粉体科学与工程基础

1、时间：2021.03.07创作：欧阳德2.什么是超微粉体的表面效应和量子尺寸效应？ 答：前者指：随着尺寸的减小，表面原子数量占颗粒 总原子数量的比例增加，而表面原子因一侧失去最邻 近原子的成键力，引起表面原子的扰动，使得表面原 子和近表面原子距离较体内原子大，并产生“再构” 现象。这种再构会改变表面及近表面区的对称性，并 影响所有对结构敏感的性质。同时随着尺寸的减小， 颗粒比表面积和表面能增加，使得颗粒表面的活性大 大提高，由此产生所谓超细粉体的表面效应。后者指：当颗粒尺寸减小到某一值时，金属费米能级 附近，相邻的电子能级由准连续态变为离散态的现 象。单颗粒的粒径度量主要有哪几种？各自的物理意

2、义 是什么？答：轴径是指：以颗粒某些特征线段，通过某种平均 方式，来表征单颗粒的尺寸大小。球当量径是指：用与颗粒具有相同特征参量的球体 直径来表征单颗粒的尺寸大小。圆当量径是指：用于颗粒具有相同投影特征参量的 圆直径来表征单颗粒的尺寸大小。定向径是指：在以光镜进行颗粒形貌图像的粒度分 析中，对所统计的颗粒尺寸度量，均与某一方向平 行，且以某种规定的方式获取每个颗粒的线性尺寸， 作为单颗粒的粒径。粉体分布方程的主要形式有哪几种？各自使用的范 围是什么？答：(1) 正态分布，某些气溶胶和沉淀法制备的粉 体，起个数分布近似符合这种分布。对数正态分布，大多数粉体，尤其是粉碎法制 备的粉体较为符合对数正

3、态分布器频度曲线是不对称 的，曲线峰值偏向小粒径一侧。.Rosin-Rammler分布，对于粉体产品或粉尘， 特别在硅酸盐工业中，如煤粉、水泥粉碎产品较好的 符合该分布。.Gates-Gaudin-Schumann 分布，对于某些粉 碎产品，如顎式破碎机、輾式破碎机和棒磨机等粉碎 产品较好的符合该分布。颗粒形状影响粉体哪些重要的性质？ 答：颗粒形状影响粉体的比表面积、流动性、堆积 性、附着性、流体透过阻力、化学反应活性和埴充材 料的增强、增韧性等。在粉体的比表面积定义中，粉体颗粒的总表面积指 的是什么面积？答：指的是颗粒轮廓表面积与呈开放状态的颗粒内部 空隙、裂缝表面积之和。第三章1 影响颗粒

4、堆积结构的主要因素有哪些？答：第一类涉及颗粒本身的集合特性，如颗粒大小、 粒度分布及颗粒形状；第二类涉及颗粒间作用力和颗 粒堆积条件，如颗粒间接触点作用力形式、堆积空间 的形状与大小和外力施加方式与强度等条件。4.如何理解粗、细二组元混合颗粒堆积理论对致密堆 积的指导意义？答：(1)当组分接近百分之百为粗颗粒时，堆积体的 表观体积由粗颗粒决定，细颗粒作为埴充进入粗颗粒 的空隙中，细颗粒不占有堆积表观体积；当组分接近百分之百为细颗粒时，细颗粒形成空 隙并堆积在粗颗粒周围，堆积体的表观体积为细颗粒 的表观体积和粗颗粒的体积之和。粉体致密堆积的经验有哪些？答：(1)用单一粒径尺寸的颗粒，不能满足致密

