粉体复习资料

第一章1、单分散粉体颗粒系统的粒径相等。2、多分散粉体由粒度不等的颗粒组成（实际颗粒）。3、种类原级颗粒一次颗粒或基本颗粒。聚集体颗粒二次颗粒凝聚体颗粒三次颗粒絮凝体颗粒4、特点具有固体抗变形的能力；具有液体类似的流动性；粉体不是连续体，受到体积缩小类似气体的性质。第二章1、粒径（1）、三轴径以三维尺寸计算的平均径。（2）、投影径A、弗雷特直径在特定方向与投影轮廓相切的两条平行线间距B、马丁直径在特定方向将投影面积等分的割线长C、定方向最大直径最大割线长D、投影面积相当径与投影面积相等的圆的直径（3）、当量直径A、球当量径与颗粒相当的球的粒径DS2S等表面积球当量径与颗粒表面积相等的球的直径DS2S等体积球当量径与颗粒体积相等的球的直径DV3/6VD、圆当量径投影圆当量径与颗粒投影面积相等的圆的直径等周长圆当量径与颗粒投影图形周长相等的圆的直径（4）、筛分径又称细孔通过相当径。当粒子通过粗筛网且被截留在细筛网时，粗细筛孔直径的算术或几何平均值称为筛分径，记作DA。2、粒径分布（1）、频率分布单位粒径区间内粒子数占总粒子数比例的分布曲线。PPDDNNF1（2）累积分布小于（或大于）某个粒径DP的颗粒数占颗粒总数的百分比。累积筛下PF0累积筛上DPPDFR累积分布与频率分布之间的关系，PPFD0DPPDF累积分布函数又称为粒度分布积分函数；频率分布函数又称为粒度分布微分函数。、表征粒度分布的特征参数A、中位粒径D50把样品的个数分成相等两部分的颗粒粒径。B、最频粒径在频率分布图上，纵坐标最大值所对应的粒径。C、标准偏差，表示粒度频率分布离散程度的标志。21NDNPI（4）、正态分布的概率密度函数频率分布函数1,1,0EX21,2,DXAAA粒径频率分布EXP12PDPDF标准方差21NNPI（5）、相对标准偏差（/A）对于服从正态分布的颗粒群，当相对标准偏差为02时，有683颗粒的粒度集中在这一狭小的范围内，我们常把相对标准偏差小于等于02的颗粒群近似称为单分散的体系。相对标准偏差值越小，频率分布曲线越廋，分布越窄。（6）、对数正态分布频率分布函数LNEXPLN21LN250LNPDGPDDFG累积分布函数LL0250LN21PGPPG几何标准偏差NDNGPII250LNLL（7）、罗辛拉姆勒分布累积分布函数NEPPDX1频率分布函数NEPNPPPDDFX1第三章1、影响填充结构的因素颗粒粒度大小、颗粒间相互作用力的大小、填充条件。注意（A）填充结构的不均匀性；（B）局部填充结构变化；粉体单元操作中填充的两个极端最疏填充（料流）；（2）最密填充（造粒）2、粉体的填充指标容积密度PBPV1填充率P孔隙率PB13、壁效应由于壁的存在，使得在靠近壁表面的地方会使随机填充中存在局部有序。紧挨着固体壁表面的颗粒常常会形成一层与表面形状相同的料层，即所谓的基本层，他是正方形和三角形单元聚合的混合体壁效应的另一重要方面是紧挨着壁的位置存在着相对高的空隙率。壁效应是颗粒直径与容器直径之比的函数HORSFIELD堆积HUDSON堆积第四章1、粉体间的附着力机械咬合力、范德华力、静电引力、附着水分的毛细管力2、粉体表面的润湿性作用关系为3、液体架桥粉体与固体或粉体颗粒之间的间隙部分存在液体时，称为液桥。液桥除能在各种单元操作中形成外，当空气的相对湿度超过65，水蒸气开始在颗粒表面及颗粒间凝集，从而增加颗粒间的粘接。液体桥的形成大大增强了颗粒之间的粘结力。液体桥的形成与水对粉体的浸润性、颗粒形状、液面与颗粒的接触形状有关。