粉体的定义详解
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粉体的制备方法-------机械法和化学合成法一、粉体的定义:粉体是大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称为粉末;颗粒是小尺寸物资的通称,其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比较小,从厘米级到纳米级不等,又称为粒子;颗粒是粉体的组成单元,是研究粉体的出发点。
粉体是由诸多颗粒组成,是大量颗粒的宏观表现,其性质取决于各颗粒,并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体用机械力进行粉碎,可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体,适用于大规模工业生产。
在粉碎过程中,大块物料在机械力作用下发生破坏而开裂,经破碎成为许多小块、小颗粒,进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前,固体受外力作用,先发生可恢复原形的弹性变形,当外力达到弹性极限时,固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段;当塑性变形达到极限时,固体开裂,被破坏。
作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应力。
观察固体破坏时的断面的形状可知,固体在压应力的作用下被压裂,或是在剪应力的作用下产生滑移,或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程,所使用的外力可以是各能量产生的机械力;粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的,是大颗粒破坏的总和。
根据所得产物的粒度不同,可将粉碎分为破碎与粉磨;破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程,粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程。
粉碎机械:按照主要作用力的类型(压应力、剪应力)和排料粒度,可以将粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。
粉碎作用力以压应力为主、排料中以粒径大于3mm颗粒为主的称为破碎机械;粉碎作用力以压应为主、排粒中以粒径小于3mm颗粒为主的称为粉磨机械;排料中以粒径小于10微米颗粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等;粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。
1. 如何理解粉体的概念?粉体大小的表示方法?回复: 粉体的概念:工程上常把在常态下以较细的粉粒状态存在的物料,称为粉体物料,简称粉体。
构成粉体颗粒的大小,小至只能用电子显微镜才可以看得清的几个纳米,大到用肉眼可以辨别清楚的数百微米,乃至几十毫米。
如果构成粉体的所有颗粒,其大小和形状都是一样的,则称这种粉体为单分散粉体。
在自然界中,单分散粉体尤其是超微单分散粉体极为罕见;目前只有用化学人工合成的方法可以制造出近似的单分散粉体。
迄今为止,还没有利用机械的方法制造出单分散粉体的报导。
大多数粉体都是由参差不齐的各种不同大小的颗粒所组成,而且形状也各异,这样的粉体称为多分散粉体。
粉体颗粒的大小和在粉体颗粒群中所占的比例,分别称为粉体物料的粒度和粒度分布。
粉体颗粒的大小,一般用“目”或微米来表示。
所谓目,乃是每英寸长的标准试验筛筛网上的筛孔数量。
较粗的粉体,多用目来表示其颗粒粒度。
例如,“+325目0.5%”,表示有0.5%(占样品的重量百分数)的粗大颗粒通不过325目筛,这部分颗粒称为筛余量。
“-270目~+325目30%”,表示有30%的物料颗粒能通过270目而通不过325目筛子,即270~325目的颗粒在样品中所点重量为30%。
2. 与其它形式的物质相比,粉体具有哪些特点?回复: 与其它形式的物质相比,粉体的特点有粉体粒度不连续,比表面积大,颗粒形状不规则,磨损性大等。
3. 物料粉体化有哪些意义?回复:加速反应速度,提高均化混合效率,提高流动性能,剔除分离某些无用成分,超细粉体化可以改变材料的结构及性质。
4.求边长为m的正方形片状颗粒的Martin径?回复: 可认为正方形固定所有θ下面积二等分线长度的平均值。
以θ为积分变量,a/cosθ为积分函数,积分区间为π/4,积分即得.5. 如何理解颗粒的球形度的概念?举例说明?回复: 球形度fυc是一个应用较广泛的形状因数,定义是:一个与待测的颗粒体积相等的球形颗粒的表面积与该颗粒的表面积之比。
药剂学粉体的密度名词解释导言:药剂学是研究药物的制备、配制以及其在人体内的行为和效应的学科。
在药剂学中,粉体是一种常见的剂型,具有广泛的应用。
在药剂学中,粉体的密度是一个重要的参数,对于药物的配制以及在体内的吸收和释放都具有重要意义。
本文将对药剂学粉体的密度进行解释与讨论。
一、粉体的定义粉体是指由许多极细小的颗粒或团聚体组成的固体,常常呈现出粉末状或颗粒状的形态。
粉体的特点是颗粒之间的间隙非常大,因此,粉体具有较大的比表面积和吸附能力。
粉体广泛应用于药品的制备和生产过程中,可以作为原料、助剂或载体等。
二、密度的定义密度是指物体的质量与体积的比值,通常用符号ρ表示。
在药剂学中,密度表示单位体积内的物质质量,常用单位是克/毫升(g/ml)、克/立方厘米(g/cm³)等。
三、粉体密度的意义1. 粉体密度对配制药物起决定作用在药物的配制过程中,粉体的密度决定了所需的粉末量。
相同质量的粉体,密度越大则体积越小,可能会降低药物的容纳、搅拌和包衣等工艺过程的难度。
因此,密度的准确测定对于粉体的配制具有重要意义。
2. 粉体密度对药物的吸收和释放性能有影响粉体的密度会影响药物在体内的吸收和释放性能。
密度大的粉体,颗粒之间的间隙较小,药物分子可能更难以逸出,从而降低了药物的溶解速度和生物利用度。
而密度小的粉体,颗粒之间的间隙较大,有利于保障药物分子的溶解和释放。
因此,在药剂学中,合理控制粉体的密度对于药物在体内的效果具有重要意义。
四、粉体密度的测定方法粉体的密度可以通过多种方法进行测定。
传统的方法包括容积法、均质法和置换法。
其中,容积法是最常用的测定粉体密度的方法。
其原理是粉体装入不同容器中,测量容器的体积并计算其质量,通过质量与体积的比值求得粉体密度。
近年来,随着科学技术的发展,也出现了许多新型的测定方法,如气体比重法、光学法和X射线分析法等。
这些新方法不仅提高了测量的准确性和精度,还使得测量速度更快,操作更方便。
第一章绪论1.粉体学的重要意义(对应“粉体及其技术的重要性”)1)粉体是许多材料构成、组分或原料;2)粉体技术是制备材料的基础技术之一;3)超细粉体材料,尤其是纳米粉体材料在新型材料的开发研究中越来越重要;4)粉体容易大批量生产处理,产品质量均匀,成本低,控制精确,成为许多人工合成材料必然选择的合成方法。
