)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，一些新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，從而

也帶動(dòng)了其它技術(shù)的發(fā)展。

目前，粉體技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用包括氣固分離、固液分離、顆粒制備與處理等諸多方面，涉及到的具體課題則包括含塵氣體的凈化、氣態(tài)污染物的凈化、污泥污水的處理、各種工業(yè)廢渣的處理等?，F(xiàn)在我們環(huán)境工程系借助粉體技術(shù)開(kāi)展的環(huán)保課題有：各種除塵器的研制、廢舊橡膠輪胎的處理、廢舊印刷線路板的處理、各種粉塵顆粒的發(fā)生、納米材料、氣體的凈化和污水的處理等方面。新的粉體技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境工程中必將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，例如垃圾(包括工業(yè)廢渣和生活垃圾等等)的處理問(wèn)題，在粉體技術(shù)的研究中。對(duì)材料的粉碎、分級(jí)、造粒等都已經(jīng)有了較為成熟的技術(shù)和工藝，將這些技術(shù)和工藝應(yīng)用于環(huán)境方面，不僅變廢為寶、為二次資源的綜合利用打下了良好的基礎(chǔ)，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且又起到美化環(huán)境、凈化大氣的良好作用，由此而產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益。現(xiàn)在比較熱門的納米技術(shù)參與到環(huán)境保護(hù)中米可以導(dǎo)致產(chǎn)品微型化，從而使所需資源減少，達(dá)到資源利用的持續(xù)化，以實(shí)現(xiàn)資源消耗率的“零增長(zhǎng)”；同時(shí)用納米技術(shù)還可制成非常好的催化劑，其催化效率極高，用于汽車尾氣催化凈化可使汽油燃燒時(shí)不再產(chǎn)生一氧化碳和氮氧化物，使尾氣排放無(wú)害化。新型的納米級(jí)凈水劑具有很強(qiáng)的吸附能力，可將污水中的懸浮物和鐵銹、異昧等污染物除去，達(dá)到污水處理純凈化。利用納米技術(shù)開(kāi)發(fā)的潤(rùn)滑劑，既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜，產(chǎn)生極好的潤(rùn)滑作用得以大大降低機(jī)器設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲，又能延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命，達(dá)到噪聲控制的有效化。

其幾種常見(jiàn)的應(yīng)用如下：

一、納米粉體

高性能的納米粉體材料具有其多種奇特和優(yōu)良的功能特性，在國(guó)外最先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨后逐漸向民用領(lǐng)域發(fā)展，在軍事、能源、化學(xué)化工、敏感材料、光電、環(huán)保食品和生物醫(yī)藥等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景，在人們的日用生活制品領(lǐng)域可涉及衣、食、住、行的各個(gè)方面，可顯著地改善人們的生活環(huán)境、身體健康和生活質(zhì)量。

納米粉體的制備主要有物理法和化學(xué)法.制備所用的材料一般都是納米復(fù)合材料。常見(jiàn)的也是應(yīng)用較廣泛的就是聚合物基有機(jī)——無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料.聚合物基有機(jī)一無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料具有優(yōu)異的阻隔性能，特別是插層法制備的PCH納米復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性和氣體阻陽(yáng)性。隨著層間插入法在熱塑性塑料中不斷取得成功，將粘土分散于環(huán)氧中制成涂料，在韌性、對(duì)水的阻隔性上都會(huì)有所改善，粘土的片狀結(jié)構(gòu)還有可能使涂層的光學(xué)性能發(fā)生變化，從而得到新型涂料。Schmidt以γ—縮水甘油醚基硅烷(KH一560)為原料，采用溶膠一凝膠法制備的涂層有很好的柔韌性和耐磨性，可用作透明聚合物的抗磨涂層。將含TiO2的涂層表面暴露在紫外線中，在幾十個(gè)納米的范圍內(nèi)，涂層表面會(huì)產(chǎn)生出交叉分布的親水和親油區(qū)域，可用作玻璃和其它表面上的防霧涂層和防污徐層。

同時(shí)納米粉體在水污染和空氣污染上也有廣泛應(yīng)用，這是一種新型的資源。納米材料是當(dāng)今新材料研究領(lǐng)域中最富有活力、對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象，也是納米科技中最為活躍、最先得到應(yīng)用的重要組成部分。納米材料制品作為一種高科技產(chǎn)品，其優(yōu)良的性能在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。正像美國(guó)科學(xué)家估計(jì)的“這種人們?nèi)庋劭床灰?jiàn)的極微小的物質(zhì)很可能給予各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)革命”。隨著技術(shù)和社會(huì)的不斷進(jìn)步，代表2 1世紀(jì)先進(jìn)科技的納米技術(shù)和產(chǎn)業(yè)必將健康發(fā)展，具有無(wú)比廣闊的前景。