作用A、改变颗粒间的作用力；B、改变粉体的成型性能；C、改变粉体的流动性；D、改变粉体的电性能。4、粉体层毛细管常数第五章1、应力莫尔圆对粉体层作如下假定（1）、忽略中间应力的作用，即将应力系看成1、2的二向应力系，此时，2方向上无应力作用，只增加了一个压缩条件；（2）、假定粉体层是完全均质的；（3）、假定粉体的整体的连续介质；由受力关系，可得应力莫尔圆22XYYXYX以为横轴，以为纵轴，圆心坐标为（，0），半径为，2YX2XYYXR由此圆可以确定对应任意角即若任意给定一点，则通过该点的任意截面上的、满足上式方程的正应力作用面，即粉体层中任意截面上的应力数值,粉体层X、Y坐标中，、相当于0的作用面上的应力，而、则相当于作用于的作用面上的XYYX2应力。根据工程力学中的莫尔圆理论，在粉体层中某点的压应力，剪应力，可用最大主应力1、最小主应力3以及、的作用面和1的作用面之间的夹角来表示，2COS2132SIN32、由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角统称为摩擦角。颗粒处于运动状态时，其运动状态与摩擦状态有关。摩擦角表示的是极限应力状态下剪应力和垂直应力之间的关系。3、内摩擦角的测定方法（1）三轴压缩实验测试方法将粉体填充在圆筒状橡胶薄膜内，然后用流体侧向压制。用一个活塞单向压缩该圆柱体直到破坏，在垂直方向获得最大主应力1，同时在水平方向获得最小主应力3，这些应力对组成了莫尔圆。破坏包络线同种粉体所有极限莫尔圆的公切线。表示极限平衡条件下，垂直应力与剪应力对应的关系。（2）、直剪试验方法把圆形盒或方形盒重叠起来，将粉体填充其中，在铅垂压力的作用下，再在上盒或中盒上施加剪切力，逐渐加大剪切力，使重叠得盒子错动。通过测定错动瞬间的剪力，得到与的关系。4、安息角指粉体自然堆积时的自由表面在静止状态下与水平面所形成的最大角度。用来衡量和评价粉体的流动性（粘度）。安息角与内摩擦角的区别安息角为自重情况下形成的；内摩擦角为粉体在外力作用下达到规定的密实状态并在此状态下受强制剪切所形成的角。5、摩擦角壁摩擦角W指粉体与壁面之间的摩擦角，反应了粉体层与固体壁面的摩擦性质。滑动摩擦角S指单个颗粒与壁面之间的摩擦性质。6、粉体压力的计算（1）筒仓内部的粉体压力深度为H时，粉体铅垂压力P与高度H的关系为JASSEN公式GKDPKGKDBWWBWLN4LN4由JANSSEN公式可知，PH呈现指数变化，即，当粉体层填充高度达一定值后，P值趋于常数值，这一现象称为粉体压力饱和现象（与液体相比）由JANSSEN公式计算得到的是静压力，由实践可知，能基本符合实际静压，但卸料时会产生动压力，这一动压力将远大于静压力，在工程实际中应加以考虑。（2）、料斗内部的压力分布，YPGDYPBSINCOTAN222KW7、粉体的重力流动（1）、孔口流出即使附着性小的粉体颗粒一般也产生堵塞现象。流出孔孔径DB和颗粒直径DP的比约在5以下时粉体不流出，即使DB/DP10，流量也是不均匀的，为不连续流。（2）、流动模式A、漏斗流在平底或带料斗的料仓中，由于料斗的斜度太小或斗壁太粗糙，颗粒料难以沿斗壁滑动，颗粒料是通过不流动料堆中的通道到达出口的。这种通道常常是圆锥形的，下部的直径近似等于出口有效面积的最大直径。特点先入后出；1引起偏析、突然涌动、物料容重发生变化，会造成因贮存而结块等后果，但对那些不会2结块或不会变质的物料，且卸料口足够大，可防止搭桥或穿孔的许多场合，漏斗流料仓可以满足要求；是局部流动，减少了料仓的有效容积，易发生塌落、结拱等不稳定流动，操作控制较难。