2.颗粒的定义:是在一特定范围内具有特定形状的几何体。
大小一般在毫米到纳米之间,颗粒不仅指固体颗粒,还有雾滴、油珠等液体颗粒。
3.粉体的定义:大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称粉末(狭义的粉末是指粒度较小的部分)。
颗粒与粉体的关系:颗粒是粉体的组成单元,是粉体中的个体,是研究粉体的出发点。
颗粒又总是以粉体这种集合体的形式出现,集合体产生了个体所所不具有的性质。
4.粉体学的特点:以粉体为研究对象,研究其性质及加工利用技术。
5.粉体技术包括:制备、加工、测试。
制备有各种物理、化学、机械方法;加工作业有粉碎、分级、分散、混合、制粒、表面处理、流态化、干燥、成形、烧结、除尘、粉尘爆炸、输运、储存、包装等;测试对粉体各种几何、力学、物理、化学性能表征。
6.粉体的存在状态:通常所指的粉体是小尺寸的固体,但气体中的液滴、液体中的气泡也属于颗粒;固态的物质中又分为分散态和聚集态,多数粉体为分散态。
7.粉体的分类:1)按照成因分类:天然粉体与人工粉体2)按制备方法分类:机械粉碎法和化学法粉体3)按分散状态分类:原级颗粒(一次颗粒)、聚集体颗粒(二次颗粒)、凝聚体颗粒(三次颗粒)、絮凝体颗粒4)按颗粒大小(粒径)分类:粗粉体(>)、中细粉体(~)、细粉体(10~74μm)、微粉体(~10 μm )、纳米粉体(<100nm)v1.0 可编辑可修改第二章粉体的几何性质1.粒度定义:粒度是指粉体颗粒所占空间的线性尺寸。
2.颗粒尺寸常用的表征方法:三轴径、定向径、当量径、3.粉体平均粒径计算公式:4.粒度分布及其表示方法:粒度分布依据的统计基准:∑n的比例。
粉体的偏析名词解释粉体的偏析:理解和解释引言:粉体在我们的日常生活以及工业生产中扮演着重要角色。
对于粉体的偏析现象,虽然涉及一些科学原理,但是其实可以简单理解为粉体中各个成分的不均匀分布。
本文将就粉体的偏析进行一些解释和探讨,希望能够帮助读者更好地理解这一现象。
1. 粉体的定义和特点粉体是指由微观颗粒组成的固体材料,在形态上多为细小而不规则的颗粒。
粉体与我们平时接触的固体材料不同,它们表现出特殊的物理和化学特性。
这其中包括粒度小、表面积大、流动性差、分散性强等特点。
这些特性决定了粉体在储存、运输、加工过程中容易出现偏析现象。
2. 偏析的概念和原因粉体的偏析是指在粉体内部成分分布不均的现象。
一般来说,粉体中的颗粒由于重力、离心力等作用会发生分层现象。
这是因为不同颗粒的密度、粒度、形状、表面特性等各种因素导致了它们在垂直方向上的分离。
比如,重的颗粒相对于轻的颗粒会集中在下部,导致偏析现象的发生。
此外,颗粒与颗粒之间的摩擦力、表面张力等因素也会对偏析现象产生影响。
3. 影响偏析的因素粉体的偏析现象受到多种因素的综合影响。
首先,粉体本身的特性会直接影响偏析现象。
比如,粉体中颗粒的密度差异、尺寸分布、形状等特征会导致不同颗粒在空间中的运动方式和分布不均。
此外,环境条件也会对偏析现象产生影响。
例如,温度、湿度等因素会导致颗粒之间的黏合力发生变化,从而影响偏析的程度。
还有,流动性差的粉体在运输过程中易发生偏析。
4. 偏析的影响和应对措施粉体的偏析现象不仅会影响产品的质量和性能,还可能对生产过程中的操作和效率造成影响。
例如,在制造某些复合材料时,偏析的发生会导致材料中成分分布不均,从而影响产品的强度、密度等性质。
为了减少偏析现象的发生,可以采取一些措施,比如调整粉体的颗粒大小分布、粒度控制、添加分散剂、改变工艺参数等。
此外,采用适当的仓储和运输方式也能减少粉体偏析。
结论:粉体的偏析是一种普遍存在的现象,涉及多种因素的综合作用。
粉体的制备方法-------机械法和化学合成法一、粉体的定义:粉体是大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称为粉末;颗粒是小尺寸物资的通称,其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比较小,从厘米级到纳米级不等,又称为粒子;颗粒是粉体的组成单元,是研究粉体的出发点。
粉体是由诸多颗粒组成,是大量颗粒的宏观表现,其性质取决于各颗粒,并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体用机械力进行粉碎,可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体,适用于大规模工业生产。
在粉碎过程中,大块物料在机械力作用下发生破坏而开裂,经破碎成为许多小块、小颗粒,进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前,固体受外力作用,先发生可恢复原形的弹性变形,当外力达到弹性极限时,固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段;当塑性变形达到极限时,固体开裂,被破坏。
作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应力。
观察固体破坏时的断面的形状可知,固体在压应力的作用下被压裂,或是在剪应力的作用下产生滑移,或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程,所使用的外力可以是各能量产生的机械力;粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的,是大颗粒破坏的总和。
根据所得产物的粒度不同,可将粉碎分为破碎与粉磨;破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程,粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程。
粉碎机械:按照主要作用力的类型(压应力、剪应力)和排料粒度,可以将粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。
粉碎作用力以压应力为主、排料中以粒径大于3mm颗粒为主的称为破碎机械;粉碎作用力以压应为主、排粒中以粒径小于3mm颗粒为主的称为粉磨机械;排料中以粒径小于10微米颗粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机等;粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。
关于粉体的基础知识(一)喷雾干燥不仅是一项干燥工艺,而且,也是一种制备粉体的工艺方法。
粉体产品的后期分析与测试,也是验证喷雾干燥工艺过程是否合理的重要依据。
因此,喷物干燥工艺与粉体科学是密不可分的,下面就介绍一下关于粉体的一些基本概念。
一、什么是粉体粉体是无数个细小颗粒的集合,它是固体物质的一种特殊形式。
通常,我们将粉体做如下分类:近些年,关于纳米粉体(材料)的概念在国内外十分流行,其定义在各个领域也不完全一致。
广义的定义是指其颗粒三维尺寸中至少一维处于纳米尺寸时,即是纳米粉体(材料)。
