粉体科学与工程课件：粉体总复习（第一章）

1、第一章 1、粉体工程的定义。答：它是以粉状和颗粒状物质为对象，研究其性质及加工、处理技术的一门学科。 2、粉体的制备方法及分类。答：（1）分类：按成因分：人工合成、天然形成。按颗粒构成：原级颗粒、聚集体颗粒、凝聚体颗粒、絮凝体颗粒。 按成分分：碳酸钙粉体、硅灰石粉体等。 按粒度分：粗粉、细粉、超细粉等。粉体种类 按成因分：人工合成、天然形成。 按颗粒大小、形状分：单分散、多分散。（2）制备方法：3、 粉体工程在材料领域的作用。答：粉体工程是一门新兴的跨行业、跨学科综合性技术学科。粉体工程应用领域广如：矿产领域、电子领域、军事领域等。粉体工程学的新理论、新技术将使许多工业发生根本性的变化 。第二

2、章1、 举例说明粉体的基本性质对其在材料中应用性能的影响。答：基本性质：粒径、粒度分布、颗粒形状、颗粒群的堆积性质、粉体的摩擦性质。2、 粉体的粒度组成特征的表征方法主要有哪些？试述它们的基本内容。答：（1）粒度表格：是表示粒度分布的最简单形式，也是其它形式的原始形成。（2） 粒度分布曲线：能更直观地反映比较颗粒组成特征。（频率直方图、频率分布曲线累积分布曲线）（3）粒度分布特征参数（偏差系数和分布宽度）（4）粒度分布方程.3、 空隙率与填充率的定义；颗粒填充与堆积方式；密度的分类及定义.答：（1）空隙率：填充层中未被颗粒占据的空间体积与包含空间在内的整个填充层表观体积之比称为空隙率.（2）填

3、充率： 颗粒体积占表观体积的比率。（3）粉体颗粒的填充与堆积等径球形颗粒的排列：正方体排列、正斜方体排列、菱面体排列、楔形四面体排列，立方体为最松填充，属不稳定排列；菱面体为最密填充，属最稳定排列。 异径球形颗粒的填充：一次填充、 Horsfield填充、非球形颗粒的随机填充。（4） 容积密度v，又称松密度，指在一定填充状态下，包括颗粒间全部空隙在内的整个填充层单位体积中的颗粒质量。真密度s：指颗粒的质量除以不包括内外孔在内的颗粒真体积。表观密度a：指颗粒的质量除以不包括外孔在内的颗粒体积。振实密度bt：指颗粒的质量除以振动后颗粒的表观体积。颗粒密度p：指颗粒的质量除以包括内外孔在内的颗粒的表

4、观体积。4、表示粉体摩擦性质常用的物理量有哪些？测量这些物理量的方法有哪些？答：休止角、内摩擦角、壁摩擦角、滑动角。休止角的测定方法：火山口法；排出法；残留圆锥法；等高注入法；容器倾斜法；回转圆筒法。内摩擦角的测量仪器：单面或双面直剪仪和三轴剪刀仪。壁摩擦角测定：直剪仪。滑动角的测量：将载有粉体的平板逐渐倾斜，当粉体开始滑动时，平板与水平面的夹角即为滑动角。第三章1、 粉碎理论及应用。答： 裂缝与断裂的基本理论：（1）理想状态下，所施加力没有超过颗粒的应变极限，物料作弹性变形，不会被破碎。 （2）实际上，物料虽未被破碎，但产生裂缝和扩展原有的小裂缝。（3）粒子形状不规则，施加力首先作用在粒子的

5、突出点，形成应力集中。（4）裂缝的扩展：稳定扩展：是指在一次加载过程中，裂缝随载荷上升而缓慢延长，载荷停止，裂缝扩展停止。失稳扩展：当外力达到一定程度，超过断裂参量临界值时，裂纹以高达1500200m/s增长，直至断裂，称失稳扩展。（5格里菲斯微裂纹理论认为，实际材料中总是存在许多细小的裂纹和缺陷，在外力的作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中现象。当应力达到一定程度时，裂纹开始扩展而导致断裂。（6）粉碎功耗学说、Rittinger的表面积假说、Kick等的体积假说、Bond的裂缝假说，表面积假说适合于细粒的粉碎估算，体积假说适合于粗粒的粉碎，裂缝假说适用范围介于以上两者之间。 2、 粉碎方式