3B、整体流带有相当陡峭而光滑的料斗筒仓内，物料从出口的全面积上卸出的模式。整体流中，流动通道与料仓壁或料斗壁是一致的，全部物料都处于运动状态，并贴着垂直部分的仓壁或收缩的料斗壁滑动。特点符合“先进先出”的运动特点，减少贮存期物料的结块、变质、偏析等问题，而且不同1批次、高度的物料层基本无交叉；减少不稳定流动，使粉体的密度基本保持恒定，有利于计量。28、颗粒流动分析（1）粉体的屈服轨迹YL屈服轨迹的测定方法以预应力制成一组试样（每组若干块）；1该组试样以不同的压力进行直剪试验（最大应力不超过预压应力）；2在坐标系中描点，连线即成屈服轨迹。3对于任何与屈服轨迹相切的莫尔圆所代表的应力状态来讲，松散粉体都处于屈服状态；（2）有效屈服轨迹EYL通过坐标原点作一条直线与密实应力圆相切，则该条直线就称为有效屈服轨迹EYL（3）有效内摩擦角有效屈服轨迹与横坐标之间的夹角即为有效内摩擦角当增加时，颗粒的流动性就降低。31SIN（4）开放屈服强度FC一个筒壁无摩擦的的圆柱形圆筒内，以一定的密实最大主应力1作用粉体下压实，然后取去圆筒，在不加任何侧向支承的情况下，若被密实的粉体试样不倒塌，则其具有一定的密实强度，称为开放屈服强度FC。如果粉体倒塌料了，则说明这种粉体的开放屈服强度FC0。开放屈服强度FC值小的粉体，流动性好，不易结拱。通过坐标原点并于破坏包络线相切的莫尔圆中的（5）流动函数FF流动函数FF来表示松散颗粒粉体的流动性能。CFF1流动因数，FF反映了流动通道的流动性1F流动函数FF和流动因数的差异前者越大，粉体流动性越好；后者越大，粉体流动性越差。9、整体流料仓的设计（1）设计要求料斗必须足够陡峭，使粉体物料能沿料斗壁流动，而且料斗底部的开口也要足够大以防止形成料拱。形成整体流的条件为FFFF（2）偏析是指粉体颗粒在运动、成堆或从料仓中排料时，由于料径、颗粒密度、颗粒形状、表面特性等差异而引起的粉体组成呈现不均质的现象。常发生在粒度分布较宽的自由流动颗粒粉体中。（3）防止偏析的方法活动加料或多头加料；多通道缷料；（4）结拱的原因与防止措施A、原因粉体的内摩擦力和内聚力之间产生剪切应力并形成一定的整体强度，阻碍1颗粒位移，致使流动性变差；外摩擦力粉体与筒仓内壁间的摩擦力；2外界空气的湿度、温度的作用使粉体的内聚力增加、流动性变差、固结性增强，导致出3现拱塞的可能性增大；筒仓卸料口的筒仓半径减小使筒仓内粉体的芯流截面减小，则易产生塞拱4B、类型压缩拱，粉体因受到仓压力的作用，使固结强度增加而导致起拱；1楔形拱，颗粒状物料因相互啮合达到力平衡状态所形成的料拱；2粘性结附拱，粘结性强的物料在含水、吸潮或静电作用下而增强了物料与壁仓的粘附力3所形成的料拱气压平衡料拱，料仓回转卸料器因气密性差，导致空气卸入料仓，当上下气压达到平衡4时所形成的料拱。C、防拱与破拱措施正确设计料仓的几何结构1提高料仓内壁的平滑度2气动破拱、震动破拱和机械破拱3第六章1、粉碎用机械的方法克服固体物料内部凝聚力而将其分裂的操作。包括破碎，将大块物料分裂成小块的操作粗碎、中碎、细碎；粉碎，将小块物料变为细粉的操作粗磨、细磨、超细磨。目的改善工艺性能提高反应速度混合更加均匀利于除去杂质。2、粉碎比平均粉碎比ID/D公称粉碎比允许最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比；平均粉碎比一般小于公称粉碎比。真实粉碎比粉碎前后物料的平均粒度的比值，IDP/DP。3、粉碎级数串联的粉碎机台数。