但是如果从严格的材料物理学角度来说,通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸,都在100nm以下。
因此,严格的定义,应是1nm~100nm之间的颗粒,才是真正意义的纳米粉体(材料)。
实验型喷雾干燥机所制备的粉体粒径范围,根据物料和工艺参数的不同,一般在1~50μm之间,通常最小可制备出1~3μm左右的颗粒。
如图(1)所示,是用L-117实验室微型喷雾干燥二、粉体的组成单元------颗粒颗粒是具有一定尺寸和形状的微小物体,是组成粉体的单元。
其最基本的特征就是大小。
我们经常会提到一个颗粒的重要指标,那就是粒径,即直径。
这里我要强调,只有对于严格的球形颗粒,才有真实的、唯一的直径。
而在喷雾干燥工艺中,由于物料和工艺参数的不同,产品形状各异,例如:实心球状、空心球状、圆盘状、碎裂状,以及无规则(表面塌陷、突起等)的近似球体等。
而对于非球形颗粒,则很难用单一的粒径参数来对其描述。
为了便于理解,我们以图(2)所示的一个圆柱体颗粒为例,介绍一下目前粒径的几种表示方式:三、粉体的组成形式------颗粒群由许多粒度分散、大小不连续的颗粒所组成的集合体,称为颗粒群。
喷雾干燥方法所制备的粉体,实际上就是一个庞大的颗粒群。
而在这些颗粒群中,除了对单一颗粒大小进行表述外,众多颗粒大小的均匀性如何,也是我们十分关注的指标。
如何表述粉体的粒度分布状况呢?我们通常会描述出一系列不同粒径颗粒分别占粉体总量的百分比,这就是粒度分布。
第一章绪论1.粉体学的重要意义对应“粉体及其技术的重要性”1)粉体是许多材料构成、组分或原料;2)粉体技术是制备材料的基础技术之一;3)超细粉体材料,尤其是纳米粉体材料在新型材料的开发研究中越来越重要;4)粉体容易大批量生产处理,产品质量均匀,成本低,控制精确,成为许多人工合成材料必然选择的合成方法;2.颗粒的定义:是在一特定范围内具有特定形状的几何体;大小一般在毫米到纳米之间,颗粒不仅指固体颗粒,还有雾滴、油珠等液体颗粒;3.粉体的定义:大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称粉末狭义的粉末是指粒度较小的部分;颗粒与粉体的关系:颗粒是粉体的组成单元,是粉体中的个体,是研究粉体的出发点;颗粒又总是以粉体这种集合体的形式出现,集合体产生了个体所所不具有的性质;4.粉体学的特点:以粉体为研究对象,研究其性质及加工利用技术;5.粉体技术包括:制备、加工、测试;制备有各种物理、化学、机械方法;加工作业有粉碎、分级、分散、混合、制粒、表面处理、流态化、干燥、成形、烧结、除尘、粉尘爆炸、输运、储存、包装等;测试对粉体各种几何、力学、物理、化学性能表征;6.粉体的存在状态:通常所指的粉体是小尺寸的固体,但气体中的液滴、液体中的气泡也属于颗粒;固态的物质中又分为分散态和聚集态,多数粉体为分散态;7.粉体的分类:1)按照成因分类:天然粉体与人工粉体2)按制备方法分类:机械粉碎法和化学法粉体3)按分散状态分类:原级颗粒一次颗粒、聚集体颗粒二次颗粒、凝聚体颗粒三次颗粒、絮凝体颗粒4)按颗粒大小粒径分类:粗粉体>、中细粉体~、细粉体10~74μm、微粉体~10 μm 、纳米粉体<100nm第二章粉体的几何性质1.粒度定义:粒度是指粉体颗粒所占空间的线性尺寸;2.颗粒尺寸常用的表征方法:三轴径、定向径、当量径、3.粉体平均粒径计算公式:4.粒度分布及其表示方法:粒度分布依据的统计基准:∑n的比例;①个数基准分布又称频度分布以每一粒径间隔内的颗粒数占颗粒总数∑nd的比例;②长度基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和∑2nd的比例;③面积基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的总表面积∑3nd的比例;④重量基准分布以每一粒径间隔内的颗粒总重量占全部颗粒的总重量表征粒度分布的方法:列表法,作图法、矩值法和函数法;其中函数法是最精确的粒度描述方法即用概率理论或者近似函数的经验法莱寻找数学函数5.形状因子:为形状表征量,无量纲常数,有形状指数和形状系数;形状指数是指颗粒几何参数的无量纲组合;它与形状系数相比没有明确的物理意义;形状系数:颗粒的表面积、体积、比表面积等几何参数与某种规定粒径dp的相应次方的比例关系;6.常用粒度测量方法及其他优缺点:1)筛分析法一般>40μm,其中最细的是400目,孔径为38μm;优点:统计量大、代表性强;便宜;重量分布;缺点:粒度下限为38μm;人为因素影响大;重复性差;非规则形状粒子误差;速度慢;2)显微镜法:采用定向径方法测量;光学显微镜——250μm;电子显微镜——5μm;优点:可直接观察粒子形状;可直接观察粒子团聚;光学显微镜便宜;缺点:代表性差;重复性差;要测量投影面积直径;速度慢;3)光衍射法粒度测试:根据小颗粒衍射角大,大颗粒衍射角小来测量,同时某一衍射角的光强度与相应粒度的颗粒多少关;4)激光衍射—500μm;X光小角衍射—μm;所用方法即为投射电子显微镜法;扫描电子显微镜法;优点:可观察粒径小,图像富有立体感,较真实,易于识别,可观察微区,一般同时进行成分分析;缺点:造价昂贵,试样制备要求严格,真空度要求严格5)原子力显微镜AFM:x,y方向分辨率可达到2nm,垂直方向分辨率课达到小于.优点:AFM具有操作客易、样品准备简单、操作环境不受限制、分辨率高等优点缺点:与SEM相比,成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大;6)光散射法和消光法光散射法原理:利用颗粒对激光的散射角度随颗粒粒度而改变的原理测定粒度分布;消光法原理:通过测定经粉体散射和吸收后光强度在入射方向上衰减确定粒度;符合朗勃比尔定律;优点:适用于气溶胶和液体分散系、非接触测定、精确给出粒度分布曲线和平均粒度、测定速度快;电传感法粒度测试:当一个小颗粒通过小孔时所产生的电感应,即电压脉冲与颗粒的体积成正比;7)水利分析法—沉降法用于小于物料粒度组成的测定测量原理:在具有一定粘度的粉末悬浊液内,大小不等的颗粒自由沉降时,其速度是不同的,颗粒越大沉降速度越快;大小不同的颗粒从同意起点高度同时沉降,经过一定距离时间后,几颗将粉末按粒度差别分开;重力沉降:10-300μm;离心沉降:μm;优点:测量重量分布;代表性强;经典理论, 不同厂家仪器结果对比性好;价格比激光衍射法便宜;缺点:检测速度慢尤其对小粒子;重复性差;对非球型粒子误差大;不适用于混合物料即粒子比重必须一致才能较准确;动态范围窄8)气体吸附法原理:使气体分子吸附于微粒表面,测定吸附量,换算粉体比表面积,求出粒度;常见粒度分析方法:7:粒度测定方法的选定还要进一步看书P34根据数据的应用场合选择;根据粉体的粒度范围选择;根据粉体的存在形式选择;根据测定精度的要求选择;根据样品量选择;.根据粒度测定所需时间选择;根据设备投资和分析费选择:8.粉体填充结构:是指粉体层内部颗粒在空间中的排列状态;一般而言,粉体层的排列状态是不均匀的;要注意到填充状态的两个极端,即最疏与最密填充状态;原因是:形状不规则,存在空隙;注意:粉尘的体积与其他固体物质的体积不同粉尘的体积包括:尘粒的颗粒体积、粉颗粒之间的空隙体积、颗粒外开口体积、颗粒内闭孔和附面膜体积等五部分;9.