二、食品加工的超微粉碎

超微粉碎，是指利用機(jī)械或流體動(dòng)力的方法克服固體內(nèi)部凝聚力使之破碎，從而將3毫米以上的物料顆粒粉碎至10-25微米的操作技術(shù)。是20世紀(jì)70年代以后，為適應(yīng)現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種物料加工高新技術(shù)。超微細(xì)粉末是超微粉碎的最終產(chǎn)品，具有一般顆粒所沒(méi)有的特殊理化性質(zhì)，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學(xué)反應(yīng)活性等。因此超微細(xì)粉末已廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、化妝品農(nóng)藥、染料、涂料、電子及航空航天等許多領(lǐng)域上。

超微粉碎的原理：通過(guò)對(duì)物料的沖擊、碰撞、剪切、研磨等手段，施于沖擊力、剪切力或幾種力的復(fù)合作用，達(dá)到超細(xì)粉碎的目的。其工藝過(guò)程有一次粉碎和二次粉碎。一次粉碎就是在一臺(tái)設(shè)備上同時(shí)完成粉碎、篩選、分離、再粉碎的過(guò)程。二次粉碎是先對(duì)物料進(jìn)行粗粉碎，然后再采用超細(xì)粉碎機(jī)完成超細(xì)粉碎加工，其工藝流程大致為：原料→篩選→清選→干燥→粗粉碎→超細(xì)粉碎→風(fēng)選分級(jí)→超細(xì)粉體產(chǎn)品。超微粉碎的特點(diǎn)：速度快可低溫粉碎粒徑細(xì)且分布均勻節(jié)省原料，提高利用率，減少污染，可見(jiàn)粉體工程在食品加工方面的環(huán)境保護(hù)。

三、無(wú)機(jī)粉體

無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料

無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料在我國(guó)已有20多年的歷史。最初主要以降低成本為目的。隨著無(wú)機(jī)粉材料品種的增加，由n-r_技術(shù)的進(jìn)步，粉體粒徑的超細(xì)化新的活化處理劑不斷出現(xiàn)，表面活化處理技術(shù)和填充改性理論的發(fā)展，無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料正由原來(lái)單純追求降低成本，已發(fā)展成開(kāi)發(fā)新的功能性材料的重要手段。如無(wú)機(jī)阻燃材料、阻隔紅外線功能材料、補(bǔ)強(qiáng)增韌材料和納米復(fù)合材料等。我國(guó)的無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料，無(wú)論在產(chǎn)量、品種，還是在生產(chǎn)技術(shù)和科學(xué)理論等方面，目前在國(guó)際上均處領(lǐng)先地位。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，(1)2003年我國(guó)用于填充改性塑料僅碳酸鈣(含重鈣與輕鈣)一項(xiàng)多達(dá)260萬(wàn)噸，占碳酸鈣總產(chǎn)量的40％以上，如按當(dāng)年塑料總產(chǎn)量1600萬(wàn)噸計(jì)算，塑料制品中平均填充碳酸鈣量為16．25％，由此可見(jiàn)：無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料在我國(guó)塑料工業(yè)中所占的重要地位。無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料大范圍的推廣應(yīng)用，推動(dòng)了相關(guān)理論的發(fā)展，如剛性粒子增韌理論、微觀界面設(shè)計(jì)與調(diào)控理論等都是我國(guó)科技工作者首先提出來(lái)的，(2—3)新理論的出現(xiàn)又進(jìn)一步推動(dòng)了無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料的進(jìn)步和發(fā)展。近年來(lái)，問(wèn)世的碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)增韌母粒就是一個(gè)典型例子。(4)用該母粒填充改性PP或PE，填充量為25—30wt％時(shí)，缺口沖擊強(qiáng)度較純樹(shù)脂可提高25。40％，斷裂伸長(zhǎng)率較純樹(shù)脂可提高1～2倍。近幾年來(lái)，由于我國(guó)塑料工業(yè)飛躍發(fā)展，由此而帶來(lái)的白色污染也日趨嚴(yán)重，各級(jí)政府和有關(guān)部門先后頒發(fā)過(guò)多項(xiàng)關(guān)于預(yù)防和治理白色污染的法令和法規(guī)。為了防治白色污染已研制開(kāi)發(fā)出多種可降解塑料，如：淀粉基生物降解塑料，淀粉基光、生物降解塑料等。這些降解塑料的問(wèn)世，為解決我國(guó)的白色污染問(wèn)題發(fā)揮了一定作用，但在實(shí)際推廣應(yīng)用過(guò)程中，逐漸發(fā)現(xiàn)它們還存在一些問(wèn)題，如：加工工藝復(fù)雜、成本高、使用性能差、市場(chǎng)推廣困難和企業(yè)效益低等。在這種情況下，業(yè)內(nèi)許多有識(shí)之士開(kāi)始認(rèn)識(shí)到無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料在減量化、資源化和無(wú)害化等方面已成為解決我國(guó)白色污染重要途徑。在中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)改性塑料專業(yè)委員會(huì)2003年年會(huì)上，由湖南科汛環(huán)保塑料有限公司、福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院、中國(guó)環(huán)境科學(xué)院固體廢棄物研究所會(huì)同60多個(gè)與會(huì)單位和個(gè)人共同向業(yè)內(nèi)外和全社會(huì)發(fā)出倡議“高舉環(huán)境友好塑料材料的旗幟，加快無(wú)機(jī)粉體改性塑料環(huán)境友好材料研究和產(chǎn)業(yè)化步伐”。