多级粉碎几台粉碎机串联起来的粉碎过程。总粉碎比原料粒度与最终粉碎产品的粒度之比。多级粉碎的总粉碎比为各级粉碎机的粉碎比之积。II1I2IN4、粉碎流程（1）开路流程OPENEDCIRCUIT凡从粉碎（磨）机中卸出的物料即为产品，不带检查筛分或选粉设备的粉碎（磨）流程称为开路（或开流）流程。优点比较简单，设备少，扬尘点少。缺点当要求粉碎产品粒度较小时，粉碎（磨）效率较低，产品中存在部分粒度不合格粗颗粒物料。（2）闭路流程CLOSEDCIRCUIT凡带检查筛分或选粉设备的粉碎（磨）流程称为闭路（或圈流）流程。特点从粉碎机卸出的物料须经检查筛分或选粉设备，粒度合格的颗粒作为产品，不合格粗颗粒物料重新回至粉碎（磨）机再行粉碎（磨）。5、被粉碎物料的基本物性强度是根据物料的弹性极限应力的大小来划分的性质，即强和弱之分。硬度是根据物料的弹性模数的大小来划分的性质，即硬和软之分。脆性是根据物料塑变区域的长短来划分，即脆性和可塑性之分。6、粉碎机械物料粉碎的基本方法包括压碎（粗、中碎）、劈碎（中、细碎）、折断（大块的长或薄的脆性物料）、磨碎（细磨，韧性、小块物料）和冲击破碎（中、细碎，粗磨，脆性物料）等形式。7、粉碎的形式其粉碎方法上可分为干法粉碎（又可分为开路粉碎、闭路粉碎）当进行粉碎作业时物料的含水量不超过4。湿法粉碎将原料悬浮于载体液流（常用水）中进行粉碎，粉碎时物料的含水量超过50。8、材料的粉碎机理GRIFFITH理论（微裂纹理论）格里菲斯指出，固体材料内部的质点实际上并非严格地规则排列，而是存在着许多微裂纹，在应力作用下，微裂纹尖端将产生应力集中，当外应力达到材料的抗拉强度时，裂纹将扩展，导致材料的破坏。9、粉碎的三种破碎模型（1）体积粉碎模型。整个颗粒都受到破坏（粉碎），粉碎生成物大多为粒度大的中间颗粒，随着粉碎的进行，这些中间粒径的颗粒依次被粉碎成具有一定粒度分布的中间粒径颗粒，最后逐渐积蓄成微粉成分（即稳定成分）。（2）表面粉碎模型。仅在颗粒的表面产生破坏，从颗粒表面不断剥下微粉成分，这一破坏不涉及颗粒内部。（3）均一粉碎模型。加于颗粒的力，使颗粒产生分散性的破坏，直接碎成微粉成分。10、混合粉碎和选择性粉碎1）硬质物料对软质物料具有“屏蔽”作用；2）软质物料对硬质物料具有“催化”作用。选择性粉碎多种物料共同粉碎时某种物料比其它物料优先粉碎的现象。产生原因1）硬质颗粒对软质颗粒起到了催化作用。2）两种硬度不同的颗粒相互接触并作相对运动时，硬度大者对硬度小者产生表面剪切或磨削作用，软质颗粒在接触面上会被硬质颗粒磨削而形成若干细颗粒。此时，硬质颗粒对软质颗粒起研磨介质作用。11、破碎及粉碎理论（1）LEWIS公式粒径减少所消耗的能量与粒径的N次方成反比。（2）表面积假说粉碎所需能耗与物料表面积的增加成正比。（3）体积假说将物料粉碎成与原物体几何相似的成品时所需的功成物体的体积或重量成正比。（4）BOND学说破碎单位体积物料所需要的功与物料颗粒径（或边长）的平方根成反比。区别与联系面积假说只注意了新生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。体积假说只考虑了破碎时的变形能，没有考虑到新生表面积的增加，同样具有片面性。裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗与D5/2成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。