描述粉体填充结构的参数主要掌握前三个容积密度:ρb,亦称视密度:单位填充体积的粉体质量,即自然堆积状态下单位体积粉体的质量;表观密度填充率:Ψ,颗粒体积占粉体填充体积的比例如右图;空隙率:ε,空隙体积占粉体填充体积的比例Ε=1-Ψ=1- ρb/ρp配位数:某一个颗粒接触的颗粒个数配位数分布:粉体层中各个颗粒有着不同的配位数,用分布来表示具有某一配位数的颗粒比率时,该分布称为配位数分布;空隙率分布:以距观察颗粒中心任一半径的微小球壳空隙体积比率对距离表示的分布;接触点角度分布:将与观察颗粒相接的第一层颗粒的接触点位置,以任意设定的坐标角度表示的分布10.等径球均一球的颗粒的规则填充相邻的四个球视为基本层的最小组成单位,则有正方形和单斜方形两种排列方式;掌握立方体填充立方最疏填充和菱面体填充六方最密填充;立方体填充:配位数为6;菱面体填充:配位数12.11.均一球形颗粒的实际填充不规则填充实际填充时,由于受到球之间的碰撞、回弹、摩擦、容器壁面等影响,而成为不规则填充;均一球形颗粒群的随机填充结构贝尔纳实验统计分析结论是:1空隙率比较大时,配位数分布接近正态分布;2随着空隙率减小,趋近于最密填充状态的配位数;实验结论:高配位数的疏接触点多,填充疏松,空隙率大;P39.低配位数的密接触电多,填充紧密,空隙率小;12.非等径球形颗粒的填充较大球形颗粒中加入一定数量的较小球形颗粒,空隙率可以降低;若进一步加入更小的球形颗粒,空隙率进一步降低;1)空隙率随着小颗粒的混入比增加而减小2)填入颗粒的粒径越小,空隙率也越低总结即是:小颗粒粒径越小,配位数越大,空隙率越小,填充率越大;13.影响颗粒填充的因素:1)壁效应:当粉体填入容器时,填充结构受容器壁面的影响,在容器壁面附近形成特殊的填充结构,成为壁效应;2)局部填充结构:空隙率分布、填充数密度分布、接触点分布;3)粉体的含水量:潮湿粉体易于团聚,导致内部保持松散结构,致使填充率降低;含水量较低时候,容积密度略有降低,影响不大;随着含水量继续增大,形成大团粒,导致容积密度迅速降低;含水量继续增大,由于颗粒发生相对滑动而使填充率增大;4)颗粒形状:颗粒越接近球形,通常其空隙率越低;即空隙率随颗粒球形度降低而增加;5)颗粒大小:粒度很小时,颗粒间的附着力大于颗粒重力,发生团聚,此时空隙率较大,即表观体积增大;当粒度大于某一临界值,凝聚力可忽略不计,粒度大小则对堆积无明显影响;6)填充速度:对粗颗粒,填充速度越快会导致有较大的空隙率;对于面粉之类吸附力较明显的粉体,填充速度快,可降低空隙率;14.致密堆积经验1)用单一粒径尺寸的颗粒,不能满足致密堆积对颗粒级配的要求;2)采用多组分且组分粒径尺寸相差较大一般相差4-5倍的颗粒,可较好地满足致密堆积对粒度与级配的要求;3)细颗粒数量应能足够填充堆积体的空隙,通常,两组分时,粗细颗粒数量之比约为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,可更好地满足致密堆积对粒度与级配的要求;4)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颗粒级配的要求;第三章粉体的力学性质1.颗粒间的附着力当粉体颗粒很小时,由于附着力存在易于团聚颗粒间的附着力凝聚力包括范德华力、静电吸引力、水分毛细管力、磁性力、机械咬合力;2.填充层内的静态液相根据颗粒间液体量的多少,有四种的静态液相;1)摆动状态:颗粒接触点上存在透镜状或环状的液相,液相互不连接;2)链索状态:液相相互连接而成网,空气分布其间;3)毛细管状态:颗粒间隙充满液体,仅仅颗粒表面存在气液界面;4)浸渍状态:颗粒群浸在液体中,存在自由液面;3.液桥力粉体颗粒之间接触处或间隙部位存在液体的状态成为液桥,液桥对所连接的颗粒有引力,也就是液桥力,实际上即毛细管力;液桥力大小与颗粒间液体量、颗粒表面润湿性、颗粒形状、液固接触状况等有关;孔隙和R孔隙的差异T孔隙:4个球以正三角锥的顶点为球心排列时所形成的四面型孔隙称为T孔隙;这种孔隙有6个解除点和4个支路,各个支路都与R孔隙相通;与霍斯菲尔德填充的三角孔相同;R孔隙:4个球并排成正方形,在通过正方形中心的垂线上再排列两个球后形成的长斜方形空隙称为R孔隙;相当于霍斯菲尔德填充的四角孔;5.粉体的摩擦特性后三种以了解为主摩擦角:由于颗粒间的摩擦力和内聚力而形成的角的统称;根据颗粒体运动状态的不同,可分为内摩擦角、安息角、壁摩擦角及动内摩擦角;6.内摩擦角:在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角,在这个角度内,块体是稳定的;大于这个角度,块体就会产生滑动;摩擦角表示该极限应力状态下剪应力与垂直应力的关系,它可用莫尔圆和破坏包络线来描述;测试方法:流出法、抽出法、活塞法、慢流法、压力法、剪切盒法等有关莫尔圆的画法和性质:式中σ1和σ2为两个主应力,这两个关系式也可以用莫尔圆上N点的坐标值来表示,N点与σ1夹圆心角为2θ,当σ1和σ2为已知时, 用公式法或莫尔圆法都可获得通过该点的任一截面上的正应力和剪应力值;7.安息角安息角又称粉尘静止角、休止角、堆积角,是粉体粒度较粗的状态下由自重运动所形成的角;测定方法:排出角法、注入角法、滑动角法、剪切盒法安息角休止角≤30°流动性好;≤40°基本满足;≥40°流动性差;同时注意粘性粉体或粒径小于100~200um的粉体粒子相互作用力较大,而流动性差,相应地所测休止角较大;对于非黏聚性粉体,安息角和内摩擦角是相近的;8.质量流与漏斗流的差异质量流:指物料仓内整个粉体层能够大致均匀地下降流出,又称为整体流;其特点是先进先出,即先进仓的物料先流出; 漏斗流:是指料仓内粉体层的流动区域呈漏斗流,其特点是后进先出,即先加入的物料后流出,料流顺序紊乱,甚至有部分粉体滞留不动;漏斗流有两种,其中有一种死角区一直在;质量流优点:避免了粉料的不稳定流动、沟流和溢流;消除了筒仓内的不流动区;形成了先进先出的流动,颗粒的偏析被大大减少或杜绝;最大限度减小了贮存期间的结块问题、变质问题和偏析问题;颗粒的密度在卸料时是常数,料位差对其无影响;流量得以很好控制,任意水平横截面的压力可以预测,且相对均匀,物料的密实程度和透气性是均匀的;漏斗流缺点:出料口流速不稳定;料拱或穿孔崩塌时,细粉料可能被充气,并无法控制地倾泻而出;密实应力下,不流动区留下的颗粒可能变质或结块;沿料仓壁长度安装的料位指示器不能正确指示料仓下部的料位;后进先出;9.应力的主动状态和被动状态被动状态:粉体层受水平方向压缩时,粉体将沿斜上方被推开,此时的极限应力状态;最大主应力为水平方向主动状态:粉体层受重力作用,将要出现崩坏是的极限应力状态;最小主应力为水平方向10.流动形式:E不流动区D自由降落区C垂直运动区B缓慢滑动区A迅速滑动区E N流动椭圆体;E G边界椭圆体;E0流动锥体第四章粉体的粉碎制备1.粉碎的定义:在外力作用下使大块物料克服内聚力,碎裂成若干小颗粒的加工过程;破碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程100mm粗碎、30mm中碎、3mm细碎;粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的加工过程粗磨、60μm细磨、5μm超细磨;作用与目的:粉碎后,粒度显著减小,比表面积显著增大,有利于几种物料的均匀混合、便于输送和贮存、有利于提高固相高温反应的程度和速度;2.