6、有哪些种类？物料粉碎方式的选择应考虑哪些方面的因素？答：、粉碎方式：挤压法、磨剥法、劈裂法、冲击法。根据物料的性质、粒度及需要粉碎的程度来选择粉碎方式。3、 常用的粗、中、细碎和常用的粗、中、细、超细磨设备分别有哪些？了解它们的工作原理及适用范围及优缺点。答：（1）粗碎机:颚式破碎机、粗碎圆锥式破碎机(旋回破碎机）；中、细碎机：反击式破碎机、标准圆锥破碎机、中型圆锥破碎机、短头圆锥破碎机和辊式破碎机等；粉磨机：各种类型的球磨机及超细粉碎设备(如，砂磨机、气流磨、高速机械冲击式磨机及振动磨）。（2） 颚式破碎机：颚式破碎机结构简单，机体重量轻，维修方便，破碎比35，价格便宜，适合于坚硬和中硬原料

7、的粗碎，特别适用于中、小型厂。旋回破碎机：优点：是连续碎矿和排矿的，故生产能力较高，单位电耗较低，破碎比可达35。缺点是：结构复杂，造价较高，检修较困难，机身较高。适合于坚硬原料的粗碎，常用于生产能力较大的工厂。 圆锥破碎机：圆锥破碎机的生产能力大，破碎比i=35，产品粒度均匀。适合于坚硬物料的中碎（标准型、中型）、细碎（短头型、中型）。辊式破碎机：主要优点：结构简单、造价低廉，工作可靠，调整破碎比方便，过粉碎程度低，粒度较均匀，能粉碎粘湿物料。主要缺点：生产能力低，要求将物料均匀连续地喂到喂到辊子全长上，否则辊子磨损不均，影响所得产品粒度的均匀性，需要经常修理。适用于中等硬度以下原料的中、细

8、碎， 主要用于小厂。反击式破碎机：优点：利用冲击进行破碎，使物料沿脆弱面破开，破碎效率高， 能耗小，处理能力大，产品粒度均匀。 破碎比大。具有选择性破碎的特点。 结构简单，制造方便。缺点：锤头磨损严重，寿命很短。（3）球磨机：磨矿介质与矿石是点接触，磨得较细，适于中细磨。棒磨机：磨矿介质与矿石是线接触，可以减少过粉碎，磨矿后粒度均匀，适于粗磨。砾磨机和自磨机都是不加其它磨矿介质的磨矿方式，从而避免了环境污染，适于化工、陶瓷原料加工。雷蒙磨： 优点：性能稳定、操作方便、能耗较低、产品粒度可调范围较大等。 缺点：一般不能粉磨硬质物料，否则磨辊和磨环磨损较大；另外，不能空车运转。 应用：广泛用于非金

9、属矿物及化工原料、化肥、农药等的细磨。气流粉碎机（又称喷射磨、流能磨）：特点：具有产品粒度细，平均粒度通常可达15m，粒度分布窄、颗粒表面光滑、形状规整、纯度高、活性大、分散性好等特点。由于粉碎过程中压缩气体绝热膨胀产生焦耳汤姆逊降温效应，因而还适用于低融点、热敏性物料的超细粉碎。 流化床气流磨的特点：产品细度97=1200m，粒度分布窄且无过大颗粒；粉磨效率高，能耗低，比其他类型气流磨节能50%；采用Al2O3、SiC或PU（聚氨酯 ）作易磨损件,磨耗低，产品受污染少，可加工无铁质污染的粉体产品和莫氏硬度10级的物料；结构紧凑、噪音小、操作自动化，缺点是成本高。 超声粉碎：采用超声波粉碎系统

10、只能生产出微米级的产品，而且生产能力小，产量低，能耗高，生产成本高。 低温粉碎：采用低温粉碎，可粉碎常温中难以粉碎的橡胶和热塑性塑料等。对于热敏性及受热易变质、易分解物质如食品、蛋白质、药品等具有良好的粉碎效果。同时，利用脆化温度的不同可进行选择性粉碎。对易燃易爆品的处理可提高安全性。但冷冻粉碎方法生产成本太高，4、 试分析影响气流磨、搅拌磨粉碎效果的主要因素。答：影响气流磨粉碎产品细度的主要因素：加料量进料粒度工作压力和进料压力。影响搅拌磨粉碎效果的主要因素：物料特性参数，包括强度、弹性、极限应力、流体粘力、颗粒大小及形状等。 如，韧性、粘性、纤维类材料比脆性材料难粉碎，流体（浆料）粘度高，

11、粘滞力大的物料难粉碎，而且能耗高。过程参数，包括应力强度、应力分布、单位能耗、通过量及滞留时间、物料充填率、固体浓度、转速、温度、研磨介质及助磨剂等。研磨设备。5、 试述助磨剂的作用及添加方式。答：（1）助磨剂的作用：提高粉碎产品细度；提高磨机生产能力；改善粉体物料的性能，如流动性、填充性、分散性、贮存稳定性等；减轻物料之间的相互作用（粘结、团聚）和在研磨介质和磨腔表面的粘附等。（2）助剂添加量与粉碎助剂的种类有关。无机粉碎助剂添加量较大，多为百分之几；有机粉碎助剂添加量较少，多为千分之几。添加方式：有的粉碎助剂在粉碎初期有效，有的在粉碎后期，尤其在分级时有效。第四章1、 分级的定义、意义及分