粗碎时新生表面积不多，体积假说较为准确，裂缝假说结果不可靠；细碎时（破碎到10M以下时）裂缝假说求得的数据过小，此时新生表面积增加，表面能是主要的，面积假说较为准确；在粗碎与细碎之间的广泛范围内，裂缝假说比较适用，因为榜德的经验公式是根据一般破碎设备得出结论，所以在中等破碎比情况下与它大致相符。破碎机械颚式破碎机（1）工作原理动颚靠近定颚物料被破碎挤压研磨劈碎折断动颚离开定颚物料被卸出。（2）颚式破碎机的优点构造简单，管理和维修方便，工作安全可靠，适用范围广。（3）缺点A、因间歇工作，存在空行程，非生产性功率消耗增加。B、由于动颚和连杆作往复运动，工作时产生很大的惯性力，使零件承受很大载荷，因而对基础质量要求很高。C、破碎粘湿物料时会使生产能力下降，甚至发生堵塞现象。D、破碎干片状物料时，片状物料易顺颚板宽度方向通过而难以达到破碎目的，造成出料溜子或下级破碎机进料口堵塞。破碎比较小。规格进料口的尺寸（宽长）工作参数钳角MAX1823转速N圆锥破碎机（分粗碎和中碎）原理在靠近定锥处，物料受到动锥挤压和弯曲作用而被破碎；在偏离定锥处，已破碎的物料由于重力的作用从锥底落下。因为偏心衬套连续转动，动锥也就连续旋转，故破碎过程和卸料过程沿着定锥的内表面连续依次进行。优缺点生产能力较大，单位电耗低，工作平稳，适于破碎片状物料，产品的粒度也比较均匀，可直接倒入喂料口，无需喂料机；缺点是，结构复杂，造价高，维修费用高，检修困难。粉磨机械，球磨机（1）工作原理研磨体摩擦力离心力上升一定高度抛落研磨碰击物料粉碎兼混合（2）优缺点对物料的适应性强，能符合大规模生产。I可达300以上，并易于调整产品的细度。可适应各种情况的操作干法、湿法。有很好的密封性，可防止灰尘的飞扬。构造简单，磨损零件容易检查和更换。操作可靠，维护管理方便，运转周期长。缺点工作效率低，单位产量的能量消耗大。操作时有很大的噪音，并伴有振动。全机笨重，因而消耗钢材较多，初次投资大，且不易运输。研磨体和衬板的消耗量大。磨内研磨体可能出现的三种基本运动状态A、“周转状态”转速太快时，研磨体与物料贴附筒体与之一起转动，此情形时研磨体对物料无任何冲击和研磨作用。B、“泻落状态”转速太慢时，研磨体和物料因摩擦力被筒体带至等于动摩擦角的高度，然后在重力作用下下滑。此情形时对物料有较强的研磨作用，但无冲击作用，对大块物料的粉碎效果不好。C、“抛落状态”转速适中时，研磨体被提升至一定高度后以近抛物线轨迹抛落下来。此时研磨体对物料有较大的冲击作用，粉碎效果较好。此外，还有绕自身轴线的自转运动和滚动等。研磨体对物料的基本作用是各种运动对物料综合作用的结果，其中以冲击和研磨作用为主。第七章1、机械力化学指在压缩、剪切、摩擦、延伸、弯曲、冲击等机械手段作用下，固体、液体、气体物质因形变、缺陷、和解离，从而诱发这些物质的结构、物理化学性质变化。2、粉碎平衡是指经过一定时间粉碎后，颗粒表面活化（不饱和力场及带电结构单元出现，在较小的引力作用下，颗粒之间产生团聚（比表面积减小），颗粒的粉碎过程与团聚过程方向相反，当两者速度达到相等时，颗粒尺寸达到极限，即粉碎平衡。（1）产生因素A、颗粒团聚细粉在范德华力、静电力、磁力、水膜力、机械压力、摩擦力等作用下，产生颗粒的团聚。颗粒越小，表面积越大，越易于团聚。此外，结晶化、活性化能量小的离子晶体也容易发生团聚。B、粉体应力作用出现缓和微颗粒团聚体中由于颗粒间的滑移，颗粒本身的弹性变形、颗粒表面的晶格缺陷、晶界不规则结构在粉体应力作用下出现缓和，致使脆裂作用减小。（2）影响因素A、粉碎平衡出现的位置或达到粉碎平衡所需的粉碎时间既与粉碎设备的工作条件有关，也与物料的物理化学性质有关。