被粉碎物料的性质:强度、硬度、脆性、韧性、易磨性等;1)强度:材料抵抗外力的能力,通常以材料破坏时单位面积上所受的力来表示,单位N/㎡或Pa理想强度:物料完全均质、不含任何缺陷时的强度称为理想强度;实际强度:实际强度一般为理想强度的1/100~1/1000;强度的尺寸效应:试验片体积变小时,强度值增大←---裂纹的大小、形状、方向及数量强度随着加荷速度而变化:材料本身兼具弹性性质和延展性质强度随氛围条件而变化2)硬度:材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力,也可理解为固体表面产生局部变形所需的能量;3)脆性:材料在外力作用下如拉伸、冲击等仅产生很小的变形即断裂破坏的性质;4)韧性:在外力作用下,塑性变形过程中吸收能量的能力;介于柔性和脆性之间的一种材料性能5)易磨性:在一定粉碎条件下,将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗3.Griffith强度理论Griffith指出,固体材料内部的质点实际上并非严格地规则排布,而是存在许多微裂纹不,,当材料受拉时,这些微裂纹就会逐渐扩展,与其尖端附近产生高度的应力集中,结果使裂纹进一步扩展,直至使材料破坏;裂纹产生和扩展必须满足力和能量两个条件:1.作为力的条件而言,在裂纹尖端产生的局部拉应力必须大于裂纹尖端分子间的结合力;2.就能量条件而言,破碎时的能量消耗于两个方面:一是裂纹扩展时产生新表面所需的表面能s;二是因弹性变形而储存于固体中的能量U;4.粉碎方式和粉碎模型1)粉碎方式:挤压粉碎、劈裂粉碎、折断粉碎、研磨粉碎、冲击粉碎;挤压粉碎:多用于硬脆性、坚硬物料的粗碎;劈裂粉碎:劈裂粉碎比挤压粉碎所需压力小;折断粉碎:即物料受弯曲作用力而粉碎;研磨粉碎:主要产生细粒,其效率低、能量消耗大,用于小块物料的细磨;冲击粉碎:主要用于脆性物料的粉碎;2)粉碎模型:体积粉碎模型、表面粉碎模型、均一粉碎模型;体积粉碎模型:整个颗粒均受到破坏,粉碎后生成物多为粒度大的中间颗粒;随着粉碎过程的进行,这些中间颗粒逐渐被粉碎成细粉;冲击粉碎和挤压粉碎与此模型较接近表面粉碎模型:在粉碎的某一时刻,仅是颗粒的表面产生破坏,被磨削下微粉,这一破坏作用基本不涉及颗粒内部,这是典型的研磨和磨削的粉碎方式;均一粉碎模型:施加于颗粒的作用力使颗粒产生均匀的分散性破坏,直接粉碎成微粉;此模型仅符合结合极其不紧密的颗粒集合体如药片等特殊粉碎情形;实际粉碎过程是前两者的综合,前者构成过渡成分,后者形成稳定成分;体积粉碎看成冲击粉碎,表面粉碎看成摩擦粉碎;粗碎时宜采用冲击力和压缩力,细碎时采用剪切力和摩擦力;5.低温粉碎与混合粉碎低温粉碎对于低软化点、熔点低的热塑性物料,温度上升会失去结合水的物料,或温度上升会氧化的物料,以及常温时强韧、低温时脆性化的物料,适用低温粉碎; 采用技术有预冷物料、包裹或加入冷却介质;混合粉碎可以提升细粉效率几种粉碎性质不同的物料装入同一粉碎设备进行粉碎时,由于物料相互影响,则粉碎情形比单一物料复杂,会出现选择性粉碎,即易碎的物料更细、难碎的物料更粗;原因是:①粉碎介质受到作用力是,会优先碎裂,而高强度颗粒不足以碎裂,同时作用在高强度颗粒上的作用力部分或传递到相邻的低强度颗粒上,再次造成低强度颗粒碎裂,即易碎颗粒发生粉碎的概率大;②另一方面,两种硬度不同的颗粒相互接触并做相互运动时候,硬度大颗粒对硬度较小的颗粒产生切屑作用,软质颗粒被磨削;因此粗的更粗,细的更细;6.粉碎流程分类及特点a简单的粉碎流程b带预筛分的粉碎流程c带检查筛分的粉碎流程d带预筛分和检查筛分的粉碎流程各种粉碎流程的特点:a流程简单,设备少,操作控制较方便,但往往由于条件的限制不能充分发挥粉碎机械的生产能力,有时甚至难以满足生产要求b和d流程可增加粉碎流程的生产能力,减小动力消耗、工作部件的磨损等;适合原料中细粒级物料较多的情形;c和d流程可获得粒度合乎要求的粉碎产品,为后续工序创造有利条件,但流程较复杂,设备多、建筑投资大,操作管理工作量大,多用于最后一级粉碎作业;开路开流流程:不带检查筛分或选粉设备的粉碎流程:比较简单、设备少、扬尘少;当要求粉碎产品粒度较小时,粉碎效率低,产品中会含有部分不合格的粗颗粒物料闭路圈流流程:带检查筛分或选粉设备的粉碎流程:可直接筛选出符合粒度要求的产品;7.粉碎方式的选择以较强的化学健力结合的:要采用具有较强机械力的碎裂方式;对于拟粉碎至厘米级的矿石:可采用挤压粉碎、劈裂粉碎;对于拟磨细至微米级、纳米级的矿石:采用研磨粉碎、折断粉碎;实际过程中则是多种粉碎相互结合,连续作业;8.粒子焊接:即在粉碎的过程中,小颗粒间存在压应力,会发生焊接现象,再次形成大颗粒,可称之为二次颗粒;这些二次颗粒结构较为疏松,颗粒间焊接点少,但是当研磨强度过大时,压应力大,作用时间长,焊接程度增大,强度甚至比原矿大;在超细粉体制备时应该要极力避免通过加入分散剂来防止,其中常见的固体分散剂有微晶碳、液体分散剂有四氢呋喃等;9.粉碎机械分类;重点掌握超细粉碎机械;破碎机械:颚式破碎机,圆锥破碎机常用分类粉磨机械:振动磨,雷蒙磨超细粉碎机械:行星球磨机、气流粉碎机粉体实验仪器会考,还有加上筛分10.行星球磨机构造及原理主要有立式和卧式的两种,其主要构造组成有:电机、传动三角带、共用转盘、球磨罐、齿轮系列或三角带传动系列;其工作原理是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚,对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的;行星式球磨机在同一转盘上装有四个球磨罐,当转盘转动时,球磨罐在绕转盘轴公转的同时又围绕自身轴心自转,作行星式运动;罐中磨球在高速运动中相互碰撞,研磨和混合样品;该产品能用干、湿两种方法研磨和混合粒度不同、材料各异的产品,研磨产品最小粒度可至微米;与挤压和冲击粉碎的不同的是,球磨机靠研磨介质对物料颗粒表面不断的磨蚀实现粉碎;11.气流粉碎机构造及原理气流粉碎机其工作原理是,将高压空气或高压水蒸气通过拉瓦尔喷管加速为亚音速或超音速气流,喷出的射流带动物料做高速运动,使物料因撞击和摩擦而粉碎;由于喷嘴附近的速度梯度很大,因此,绝大多数粉碎作用发生在喷嘴附近;被粉碎的物料随气流到分级区进行分级,达到粒度要求的由收集器捕集下来,未达到粒度要求的则返回粉碎室继续粉碎,只要满足粒度要求;12.影响粉碎效率的因素:机械力大小、作用点、作用方式、作用时间等13.影响球磨效率的因素:原料性质的影响;球磨强度的影响:球磨环境的影响;球磨气氛的影响;研磨介质性质、尺寸呢及球料比的影响;球磨时间的影响;14.助磨剂助磨作用机理常为表面活性剂①助磨剂吸附在物料颗粒表面,改变颗粒的结构性质,降低颗粒的强度或硬度;②助磨剂吸附在固体颗粒表面,减小颗粒的表面能;总之,添加助磨剂使物料颗粒内的裂纹易于扩展,强度或硬度降低,颗粒软化;助磨剂吸附在颗粒表面能平衡因粉碎而产生的不饱和键,防止颗粒团聚,从而抑制粉碎逆过程;助磨剂一般分成三类:碱性聚合无机盐、碱性聚合有机盐、偶极—偶极有机化合物;15.