12、类。答： 定义：把粉碎产品按某种粒度大小或种类进行分选的操作过程称为分级。 意义:（1）使粉碎产品粒度控制在所要求的范围内，还可以实现颗粒粒径均匀化。 （2）使粒度已达到要求的产品及时分离出去，以防止产品过碎和能源浪费。分级方式：用筛子筛分（用于粗粉，一般大于325目）在流体中进行分级（用于细粉，一般小于325目）。2、常用的筛分设备及其适用的范围。答：（1）格子筛（栅筛）、板筛（筛板）、编织筛（网筛）。（2）格筛和条筛用于筛分块状物料。板筛的优点是比较牢固，刚度大，使用寿命长；缺点是开孔率较小；板筛用于中等粒度物料的筛分。 编织筛的优点是开孔率高，质量轻，制造方便；缺点是使用寿命较短；用于中

13、细物料的筛分。3、 常用的分级设备及其适用范围和优缺点。答：（一）重力式分级机：重力分级机只能用来对粒径较大的粉体进行分级，对于超细粉体，则很难达到满意的分级效果。（二） 粗分级机： 粗分级机的产品细度范围为0.08mm，方孔筛筛余1020%左右。其优点是结构简单，操作管理方便，无运动部件，不易损坏。但要配风机及除尘器为辅助设备。 （三）离心式分级机（四） ATP型超微细分级机：分级粒度细，精度较高，结构较紧凑，磨损较轻，处理能力大。(五) 水力旋流器：水力旋流器广泛应用于分级粒度为0.0030.25mm的分级作用或分级粒度小于15m的浓缩或澄清作用，其直径在10mm1400mm之间。水力旋流

14、器的优点：构造简单、价廉、无运动部件；生产量大，占地面积小，筒体内料浆停留的时间短，工作很快达到稳定状态；分级效率较高。 缺点：磨损较严重；给料的浓度、粒度、压力要稳定，否则对工作指标的影响较大。第五章1、 选择固液分离方法和设备的基本依据。试举例说明。答： 选择固液分离方法和设备的基本依据是所处理悬浮液中固体颗粒的粒度和固体含量（即浓度）。2、常用浓缩设备的适用范围。答：主要的浓缩设备有：重力沉降池、角锥浓缩机、倾斜浓密箱、耙式浓缩（密）机、水力旋流器、沉降离心机等，前四类为重力式的后，两类为离心式的。3、常用过滤设备的适用范围。答：真空过滤机；加压过滤机；离心过滤机：适宜处理含中、细粒固相

15、或纤维状的悬浮液。4、 常用干燥设备的适用范围。答：（1）通风型干燥器：用于透气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥，对膏状物料，经造粒制成棒状后亦可干燥。（2）搅拌型干燥机：直接传热并流式搅拌型回转圆筒干燥机对粘性和较湿的物料适于用升举式抄板；颗粒细而易引起粉末飞扬的物料宜于用分格式。逆流式搅拌型回转圆筒干燥机适于干燥需求较严格的物料。（3）喷雾干燥器：适于干燥热敏性物料，可处理多种物料的悬浮液、溶液、乳浊液及含水的糊状料。（4）真空干燥机：适用于泥糊状、膏状物料的干燥外，尤其适用于维生素、抗菌素等热敏性物料以及在空气中易氧化、燃烧、爆炸的物料。5、 常用除尘设备的种类及特点。答：（1）旋风

16、收尘器的主要优点:结构简单，尺寸紧凑，易制造，造价低，无运动部件，因而操作管理方便，维修量小。缺点：流体阻力损失大，因而电耗高，壳体易磨损，要求卸料闸门等严格锁风，否则会显著影响收尘效率。 （2） 袋式收尘器：与旋风收尘器相比，其优点是收尘效率高，对于5m的颗粒，收尘效率可达99%以上；可捕集1m的颗粒。与高效电收尘器相比，袋式收尘器的结构简单，技术要求不高，投资费用低，操作简单可靠。缺点：耗费较多的织物，允许的气体温度较低，若气体中湿含量高或含有吸水性较强的粉尘，会导致滤布堵塞。（3） 电收尘器：优点：收尘效率高，可达99%以上；能处理较大的气体量；能处理高温、高压、高湿和腐蚀性气体；能量消