5、堆积 对颗粒级配的要求；采用多组分且组分粒径尺寸相差较大的颗粒，可 较好的满足致密堆积对粒度与级配的要求；细颗粒数量应足够埴充堆积体的空隙，两组分 时，粗、细数量比例约为7: 3;三组分时，粗、中、 细颗粒数量比例约为7: 1: 2时，相对而言，可更好 的满足致密堆积对粒度与级配的要求。在可能的条件下，适当增大临界颗粒(粗颗粒) 尺寸，可较好地满足致密堆积对粒度与级配的要求。第四章颗粒间的内聚力有哪些？答：范德华力Fv静电吸引力Fe液体桥联力Flb固体桥 联力Fsbo为什么说分子间作用是短程力，对颗粒间的分子作 用力是长程力？答：对于块状固质，范德华力是短程力，但是，对由 于极大量分子集合体构

6、成的体系一颗粒来说，这种分 子力随着颗粒间距离的增大其衰减程度明显变缓。这 是由于尺寸微小且相对分散的颗粒，分别集合了大量 分子，使分子间作用力形成协同作用效果。因此，对 颗粒来说，范德华力可在表面最短距离I约100nm范 围内起作用，而通常认为，固体紧密接触时表面距离 可达l=0.4nm,所以，颗粒间的范德华力是不能忽视 的。粉体层开放屈服强度的概念是什么？如何获取粉体 层开放屈服强度？答：在一壁面勿摩擦的理想圆柱型筒体内装入粉体， 并在粉体层表面施加一密实压应力使粉体具有一定的 密实强度。取下筒体，在侧壁勿任何约束力作用的情 况下，若已成型的粉体能承受某一最大压应力而不溃 塌，则表明粉体具

7、有与最大压应力相等的密实强度。 这一强度称为粉体层开放屈服强度。粉体层开放屈服强度可通过粉体层屈服轨迹和莫尔圆 获得。做一与屈服轨迹相切的莫尔圆，该圆与。轴的交 点即为粉体层开放屈服强度。粉体流动函数的概念是什么？与粉体流动性之间关 系如何？答：粉体流动函数FF定义为FF=6/fc。在一定密实应 力6作用下，开放屈服强度仁小的粉体，FF值较大， 即流动性好。当fc为0时，FF趋近与无穷大。粉体能 完全自由流动。第五章流体对颗粒的运动阻力由哪两部分组成？阻力系数与颗粒雷诺数之间的关系？答：由粘性阻力和惯性阻力组成。阻力系数C=f(Rep)A/r S -第八早颗粒的晶格比热容随颗粒尺寸变化的机理是

8、什么？答：德拜比热容理论认为：当温度较高时，晶体比热 容基本不随温度变化，当温度低于德拜温度时，晶格 比热容和德拜温度的比值有以下关系：Cv=12n4RT3/50d3光波在颗粒分散体系中的散射机理是什么？答：瑞利散射米氏散射夫琅禾费散射颗粒的光吸收机理是什么？光吸收现象有何应用意 义？答：机理：由于光传播时的交变电磁场与颗粒的分子 相互作用，使颗粒分子中的电子出现受迫振动，而维 持电子振动所消耗的能量，变为其他形式的能量而耗 散掉。应用：光照吸收材料用于电镜、核磁共振、波普仪和 太阳能利用，还可以防止红外线、防雷达的隐身材料 等。其中金的超微颗粒，不仅吸光率高，而且其在可 见光至红外线区域内，

9、光的吸收率不随波长而变化， 因此可作为红外传感材料。第七章2.颗粒表面活性位与颗粒表面几何形状之间的关系是 什么？答：随着颗粒尺寸的减小，完整晶面在颗粒总表面上 所占的比例减小，键力不饱和的质点占全部质点的比 例增多，从而大大提高了颗粒的表面活性。颗粒表面 活性取决于两个因素：其一，比表面积大小，其二， 断裂面的集合形状。颗粒在溶剂中对高分子表面活性剂的吸附建有哪几 种主要类型？吸附特点是什么？答：（1）氢键键合是非离子型高分子表面活性剂在 鳄梨表面吸附的主要原因.（2）共价键.高分子表面活 性剂与颗粒表面生成配位键.（3）疏水键.高分子表面 活性剂的疏水基可与非极性表面发生疏水键合作用而 产