粉碎机械力活化作用机理及影响因素机械力化学的作用机理:1)物料在机械力作用下粉碎生成新表面,颗粒粒度减小,比表面积增大,从而粉体表面自由能增大,活性增强;2)物料颗粒在机械力作用下,表面层发生晶格畸变,其中贮存了部分能量,使表面层能位升高,从而活化能降低,活性增强;3)物料颗粒在机械力作用下,表面层结构发生破坏,并且趋于无定形化,内部贮存了大量能量,使表面层能位更高,因而活化能更小,表面活性更强;4)粉磨系统输入能量的较大一部分还将转化为热能,使粉体物料表面温度升高,在很大程度上提高了颗粒的表面活性因此,物料经机械粉碎后形成的微细颗粒表面性质大大不同于原有粗颗粒,机械力的持续作用使颗粒表面的活性点不断增多,颗粒表面处于亚稳高能活性状态,易于发生化学或物理学的变化;影响机械力化学的因素:1)原料性质的影响:原料性质和各组分配比决定最终产品组成的物质基础;2)粉磨强度的影响:即能量对原子重新组合的影响;强度过低,形成非晶时间较长,甚至无法形成非晶;强度较高,形成非晶时间较短,利于非晶成分扩散,继续粉磨或造成相便;当强度达到某一值时候,会使得原料形成稳定化合物;3)粉磨环境的影响:湿法和干法两种环境,相差了助磨剂水;4)粉磨气氛的影响:利用或防止七固反应;5)粉磨时间和温度的影响:较适宜的时间和温度;16.机械力化学在应用中的特点优点:①经高能粉磨处理的物料,不仅使粒度减小,比表面积增大,而且由于反应的活性提高,可使后续热处理过程的烧成温度大幅度降低;②由于机械粉碎的同时兼有混合作用,使多组分的原料在颗粒细化同时达到均匀化,特别是均匀化程度提高,使制备的产品性能更好;③便于制备宏观、纳米乃至分子尺度的复合材料;④便于制备某些常规方法难以制备的材料;缺点:①通常需要长时间的机械处理,能量消耗大,且反应难以进行完全,在实际应用中,通常对物料进行适当的粉磨来制备前驱体而不是最终产物;②研磨介质的磨损会造成物料污染,影响粉磨产物纯度③处理金属材料时,需要用氮气、氩气等惰性气体保护,否则可能发生氧化、燃烧等不希望发生的反应;。
粉体的科学定义是什么粉体的科学定义是什么粉体的特性包括颗粒物性和颗粒集合体的物性,这两方面是粉体材料引人注目的重要理由。
下面是店铺给大家整理的粉体的定义简介,希望能帮到大家!粉体的科学定义概念固体颗粒的集合体定义为粉体。
表示粉体的词汇有粒体(granule),粉体(powder),粉粒体(particulatematter),大颗粒的集合体习惯上称之为粒体,小颗粒的集合体称之为粉体。
粉体是指离散状态下固体颗粒集合体的形态。
但是粉体又具有流体的属性:没有具体的形状,可以流动飞扬等。
正是粉体在加工、处理、使用方面表现出独特的性质和不可思议的现象,尽管在物理学上没有明确界定,我们认为“粉体”是物质存在状态的第4种形态(流体和固体之间的过渡状态)。
这是在认识论层面上从各个领域归纳抽象出粉体和加工过程共性问题的基础。
粉体是由大量颗粒及颗粒间的空隙所构成的集合体,粉体的构成应该满足以下3个条件,①微观的基本单元是小固体颗粒;②宏观上是大量的颗粒的集合体;③颗粒之间有相互作用。
颗粒是构成粉体的最小单元,工程研究的对象多为粉体,进一步深入研究的对象则是微观的颗粒。
颗粒微观尺度和结构的量变,必将带来粉体宏观特性的质变。
粉体工程将粉体加工技术与相关自然科学的理论应用到具体的粉体加工生产部门中所形成的综合知识和手段称之为粉体工程。
粉体技术是解决具体技术问题的思想和技巧,而粉体工程则是以粉体技术为核心与相关技术组合,形成解决工程化生产问题的系统手段。
作为材料类专业的学生,应该掌握这种工程化的`粉体加工技术。
在实施特点上看,粉体工程是基于颗粒与粉体自身性质和过程现象,将系统化的知识和方法运用于工业生产中所采用的粉体应用技术的总称。
以粉体特性为基础,掌握粉体现象,对粉体的加工过程实施不同的单元作业。
从单元操作的纵向分类来看,粉体工程涵盖了破碎、粉碎、分级、贮存、充填、输送、造粒、混合、过滤、沉降、浓缩、集尘、干燥、溶解、析晶、分散、成形、烧成等。
粉体学基础知识(一)粉体的基本概念粉体是指无数细小固体粒子的集合体,粉体学是研究粉体的基本性质及其应用的科学。
粒子是粉体运动的最小单元, 包括粉末(粒径小于lOOUm)和颗粒(粒径大于lOO^m), 通常所说的“粉末”、“粉粒”或“颗粒”都属于粉体的范畴。
组成粉体的单元粒子可能是单体的结晶,称为一级粒子;也可能是多个单体粒子聚结在一起的粒子,称为二级粒子。
在制药行业中,常用的粒子大小范围为从药物原料粉的1M 到片剂的lOmmo物态有固体、液体、气体3种。
液体与气体具有流动性,而固体没有流动性;但把固体粉碎成颗粒的聚集体之后则具有与液体相类似的流动性,具有与气体相类似的压缩性,也具有固体的抗形变能力,所以有人把粉体列为“第四种物态” 来进行研究。
(二)粉体的特性1.粒子大小与测定粉体粒子大小是以粒子直径的微米数为单位来表示的。
粉体大部分不规则,代表粒径大小的方法有:几何学粒径、有效粒径、比表面积粒径等。
1. 1.几何学粒径是指用显微镜看到的实际长度的粒子径。
1.2.有效粒径用沉降法求得的粒子径,即以粒子具有球形粒子的同样沉降速度来求得。
该粒径根据Stokes方程计算所得,因此又称Stokes粒径。
1.3比表面积粒径用透过法和吸附法求得的粉体的单位表面积的比面积。
这种比表面积法是假定所有粒子都为球形求出的粒子径。
常用的粒径测定方法有:显微镜法、筛分法、沉降法、小孔透过法和激光衍射法等。
2.粒子形态粉体除了球形和立方形等规则而对称的形态外很难精确地描述粒子的形状。
因此,研究工作者用体积形态系数,比表面形态系数等术语来表示微粒形态。
3.粉体的比表面积粒子的比表面积的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积Sv和重量比表面积Sw。
体积比表面积是单位体积粉体的表面积,重量比表面积是单位重量粉体的表面积。
4.粉体密度与孔隙率粉体密度为单位体积粉体的质量。
由于颗粒内部含有的空隙以及及颗粒堆积时颗粒间的空隙等,给粉体体积的测定带来麻烦。
粉体的基本概念1、粉体颗粒:在物质的本质结构不发生改变的情况下,分散或细化而得到的固态基本颗粒。
是构成粉体的基本单元。
粉休:由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群。
基本颗粒(一次颗粒):没有堆积、絮联等结构的最小单元。
指含有低气孔率的一种独立的粒子。
实际粉体往往都是在一定程度上团聚了的颗粒,即所谓二次颗粒。
二次颗粒:是指人为制造的粉料团聚粒子。
软团聚:是一种由范德华引力作用引起的颗粒间聚集,软团聚可以用机械的办法分开。
硬团聚:在强的作用力下使颗粒团聚在一起,不能用机械的方法分开。
2、颗粒的粒度:粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。
1)投影径a.二轴径:颗粒投影的外接矩形的长l和宽b称为二轴径。
b.Feret径:与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离。