從環(huán)境保護(hù)考慮將無(wú)機(jī)粉體改性塑料作為環(huán)境友好材料，希望無(wú)機(jī)粉體填充量越多越好。但無(wú)機(jī)粉體填充量過(guò)多會(huì)使材料的功能性、力學(xué)性能和使用性能明顯下降，如何解決好這一矛盾問(wèn)題既關(guān)系到這種環(huán)境友好材料更關(guān)系到無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料今后能否持續(xù)健康發(fā)展的大問(wèn)題。眾所周知，生產(chǎn)無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料，除少數(shù)粉狀樹(shù)脂如PVC是將無(wú)機(jī)粉體直接與樹(shù)脂混合使用外，絕大多數(shù)是通過(guò)填充母粒的方式。也就是說(shuō)先將無(wú)機(jī)粉體在各種助劑的作用下與少量載體樹(shù)脂先制成填充母粒，再根據(jù)制品性能要求，將母粒與基體樹(shù)脂按一定比例混合后加工成各種塑料制品。所以決定制品的功能性和環(huán)保性能關(guān)鍵在于填充母粒的性能。

a、無(wú)機(jī)粉體的選擇

可用于塑料填充改性的無(wú)機(jī)粉體種類很多，常見(jiàn)的有：重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、硅灰石粉、云母粉、氫氧化鋁和氫氧化鎂粉等，品種不同，功能也不同。其中氫氧化鋁和氫氧化鎂粉具有阻燃消煙功能；滑石粉可提高塑料的剛性和耐熱性，與碳酸鈣配合使用將產(chǎn)生良好的協(xié)同效果，應(yīng)用于農(nóng)膜中可增加光的散射作用和透光率，并對(duì)7。2 5Urn波長(zhǎng)的紅外光有阻隔作用；高嶺土填充到PVC電纜料中可明顯提高電纜護(hù)套的絕緣性能，用于農(nóng)膜中具有良好的阻割紅外線功能，而且優(yōu)于滑石粉，但透光率不如滑石粉好；硅灰石粉具有較大長(zhǎng)徑比，最大可大20：1，作為增強(qiáng)劑可用于替代部分玻璃纖維，與含鹵有機(jī)阻燃劑配合使用，具有協(xié)同作用，可以提高制品的阻燃效果；云母粉呈片狀晶形。徑厚比大，除具有補(bǔ)強(qiáng)作用外，還可提高塑料的剛性、耐熱性和尺寸穩(wěn)定性，云母粉的透光率比其它任何無(wú)機(jī)粉體都好，并有阻隔紅外線功能，被廣泛用于大棚膜中。如果從減量化、資源化、有利于環(huán)保和降低成本考慮，在眾多無(wú)機(jī)粉體中當(dāng)屬于重質(zhì)碳酸鈣，其白度高、資源豐富、易加工、價(jià)格低；其次是輕質(zhì)碳酸鈣。這兩種碳酸鈣在填充改性塑料中用量最大，所涉及的塑料制品也最多。作為填充改性塑料用無(wú)機(jī)粉體在質(zhì)量要求上除純度外，很重要的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是粒徑和粒徑分布。粒徑大小，工業(yè)習(xí)慣用目數(shù)表示。目數(shù)是指1平方英寸的篩網(wǎng)中所含有的篩網(wǎng)數(shù)。目數(shù)與微米(Um)之間的關(guān)系是：篩孔直=15400Um／目數(shù)。從理論上來(lái)說(shuō)無(wú)機(jī)粉體的粒徑越小，填充到樹(shù)脂中制得材料的力學(xué)性越好，但實(shí)際情況并非如此。粉體的粒徑越小，比表面積越大，粒子的內(nèi)聚能越高，越容易團(tuán)聚，填充到塑料中不易分散，相反會(huì)使材料的力學(xué)性能下降。表1列出不同粒經(jīng)的重質(zhì)碳酸鈣，相同的造粒工藝，在同一種牌號(hào)HDPE中填加25wt％碳酸鈣測(cè)得材料的力學(xué)性能。