17、耗少，操作过程可实现完全自动化。缺点：一次投资大，占空间大，钢材消耗多，捕集高比电阻的细粉尘时需要进行增湿处理等。 第六章1、 均化的定义、均化的分类、均化原理 、均匀过程、均化效果的评价方法以及粉体均化设备的分类。答：均化：通过机械或流体的方法使不同物理化学性质的颗粒在宏观上分布均匀的过程. 均化分类：（1）混合：同相之间的移动。（2）搅拌：不同相之间的移动。（3）捏合或混练：高粘度的液相和固体相互混合。均化原理 移动均化（对流均化） ：粒子团块从物料中一处移动到另一处。 扩散均化：分离的粒子分散到不断展现的料面上。 剪切均化：物料以滑移面形式相互混合和掺和 。均化过程：（1）均化前期：均化

18、的速度较快，颗粒之间迅速地混合；（2）达到最佳混合状态后：不但均化速度变慢，而且要向反方向变化，使均化状态变劣，这种反均化的过程也叫偏析或分料。（3）当均化过程进行到一定程度，混合 偏析达平衡状态。改变平衡条件，可以使平衡向着有利于均化的方向转化。 均化效果的评价：（一）样品的合格率（二）标准偏差粉体均化设备：机械混合机、气力混合机。2、 造粒的定义和造粒的目的。造粒的方法有哪些？答：造粒：将小粒径的粉体（或浆料、溶液和熔融液）加工成较大粒级颗粒的过程。造粒的目的：由于微粉在空气中易飞扬、粘壁，难以处理，在重力作用下的自由流动性又差，给粉体加工工艺过程带来不便，因此，要求将粉体加工成易于处理的

19、、具有一定粒径和形状的颗粒。造粒方法：凝聚造粒法 、挤压造粒法、压缩造粒法、破碎造粒法 、熔融造粒法、喷雾造粒法 思考题：1、粉体工程的定义。 2、粉体的制备方法及分类。3、粉体工程在材料领域的作用。 思考题：1、举例说明粉体的基本性质对其在材料中应用性能的影响。2、粉体的粒度组成特征的表征方法主要有哪些？试述它们的基本内容。3、空隙率与填充率的定义；颗粒填充与堆积方式；密度的分类及定义。4、表示粉体摩擦性质常用的物理量有哪些？测量这些物理量的方法有哪些？ 思考题：1、粉碎理论及应用。 2、粉碎方式有哪些种类？物料粉碎方式的选择应考虑哪些方面的因素？3、常用的粗、中、细碎和常用的粗、中、细、超

20、细磨设备分别有哪些？了解它们的工作原理及适用范围及优缺点。4、试分析影响气流磨、搅拌磨粉碎效果的主要因素。5、试述助磨剂的作用及添加方式。 思考题：1、分级的定义、意义及分类。2、常用的筛分设备及其适用的范围。3、常用的分级设备及其适用范围和优缺点思考题：1、 选择固液分离方法和设备的基本依据。试举例说明。选择固液分离方法和设备的基本依据是所处理悬浮液中固体颗粒的粒度和固体含量（即浓度），2、 常用浓缩设备的适用范围。1、连续耙式浓密机2、管式沉降离心机这种离心机适宜处理难分离的低浓度（<1%）悬浮液或乳浊液，3、常用过滤设备的适用范围。 4、 常用干燥设备的适用范围。通风型干燥器用于透

21、气性较好的片状、条状、颗粒状物料的干燥，对膏状物料，经造粒制成棒状后亦可干燥。可适用于不同热敏性物料。搅拌型干燥机 直接传热并流式搅拌型回转圆筒干燥机对粘性和较湿的物料适于用升举式抄板；颗粒细而易引起粉末飞扬的物料宜于用分格式。 逆流式搅拌型回转圆筒干燥机适于干燥需求较严格的物料喷雾干燥器适于干燥热敏性物料，可处理多种物料的悬浮液、溶液、乳浊液及含水的糊状料，为了形成雾化条件，待干燥物料的湿含量为40%90%，对高浓度原料，还需加水稀释。真空干燥机 圆筒搅拌型真空干燥器除适用于泥糊状、膏状物料的干燥外，尤其适用于维生素、抗菌素等热敏性物料以及在空气中易氧化、燃烧、爆炸的物料。5、 常用除尘设备的种类及特点。旋风收尘器 结构简单，尺寸紧凑，易制造，造价低，无运动部件，因而操作管理方便，维修量小。缺点：流体阻力损失大，因而电耗高，壳体易磨损，要求卸料闸门等严格锁风，否则会显著影响收尘效率袋式收尘器优点是收尘效率高，对于5m的颗粒，收尘效率可达99%以上；可捕集1m的颗粒。与高效电收尘器相比，袋式收尘器的结构简单，技术要求不高，投资费用低，操作简单可靠。 其缺点是耗费较多的织物，允许的气体温度较低，若气体中湿含量高或含有吸水性较强的粉尘，会导致