DFc.Martin径:在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径,DMd.投影面积相当径(Heywod径):与颗粒投影面积相等的圆的直径,又称当量直径,记作DH。
e.定方向最大直径(Krumbein) DK :在一定方向上颗粒投影的最长长度。
f.投影周长相当径:与颗粒周长相等的圆的直径。
记作Dc 此径常用于考察颗粒的形状。
2)球当量直径a.等表面积(球)相当径(equivalent surface diameter) DS :与颗粒等表面积球的直径,记作DS,外表面积S=πDS?b.等体积(球)相当径(equivalent volume diameter)DV :与颗粒体积相等的球的直径DV,颗粒体积V=(π/6)DV?C.等比表面积(球)相当径 Dsv (equivalent specific surface diameter)与颗粒等比表面积的球的直径Dsv DSV=DV?/DS?d.沉降速度相当径(settling velocity diameter) Dstk :与颗粒沉降速度相同的直径.在层流区称为stokes径,Newton径,记作Dstk。
粉体工程考研题库粉体工程是一门研究固体颗粒材料的加工、处理、应用和特性的学科。
在考研题库中,通常会包含基础理论、工艺技术、设备设计、材料特性分析以及实际应用案例等方面的问题。
以下是一些可能包含在粉体工程考研题库中的问题和解答:1. 粉体的基本概念:- 粉体是指粒径在一定范围内的固体颗粒的集合体。
通常,粒径小于1毫米的颗粒可以被认为是粉体。
2. 粉体的分类:- 根据颗粒大小,粉体可以分为粗粉、细粉和超细粉。
根据颗粒形状,可以分为球形、不规则形等。
3. 粉体的物理特性:- 包括颗粒大小分布、比表面积、孔隙率、颗粒形状、密度等。
4. 粉体的加工技术:- 包括粉碎、筛分、混合、造粒、干燥等。
5. 粉体的表面改性:- 通过物理或化学方法改变粉体颗粒的表面性质,以提高其在特定应用中的性能。
6. 粉体的流变学特性:- 研究粉体在流动过程中的力学行为,如流动性、压缩性、凝聚性等。
7. 粉体的储存与输送:- 涉及粉体在储存和输送过程中的设备选择、防结块、防污染等。
8. 粉体在工业中的应用:- 如在医药、食品、化工、建筑材料等领域的应用。
9. 粉体工程中的环境问题:- 包括粉尘的控制、废气处理、废物回收等。
10. 粉体工程的发展趋势:- 探讨粉体工程在新材料开发、节能减排、智能制造等方面的前景。
实例问题:- 某制药企业需要将一种药物粉末进行粉碎以提高其溶解速率,应选择哪种粉碎方式?- 根据药物粉末的特性,可以选择湿法粉碎或干法粉碎。
湿法粉碎适用于易燃易爆或有毒的粉末,而干法粉碎适用于一般粉末。
结尾:粉体工程是一个多学科交叉的领域,它涉及到材料科学、化学工程、机械工程等多个学科。
掌握粉体工程的基础知识和技能对于从事相关领域的研究和开发至关重要。
希望以上的题库内容能够帮助考研学生更好地准备考试,深入理解粉体工程的各个方面。
1.粉体:工程上常把常态下将以较细的粉粒状态存在的物料,称为粉状物料,简称粉体,其粒径可由几纳米至几十mm。
2.三轴径:在一水平面上,将一颗粒以最大稳定度放置于每边与其相切的长方体中,用该长方体的长度l、宽度b、高度h定义的粒度平均值。
3.投影径:颗粒以最大稳定性置于一平面上,由此按其投影的大小定义的粒径4.球当量直径:亦称球相当径。
5.筛分径:当颗粒通过粗筛网并停留在细筛网上时,粗细筛孔的算术或几何平均值。
6.沉降法主要是指通过颗粒在液体中沉降速度来测量粒度分布;主要分重力沉降式和离心沉降式光透沉降粒度仪7.激光粒度法光在行进过程中,遇到粉体颗粒(障碍物)时,将偏离原来的传播方向继续传播,这种现象中叫光散射;8..容积密度ρB:在一定填充状态下,单位填充体积的粉体质量,亦称表观密度填充率Ψ:一定填充状态下,颗粒体积占粉体体积的比率空隙率ε:一定填充状态下,空隙体积占粉体填充体积的比率9.随机密填充:平均空隙率为0.359~0.375 随机倾倒填充:平均空隙率为0.375~0.391 随机疏填充:平均空隙率为0.4~0.41 随机极疏填充:平均空隙率为0.4410..一般粉体总是装在某种形状的容器中,也即存在一定的壁,这就会带来所谓的壁效应。
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11.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12..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13.当每一个空隙中只有一个小球填充时,该球的直径是填充空隙空间的最大球径六方最密填充中,存在着由六个等径球组成的四方孔及由四个等径球形成的三角孔;在四方孔中填充第二大球,在三角孔中填充第三大球,依次类推;最终,所有剩余孔隙被相当小的等径球填充,得到最小孔隙率为0.039的填充;这种填充方式叫Horsfield填充。
一、粉体的定义 :粉体是大量颗粒的集合体,即颗粒群,又称为粉末;颗粒是小尺寸物资的通称,其几何尺寸相对于所测的空间尺度而言比 较小,从厘米级到纳米级不等,又称为粒子;颗粒是粉体的组成单元,是研究粉 体的出发点。
粉体是由诸多颗粒组成,是大量颗粒的宏观表现,其性质取决于各 颗粒,并受颗粒堆积情况、颗粒之间的介质、外界作用力的影响。
二、机械法制备粉体用机械力进行粉碎,可以将各种金属矿物、非金属矿物、煤炭等制成粉体, 适用于大规模工业生产。
在粉碎过程中,大块物料在机械力作用下发生破坏而开 裂,经破碎成为许多小块、小颗粒,进一步经粉磨成为细粉体。
在出现破坏之前,固体受外力作用,先发生可恢复原形的弹性变形,当外力 达到弹性极限时,固体县发生永久变形而进入塑性变形阶段; 当塑性变形达到极 限时,固体开裂,被破坏。
作用在固体上的应力按作用方向可分为压应力和剪应 力。
观察固体破坏时的断面的形状可知, 固体在压应力的作用下被压裂,或是在 剪应力的作用下产生滑移,或是在两者的共同作用下开裂。
粉碎是在外力作用下使大物块料克服内聚力碎裂成若干小颗粒的加工过程, 所使用的外力可以是各能量产生的机械力;粉碎是以单个颗粒的破坏为基础的, 是大颗粒破坏的总和。
根据所得产物的粒度不同,可将粉碎分为破碎与粉磨;破 碎是使大块物料碎裂成小块物料的加工过程,粉磨是使小块物料碎裂成细粉体的 加工过程。
粉碎机械:按照主要作用力的类型(压应力、剪应力)和排料粒度,可以将 粉碎机械大致分为破碎机械、粉磨机械、超细粉碎机械。
粉碎作用力以压应力为 主、排料中以粒径大于3mm 颗粒为主的称为破碎机械;粉碎作用力以压应为主、 排粒中以粒径小于3mm 颗粒为主的称为粉磨机械;排料中以粒径小于10微米颗 粒为主的称为超细粉碎机械。
常用的破碎机械有锤式破碎机、鄂式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机、 锤式破碎机等;粉磨机械有雷蒙磨、轮碾机、筒磨机、振动磨、高压锟式机等。
超细粉碎机械有行星球磨机、搅拌磨、气流粉碎机等;下面主要讨论其中的应用 比较广泛的粉体的制备方法 学合成法 机械法和化1破碎机械1、1锤式破碎机锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。