b、粉體表面活化處理劑與處理技術(shù)

無(wú)機(jī)粉體粒子為極性，而樹(shù)脂為非極性，二者難以相容。要想使無(wú)機(jī)粒子均勻地分布到樹(shù)脂中，并能與樹(shù)脂的分子鏈產(chǎn)生較強(qiáng)的親合力，必須對(duì)無(wú)機(jī)粒子表面進(jìn)行活化處理。目前所用活化劑有表面活性劑，如硬脂酸：偶聯(lián)劑，如硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、酸式亞磷酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑和鋁／鈦復(fù)合偶聯(lián)劑等；高分子處理劑如聚烯烴馬來(lái)酸酐接枝共聚物等。其中用的最多的是鋁酸酯偶聯(lián)劑和鋁／鈦復(fù)合偶聯(lián)劑。其用量一般為無(wú)機(jī)粉體質(zhì)量的1．2％一2％，無(wú)機(jī)粉體的粒徑越小，比表面越大，偶聯(lián)劑的用量也就越多。表面處理一般采用干法，即在高攪機(jī)內(nèi)用偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)粉體進(jìn)行表面包覆處理。由于偶聯(lián)劑都屬于酯類化合物，遇水易水解而失效，所以在表面包覆之前，無(wú)機(jī)粉體一定要干燥，具體作法是在未加入偶聯(lián)劑之前，先將無(wú)機(jī)粉體在高攪機(jī)內(nèi)，高速攪拌數(shù)分鐘，溫度升高可達(dá)80℃．90。C，此時(shí)無(wú)機(jī)粉體中小量的水份大部分可以除去。為了使小量的偶聯(lián)劑能將每一個(gè)無(wú)機(jī)粒子充分包覆?？梢酝ㄟ^(guò)加熱將偶聯(lián)劑溶于15號(hào)白油中成粘稠狀液體后，再加入高攪機(jī)內(nèi)。這種表面處理效果比單純用偶聯(lián)劑好。白油在后續(xù)造粒過(guò)程中可以起到潤(rùn)滑劑的作用。無(wú)機(jī)粉體表面活化處理技術(shù)近年來(lái)又有新的進(jìn)展，應(yīng)用效果比較好的有兩種。一種是采用新型活化劑，該活化劑有別于傳統(tǒng)的表面活性劑或偶聯(lián)劑，也不同于高分子處理劑。新型活化劑的分子量介于二者之間，分子中含有高活性反應(yīng)基團(tuán)，活化劑是以化學(xué)鍵的方式牢固地包覆在無(wú)機(jī)粉粒子表面，活化劑分子的剩余部分為非極性長(zhǎng)的飽和碳鏈，以較大的接觸面積與樹(shù)脂的分子鏈之間形成強(qiáng)的范德華親合力，從而使無(wú)機(jī)粉體填充量較大的情況下，復(fù)合材料仍具有較好的力學(xué)性能。另一種新的表面活化處理技術(shù)，是采用雙包膜方法，即將用偶聯(lián)劑處理后的無(wú)機(jī)粉體，再用一種能與偶聯(lián)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活化劑進(jìn)行二次包膜處理。該技術(shù)的特點(diǎn)是：在使無(wú)機(jī)粉體與樹(shù)脂之間形成較強(qiáng)結(jié)合力的同時(shí)，由于所用的二次包膜活化劑的結(jié)構(gòu)特征，可以在無(wú)機(jī)粒子表面形成一層彈性膜，當(dāng)復(fù)合材料受到外力沖擊時(shí)，由于彈性膜的緩沖作用，可使應(yīng)力得以分散。所以采用該技術(shù)處理無(wú)機(jī)粉體所制得的復(fù)合材料具有顯著的補(bǔ)強(qiáng)增韌功能。表3列出用不同表面活化處理方法而完全相同的加工工藝，制得的1250目重質(zhì)碳酸鈣填充母粒，填充相同牌號(hào)的P P，碳酸鈣填充量為40 wt％的情況下，復(fù)合材料的力學(xué)性能。