10、生吸附.（4）经典作用.荷电表面与高分子表面活性 离子，通过静电作用吸附在颗粒表面.9.粉体的聚凝有哪几种类型？答：聚集；凝结；絮凝；团聚11 粉体在空气中的分散措施有那些？答：干燥分散；机械分散；表面改性分散12.粉体在液体中的颗粒间作用力主要有哪几种？这些 力的特性是什么？答：（1）范德华力，粉体在液体中的颗粒间作用力考 虑由于存在着不能忽视的液体分子对颗粒分子的作 用，而导致的对颗粒与颗粒之间分子作用力的影响.（2）双电层静电作用力，（3）空间位组作用，当颗 粒表面吸附有高分子表面活性剂时，在颗粒与颗粒相 互接近过程中，吸附层将产生一种所谓“空间作用”.（4）溶剂化膜作用，当颗粒表面吸附

11、有阳离子或亲水 基团的有机物，或由于颗粒表面极性区域对其周围溶 剂分子的极化作用，在颗粒表面会形成具有一定机械强度的溶剂化膜.颗粒在溶液中的双电层静电作用与颗粒表面电位 之间的关系是什么？答：对同质颗粒，恒为排斥力，且当表面电位大于 30mV时，双电层静电作用力要大于范德华吸引力， 故可作为一种使颗粒分散的措施.对异质颗粒，根据颗 粒所负电性，则有可能为吸引力.粉体在液体中吸附高分子表面活性剂时有哪两种空 间形式，形成空间位阻的条件是什么？答：吸附高分子表面活性剂层致密时，空间作用为压 缩排斥力，吸附髙分子表面活性剂层稀松时，空间作 用为穿插链接作用.什么是溶剂化膜作用？与颗粒表面的极性关系是

12、什 么？答：当颗粒表面吸附有阳离子或亲水基团的有机物， 或由于颗粒表面极性区域对其周围溶剂分子的极化作 用，在颗粒表面会形成具有一定机械强度的溶剂化膜. 视颗粒表面的极性的差异程度不同.水对极性表面颗粒 为排斥力，对非极性表面颗粒为吸引力.粉体在液体中的分散调控措施有那些？其作用原理 是什么？答：介质调控；分散剂调控；机械调控润湿原则颗粒必须被液体介质润湿。以使颗粒 能很好的浸没在液体介质中.表面力原则颗粒间的总表面力必须是一个较大 的正值，以使颗粒间有足够强的相互排斥作用，防止 颗粒间相互接触并产生凝聚.第八章1 粉碎机械力化学效应对粉体性质可能发生的变化分为哪几类？答：物理变化；结晶态变化

13、；化学变化2.粉碎平衡的概念是什么？产生粉碎平衡的原因是什 么？答：粉碎过程中，颗粒尺寸的减小过程与微细颗粒的 聚结过程的平衡，称为粉碎平衡.产生原因：(1)微细颗粒间的相互作用力有范德华 力、静电力、液桥力，以及机械压力致使颗粒聚结.(2)粉碎过程中，随着颗粒尺寸的减小，颗粒的宏观 晶体缺陷和裂纹的数量大大减小，使得颗粒尺寸难以 进一步减小.(3)根据粉碎机理分析，颗粒碎裂面的 扩展所需的能量，几乎全部来自于应力场中贮存的弹 性形变能.习题6某粉状物料的直密度为3000匕/亦，当该粉料以孔隙率 = 0.4的状态堆积时，求其表观密度？解：由 =1-Pa/Pp故Qa二(1) PP=(1-0.4) *3000=1800kg/m3习题10密度为2650kg/m3的石英颗粒在水中自然沉降，当水 的粘度为 1.005x 10-3Pa S,密度为 1000kg/m3时， 若要使颗粒在层流区内沉降，其最大Stokes粒径为多 少？若该颗粒在空气中沉降，其最大