B、脆性物料的粉碎平衡出现在微细粒径区域，而塑性材料则出现在较大粒径区域。C、对于同一物料，粉碎条件改变时，其出现粉碎平衡的时间也会发生变化。D、粉碎平衡是动态的，即当粉碎达到平衡后，继续进行粉碎，颗粒的粒度大小将不发生变化，但作用于颗粒的机械能将使颗粒的结晶结构不断破坏，晶格应变和晶格无序度增（3）晶格畸变晶体中质点的排列部分失去其点阵结构的周期性导致的晶面间距发生变化、晶格缺陷以及形成非晶态结构等。在晶格畸变过程中，晶体颗粒内部储存了大量的能量，使之处于热力学不稳定状态，内能增大的直接结果是颗粒被激活，体系反应活化能降低这是颗粒在粉磨过程中发生机械力化学反应的主要原因（4）晶型转变具有同质多晶型矿物材料在常温下由于机械力的作用常常会发生晶型转变。产生原因由于机械力的反复作用，晶格内积聚的能量不断增加，使结构中某些结合键发生断裂并重新排列形成新的结合键。（5）机械力化学反应的机理A、摩擦等离子区模型认为在机械能转变成化学能的过程中，热能为中间步骤。在微接触点处，温度可达1300K以上，化学反应在这些热点处进行。物质受到高速冲击时，在一个极短的时间和极小的空间内，使固体结构遭到破坏，释放出电子、离子，形成等离子区。B、活化态热力学模型认为活性固体是一种热力学和结构上很不稳定的状态，其自由能和熵值较稳态物质高得多。缺陷和位错影响到固体的反应活性。物质受到机械力作用时，在接触点处或裂纹顶端产生高度应力集中。C、质子作用模型P161图第九章（计算题）1、分离和分级的概念（1）分离将混合粉体中性质不同的组分进行分离以及将固体颗粒从流体中分离出来的操作。（2）分级（选粉）根据实际要求，把粉碎产品按某种粒度大小或不同种类进行分选的操作过程。2、评价方法及指标21分离效率（1）分离效率分级后获得某种颗粒成分的质量与分级前粉体中所含该成分的质量之比式中，M0分级前粉体中某成分的质量10MM分级后获得的该成分的质量（2）分离效率的实用公式（计算）设分离前粉体、分离后细粉和粗粉的总质量分别为F、A、B，其中合格细颗粒的含量分别为XF、XA、XB，则有BAFXBAF1010AFFX22分级粒径（切割粒径）（P186图）通常，将部分分级效率为50的粒径称为切割粒径。23分级精度部分分离级效率为75和25的粒径D75和D25的比值，用字母表示。即D75/D25或D25/D75当粒度分布范围较宽时，分级精度可用D90/D10或D10/D90表示。对于理想分级，1。显然，实际分级情形时，值越接近于1，其分级精度越高；反之亦然。3、筛分（1）公制与英制筛号关系NM/254（2）影响筛分效率的因素物料的性质颗粒的形状；物料堆积密度；物料的粒度组成；物料的含水率筛面结构参数及运动性质的影响开孔率；筛孔大小；筛孔形状；筛面运动形式；筛面长度。操作条件4、超细分级原理离心分级、惯性分级、迅速分离、减压分级第十一章1、混合过程机理根据固体粒子在均化设备内的混合运动状态，其均化机理主要有如下三种（1）移动混合（对流混合）由于混合机工作表面对物料的相对运动，物料在外力作用下，产生类似于流体的骚动，所有颗粒在混合机内由一处向另一处作相对运动，位置发生了转移，产生了整体的流动。（2）扩散混合将分离的颗粒（或单个颗粒）撒布在不断展现的新生料面上，如同一般扩散作用那样，颗粒在新生表面上作微弱的移动，使各组分的颗粒在局部范围扩散，达到了均匀分布（相邻粒子相互改变位置所引起的局部混合）剪切混合在物料团块（堆）内部，由于颗粒间的互相滑移和冲