無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料在我國(guó)塑料工業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了十分重要的作用，尤其對(duì)石油資源貧乏的我國(guó)來(lái)說(shuō)，今后將會(huì)發(fā)揮更大作用。正由于如此，業(yè)內(nèi)人士和社會(huì)各階層也就更要正確對(duì)待和評(píng)價(jià)無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料。無(wú)機(jī)粉體畢竟不是高分子材料，與樹(shù)脂相比是資源豐富的廉價(jià)原料，對(duì)填充改性塑料不能以純塑料的標(biāo)準(zhǔn)去要求它，盡管在某些性能方面它可能比純塑料好，但必須以犧牲其它性能為代價(jià)。降低成本，節(jié)約石油資源有利于環(huán)境保護(hù)是無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料的最大優(yōu)勢(shì)，但它的綜合性能肯定不如純塑料好，只有正確認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，才能使無(wú)機(jī)粉體填充改性塑料沿著正確方向健康快速發(fā)展。

2、無(wú)機(jī)粉體環(huán)保紙

一種常見(jiàn)的就是無(wú)機(jī)粉體環(huán)保紙無(wú)機(jī)粉體環(huán)保合成紙是以豐富的礦產(chǎn)資源碳酸鈣為主要原料，高分子塑料和其他助劑為基材，經(jīng)混合、塑煉、成膜、涂布等工藝加工成型，生產(chǎn)出一種可逆性循環(huán)利用的新型紙種。該新型紙種跳出了傳統(tǒng)造紙用木質(zhì)纖維為主要原料生產(chǎn)紙材的制造方法，是傳統(tǒng)造紙的一種思維變革、技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)變革。新型紙種與傳統(tǒng)造紙對(duì)比，其不消耗木材資源，有利于生態(tài)保護(hù)；無(wú)廢氣、廢水、廢渣排放；產(chǎn)品耐折、耐撕、防水、防霉、防蟲蛀、易于印刷，具有卓越的綜合性能；產(chǎn)品主要原料為石灰石加工后的重質(zhì)碳酸鈣或者輕質(zhì)碳酸鈣，我國(guó)是石灰?guī)r礦儲(chǔ)量大國(guó)，原料資源豐富。

無(wú)機(jī)粉體環(huán)保紙比普通包裝塑料抗拉強(qiáng)度大，且無(wú)毒、可降解、成本低、開(kāi)發(fā)成環(huán)保紙袋產(chǎn)品，可全面替代現(xiàn)有塑料包裝袋，并可以從根本上解決塑料包裝袋白色污染的問(wèn)題。目前，世界上生產(chǎn)包裝塑料袋的產(chǎn)量1億噸，我國(guó)消耗量約600萬(wàn)噸。無(wú)機(jī)粉體環(huán)保合成紙以其低廉的價(jià)格低于傳統(tǒng)紙張15-30%，對(duì)現(xiàn)有辦公文化紙將形成強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，部分替代現(xiàn)有辦公文化用紙。目前，我國(guó)辦公文化用紙量已突破440萬(wàn)噸。產(chǎn)品印刷用紙部分替代現(xiàn)有辦公用紙市場(chǎng)前景看好。

四、二氧化鈦光催化

隨著工業(yè)社會(huì)的發(fā)展和人口的增加，人類本己有限的水資源受到日益嚴(yán)重的污染，水污染成為當(dāng)今社會(huì)的嚴(yán)重問(wèn)題。而近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的光催化氧化技術(shù)為治理水源的有機(jī)物污染提供了一條新的途徑。納米Ti02是目前應(yīng)用最為廣泛的一種光催化劑，具有著以下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)光的吸收率較高；化學(xué)穩(wěn)定性良好；氧化還原能力強(qiáng)，有較高的光催化活性；對(duì)很多有機(jī)污染物有較強(qiáng)的吸附作用；造價(jià)低廉，無(wú)毒無(wú)害。

二氧化鈦，俗稱鈦白，具有無(wú)毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能最好的一種白色顏料，廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、化妝品等工業(yè)。納米二氧化鈦是目前應(yīng)用最為廣泛的一種納米材料，其具有的透明性、紫外線吸收性以及熔點(diǎn)低、磁性強(qiáng)、熱導(dǎo)性能等特征，使其在化妝品、塑料、涂料、精細(xì)陶瓷及催化劑等眾多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。光催化氧化的機(jī)理主要是自由基反應(yīng)，而體系產(chǎn)生的活性中間體H202則是形成自由基的重要引發(fā)劑。在紫外光結(jié)合氧化劑對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化降解的過(guò)程中，在多數(shù)情況下主要是利用了羥基自由基的產(chǎn)生及其一系列的反應(yīng)。在超微細(xì)二氧化鈦、水和空氣的體系中，把分散在溶液中的每一顆二氧化鈦半導(dǎo)體微粒近似地看成是一個(gè)小型的短路的光電化學(xué)電池，當(dāng)用能量大于能帶隙的光，尤其是紫外線的光照射時(shí)，二氧化鈦超微粒子吸收光而自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電的電子(e．)和帶正電的空穴(h+)，形成電子一空穴對(duì)，吸附溶解在二氧化鈦表面的氧俘獲電子形成·02，而空穴則將吸附在二氧化鈦表面的OH?和H2O氧化成·OH。新生成的這兩種自由基具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，特別是原子氧能與多數(shù)有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，因而能有效分解水中多種有機(jī)物質(zhì)，使水中的有機(jī)污染物徹底氧化降解為CO2和H2O：同時(shí)還可以氧化細(xì)菌內(nèi)的有機(jī)物，從而殺死細(xì)菌；還能氧化有毒的無(wú)機(jī)物，使之在短時(shí)期內(nèi)失去毒性。

研究發(fā)現(xiàn)，納米二氧化鈦光催化劑催化活性的高低取決于納米粒子的粒徑和晶型。納米二氧化鈦主要有3種晶型：板鈦礦、金紅石和銳鈦礦三種晶型。研究表明，板鈦礦型二氧化鈦無(wú)光催化活性，金紅石型二氧化鈦僅有微弱的光催化活性，銳鈦礦型二氧化鈦的光催化活性最耐71。然而，粉末狀納米二氧化鈦催化劑在使用過(guò)程中存在著易失活、易凝聚和難回收等弱點(diǎn)，人們嘗試將二氧化鈦粉末固定在某一載體上，制備了負(fù)載型的二氧化鈦光催化劑。目前，光催化劑載體主要有兩大類：無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體。無(wú)機(jī)載體主要是以含硅物質(zhì)為基質(zhì)，具有極好的耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在燒結(jié)過(guò)程中基質(zhì)與催化劑顆粒間會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的粘結(jié)力。在有機(jī)材料上固載二氧化鈦存在著一定的困難，因?yàn)榇蠖鄶?shù)有機(jī)質(zhì)本身不耐光催化劑的強(qiáng)氧化反應(yīng)。

至今，已發(fā)現(xiàn)有3000多種難降解的有機(jī)化合物可以在紫外線的照射下被二氧化鈦降解。特別是當(dāng)水中有機(jī)污染物用其他方法很難降解時(shí)，這種技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

1、處理受染料工業(yè)污染的源水：受染料業(yè)污染的水中含有苯環(huán)、胺基、偶氮基等致癌物質(zhì)，常規(guī)方法處理水溶性染料的降解效率通常很低。研究發(fā)現(xiàn)，用TiO2／Sich體素能夠很迅速地降解R．6G染料，而且可以破壞染料分子中的芳香基團(tuán)，達(dá)到完全降解的目的。另有報(bào)道稱，對(duì)于電鍍、制革和印染行業(yè)廢水中的常見(jiàn)污染組分Cr(VI)，采用P25 Ti02作為光催化劑，在苯酚、葡萄糖等有機(jī)物存在的情況下，能有效地促進(jìn)其光催化還原，達(dá)到C“VD完全被去除的效果。為便于工業(yè)應(yīng)用，把表面涂覆有納米二氧化鈦膜的玻璃填料充于玻璃反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)潛水泵使微污染水在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)進(jìn)行光催化氧化處理。由于納米二氧化鈦具有巨大的比表面積，與水中有機(jī)物接觸更為充分，可將它們最大限度地吸附在其表面，迅速將有機(jī)物分解為CO2和H2O，處理效果優(yōu)于生物處理和懸浮光催化氧化處理，COD除去率和脫色率均較高。催化劑再生后能連續(xù)使用對(duì)二氧化鈦對(duì)三苯基甲烷等染料的光催化降解研究發(fā)現(xiàn)除二氧化鈦的晶型外，pH值、催化劑濃度及有無(wú)氧化劑的存在等因素對(duì)降解速率都有一定的影響的研究表明，有二氧化鈦涂層的碳粉對(duì)亞甲蘭在紫外光下有較高的光催化降解活性，而表面有碳涂層的二氧化鈦則是很好的重油吸附劑，碳涂層吸附的重油在紫外光作用下被二氧化鈦光催化降解，碳涂層本身也有催化降解作用，而且它能夠使二氧化鈦在高溫下保持高活性的銳鈦礦晶型H81。方世杰、徐明霞和黃衛(wèi)友等制備了10I吼左右的二氧化鈦顆粒并把它制備為玻璃襯底薄膜進(jìn)行紫外光光催化降解甲基橙的研究，發(fā)現(xiàn)催化劑用量、甲基橙初始量、pH值、光強(qiáng)度等對(duì)甲基橙脫色率都有影響。

2、處理受農(nóng)藥污染的源水：目前對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥污染水處理多用生化法，處理后廢水中有機(jī)磷質(zhì)量濃度仍較高。采用納米二氧化鈦、二氧化硅負(fù)載復(fù)合光催化劑，利用其高效吸附性及催化活性，能使有機(jī)磷農(nóng)藥在其表面迅速富集，隨光照時(shí)間的延長(zhǎng)，有機(jī)磷農(nóng)藥的光解率逐漸升高，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，光照80miIl后，可使敵百蟲完全降解，若加入微量Fe還可以大大提高COD的去除率及無(wú)機(jī)磷的回收率；還可將含氯有機(jī)物DDT中的氯完全脫除；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米二氧化鈦能將水中的a．(甲硫基)亞乙基氨甲基氨基甲酸酯、呋喃丹。b．甲基乙氧基)苯基氨基甲酸酯三種氨基甲酸酯類化合物在一小時(shí)內(nèi)均能被完全降解為無(wú)毒的N吖、NO3’和其它無(wú)機(jī)離子；浙江林學(xué)院的羅錫平等人亦發(fā)現(xiàn)采用溶膠．凝膠．浸漬法制備的納米改性竹炭新材料，對(duì)有毒、難生物降解的二氯苯酚溶液在堿性條件下降解率可達(dá)到96．4％，在中性條件下雖然降解率僅為61．7％，但再生率為96．3％，表現(xiàn)出良好的再生性能。l研究了在紫外光作用下二氧化鈦對(duì)水溶液中草類成分的降解情況，發(fā)現(xiàn)二氧化鈦的存在對(duì)降解的起始速率及轉(zhuǎn)化的完全性影響較大，還發(fā)現(xiàn)在高pH值下能夠在3小時(shí)內(nèi)徹底降解。何建波和張?chǎng)伟l(fā)現(xiàn)二氧化鈦的晶相比例取決于熱處理溫度，當(dāng)銳鈦型與金紅石比例為7：3時(shí)，紫外光光催化率最耐261。徐悅?cè)A和古國(guó)榜等研究了納米二氧化鈦?zhàn)贤夤夤獯呋到庥袡C(jī)磷農(nóng)藥甲胺磷，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定說(shuō)明納米二氧化鈦光催化降解甲胺磷是可行的(在紫外光下)，實(shí)際應(yīng)用的有機(jī)磷農(nóng)藥也可以用光催化降解。

3、處理含氯代有機(jī)物的源水：日本東京大學(xué)野口真用納米二氧化鈦光催化劑與臭氧聯(lián)合進(jìn)行水的凈化處理。在模擬水處理實(shí)驗(yàn)中，以質(zhì)量濃度為16m∥L的三氯酚的水溶液，分別采用納米二氧化鈦光催化劑與臭氧聯(lián)合，單獨(dú)用光催化劑納米二氧化鈦和單獨(dú)用三種方法對(duì)其進(jìn)行處理。納米二氧化鈦光催化劑與臭氧聯(lián)合處理2h后，三氯酚的殘留質(zhì)量濃度已為零，效果相當(dāng)明顯。用內(nèi)表面涂覆納米二氧化鈦光催化劑的陶瓷圓管處理質(zhì)量濃度為5．5m∥L苯酚和三氯乙烯水溶液的實(shí)驗(yàn)表明，苯酚在1．5h后完全分解，三氯乙烯也在2h內(nèi)完全分解。

4、處理含表面活性劑的源水：生活污水中含有表面活性劑，易產(chǎn)生異味和泡沫。

非離子型和陽(yáng)離子型表面活性劑會(huì)產(chǎn)生有毒或者不溶解的中間體。采用納米二氧化鈦光催化分解表面活性劑已取得較好效果。雖然表面活性劑中的鏈烷烴部分采用光催化降解反應(yīng)還較難完全氧化成CO2，但由于苯環(huán)被破壞，其毒性大為降低，生成長(zhǎng)鏈烷烴副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的危害明顯減小。

5、處理受污染的地下水源：工農(nóng)業(yè)排放廢水滲入地下水中的有機(jī)物含量增加，這些有機(jī)物易與水處理過(guò)程中的氯反應(yīng)生成致癌性的三鹵化物(THM)。據(jù)報(bào)道，二氧化鈦膜能脫除水中97％的有機(jī)鹵素化合物，總有機(jī)碳(TOC)含量可降低90％以上，并能減少鹽分、硬度、重金屬和其他污染物，降低顏色深度，脫除大量的可溶性有機(jī)物質(zhì)，減少形成THM的前體物。

6、處理含油污染的源水：對(duì)于不溶于且漂浮于水面上的油類污染物的處理，也是近年來(lái)人們很關(guān)注的一個(gè)課題。含油廢水中所含的脂肪烴、多環(huán)芳烴、有機(jī)酸類、酚類等有機(jī)物很難降解，使用納米二氧化鈦利用其光催化解功能，可迅速降解這些有機(jī)物。但由于二氧化鈦的密度遠(yuǎn)大于水，二氧化鈦顆粒將沉于水底，起不到光催化劑的作用。為使二氧化鈦漂在水面，需要將二氧化鈦負(fù)載在一種載體上，這種載體的密度要遠(yuǎn)小于水，與二氧化鈦附著良好，且不能被二氧化鈦光催化氧化。常用的載體有空心玻璃、陶瓷、活性炭等以空心玻璃球?yàn)檩d體，用浸涂一熱處理法制備了漂浮在水面的二氧化鈦，并以辛烷為石油中烷烴的代表，研究了水面油污染物的光催化分解，光照1h，降解率達(dá)到90％以上。他們還研究了二氧化鈦在空心陶瓷微球上的固定化，實(shí)驗(yàn)表明辛烷的降解率在90％以上。萬(wàn)里平等利用改性膨潤(rùn)土負(fù)載．TiO2.A&O制備的復(fù)合催化劑，能較好地利用自然光實(shí)現(xiàn)對(duì)油田不同作業(yè)廢水的預(yù)處理，對(duì)于處理川中礦區(qū)角53井鉆井廢水和南陽(yáng)油田探23井壓裂廢水，在最佳條件下，其COD去除率分別可分別達(dá)到70．3％和57．o％。則使用浸泡、熱處理的方法在空心玻璃球表面負(fù)載二氧化鈦薄膜，制成可飄浮在水面的二氧化鈦光催化劑，經(jīng)1h光照能降解辛烷90％以上。

由此可見(jiàn)二氧化鈦粉體在環(huán)抱中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛且起著重要的作用。

結(jié)語(yǔ)：由以上應(yīng)用可見(jiàn)處理環(huán)境問(wèn)題將在許多方面應(yīng)用到粉體技術(shù)，粉體技術(shù)的發(fā)展將為環(huán)境問(wèn)題的治理找到更多有效的方法，粉體技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境治理技術(shù)的發(fā)展相輔相成。我們相信：不斷完善、充實(shí)的粉體技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境工程學(xué)科中來(lái)，必將推動(dòng)環(huán)境工程的發(fā)展；反過(guò)來(lái)又為粉體技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也必將拓寬粉體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)被稱之為2l世紀(jì)前沿科學(xué)的納米技術(shù)將對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，有著廣泛的應(yīng)用前景，甚至?xí)淖內(nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)環(huán)保觀念，利用納米技術(shù)解決污染問(wèn)題將成為未來(lái)環(huán)境保護(hù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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