通过高速转动的锤子对物 料的冲击作用进行粉碎。
由于各种脆性物料的抗冲击性差,因此,在作用原理上 这种破碎机是较合理的。
锤式破碎机的优点是生产能力高,破碎比大,电耗低,机械结构简单,紧凑轻便, 投资费用少,管理方便。
缺点是:粉碎坚硬物料时锤子和篦条磨损较大,金属消耗较大,检修时间较长, 需均匀喂料,粉碎粘湿物料时生产能力降低明显, 甚至因堵塞而停机。
为避免堵 塞,被粉碎物料的含水量应不超过 10%—15%。
1、2鄂式破碎机主要用于块状料的前级处理。
设备结构简单,操作方便,产量高1、3反击式破碎机反击式破碎机的破碎作用:(1)自由破碎、(2)反弹破碎、(3)铣削破碎6(a )简单摆动型(b )复杂摆动摆动型 (c )综合摆动型1、4圆锥破碎机圆锥破碎机的优点是:产能力大,破碎比大,单位电耗低缺点是:构造复杂,投资费用大,检修维护较困难。
1、2、1球磨粉碎进料粒度为6mm,球磨细度为1.5~0.075 mm。
球磨机对粉料的作用可以分成两个部分。
一是研磨体之间和研磨体与筒体之间的研磨作用;二是研磨体下落时的冲击作用。
«7当筒体旋转时带动研磨体旋转,靠离心力和摩擦力的作用,将磨球带到一定高度。
当离心力小于其自身重量时,研磨体下落,冲击下部研体及筒壁,而介于其间的粉料便受到冲击和研磨。
1、2、1高能球磨粉碎粉碎原理:利用球磨的转动或振动,使硬球对原料进行强烈的撞击、研磨和搅拌,把粉末粉碎为纳米级微粒的方法。
如果将两种或两种以上粉末同时放入球磨罐中进行高能球磨,粉末颗粒经压延、压合、碾碎、再压合的反复过程(冷焊- 粉碎-冷焊的反复进行),最后获得组织和成分分布均匀的合金粉末。
高能球磨的特点:磨球运动速度较大,使粉末产生塑性形变及固相形变,而传统的球磨工艺只对粉末起混合均匀的作用;球磨过程中还会发生机械能与化学能的转换,致使材料发生结构变化、化学变化及物理化学变化。
影响高能球磨效率和机械力化学作用的主要因素有:原料性质、球磨强度、球磨环境、球磨气氛、球料比、球磨时间和球磨温度等。
1、2、3行星式振动粉碎粉碎原理:行星式振动磨的磨筒既作行星运动,同时又发生振动。
磨筒内部的粉磨介质处在离心力场之中,既在一定高度上抛落或泻落,又不断发生振动,其加速度可以达到重力加速度的数十倍乃至数百倍,在这一过程中,对物料施加强烈的碰击力和磨剥力,从而使物料粉碎。
2粉磨机械2、1轮碾机在轮碾机中,物料原料在碾盘与碾轮之间的相对滑动及碾轮的重力作用下被研磨、压碎。
碾轮越重、尺寸越大,粉碎力越强。
用作破碎时,产品的平均尺寸为3〜8mm;粉磨时为0.3〜0.5mm。
轮碾机粉碎效率较低,但它在粉磨过程中同时具有破揉和混合作用,从而可改善物料的工艺性能;同时碾盘的碾轮均可用石材制作,能避免粉碎过程中出铁质掺入而造成物料的污染;另外,可较方便地控制产品的粒度。
2、2雷蒙磨粉碎过程:物料由机体侧部通过给料机和溜槽给入机内,在辊子和磨环之间受到粉碎作用。
气流从磨环下部以切线方向吹入,经过辊子同圆盘之间的粉碎区,夹带微粉排入盘磨机上部的风力分级机中。
梅花架上悬有3〜5个辊子,绕集体中心轴线公转。
公转产生离心力,辊子向外张开,压紧磨环并在其上面滚动。
给入磨机内的物料由铲刀铲起并送入辊子与磨环之间进行磨碎。
铲刀与梅花架连接在一起,每个辊子前面有一把倾斜安装的铲刀,可使物料连续送至辊子与磨环之间。
破碎的物料又经排放风机和分离器进行粒度分级处理,大颗粒重新回到磨机破碎,合格产品则被排出;出料粒度一般在325目〜400目之间。
2、3振动磨粉碎原理:振动粉碎是利用研磨体在磨机内作高频振动而将物料粉碎的。
进料粒度一般在2mm以下,出料粒度小于60卩m (干磨最细粒度可达5卩m,湿磨可达1卩m,甚至可达0.1卩m)。
振动粉碎效率的影响因素a频率和振幅b、研磨体的比重、大小、数量c、添加剂3、超细粉碎机械工作原理:行星磨的每个球磨罐均绕各自的轴转动,设球磨罐半径为r;自转角速度为w1,各球磨罐的中心轴绕着与其平行的主中心轴沿着半径为R的圆周运动,公转角速度为w2,物流的质量为m,贝恠一般情况下,物料所受的合力F为:F=G1+G2+G3+mR(dw2/dt)其中;G仁mrwM2 为公转引起的离心力;G2=mRW2A2 为自转引起的离心力;G3=2mw1w2 为自转和公转引起的离心力;mR(dw2/dt)是公转的速度变化引起的离心力,当w2为零时,此项为零。
由于球磨罐自转和公转产生的离心力及球磨罐与磨球之间的摩擦力等的作用,磨球与物料在球罐里产生相互撞击、摩擦、上下翻滚等,起到磨碎物料的作用。
在自转和公转的合力作用下可使磨球的离心加速度达100至200m/sA2甚至更高;同时,由于球磨罐转速较高,莫秋雨球磨罐之间的最大压力为磨球所受重力的 5 至6倍,这使得行星磨的粉磨强度远远大于普通球磨机。
行星式研磨有以下显著特点:(1)进料粒度:980 m左右;出料粒度:小于74 m (最小粒度可达0.5 m)。
(2)球磨罐转速快(不为罐体尺寸所限制),球磨效率高。
公转:± 37~250 r/min, 自转78~527 r/min。
(3)结构紧凑,操作方便。
密封取样,安全可靠,噪声低,无污染,无损耗。
(4)球磨罐的个数、安装方式以及运动方式与普通球磨罐不同。
影响粉碎效率因素球磨强度、原料性质、球磨环境、球磨气氛、球磨时间、研磨介质的形状、尺寸及球料比3、2气流粉碎粉碎原理:利用高压流体(压缩空气或过热蒸汽)作为介质,将其高速通过细的 喷嘴射入粉碎室内,此时气流体积突然膨胀、压力降低、流速急剧增大 (可以达 到音速或超音速),物料在高速气流的作用下,相互撞击、摩擦、剪切而迅速破 碎,然后自动分级,达到细度的颗粒被排出磨机。
粗颗粒将进一步循环、粉碎, 直至达到细度要求。
进料粒度约在1〜0.1 mm 之间, ' m 左右。
目前工业应用的气流磨主要有扁平气流磨、靶式气流磨、循环管式气流磨、 对喷式气流磨、流化床式气流磨。
气流粉碎的优点是不需要任何固体研磨介质, 故可以保证物料的纯度;在粉碎 过程中,颗粒能自动分级,粒度较均匀;能够连续操作,有利于生产自动化。
缺点是耗电量大,附属设备多;干磨时,噪音和粉尘都较大。
3、3搅拌磨粉碎(进料粒度应在1 mm 以下,出料粒度为0.1 m )扁平式气流粉碎机管道式气流粉碎机搅拌磨是20世纪60年代开始应用的粉磨设备,早期称为砂磨机,主要用于 染料和涂料行业的料浆分散于混合,后来逐渐发展成为一种新型高效超细粉碎设 备;搅拌磨的粉磨原理是用高速回转的搅拌磨推动研磨介质与物料做无规则的高 速运动、相互撞击和摩擦,来达到磨细物料的目的。
在各种超细粉碎设备中,搅 拌磨的能量利用率是最高的。
搅拌研磨具有下列特点:(1) 研磨时间短、研磨效率高,是滚筒式磨的 10倍。
(2) 物料的分散性好,微米级颗粒粒度分布非常均匀。
(3) 能耗低,为滚筒式磨机的1/4。
(4) 生产中易于监控,温控极好。
(5) 对于研磨铁氧体磁性材料,可直接用金属磨筒及钢球介质进行研磨。
4、助磨剂助磨剂通常是一种表面活性剂,它由亲水基团(如羧基—COOH ,羟基—0H ) 和憎水的非极性基团(如烃链)组成。
在粉碎过程中,助磨剂的亲水集团易紧密 地吸附在颗粒表面,憎水集团则一致排列向外,从而使粉体颗粒的表面能降低。
而助磨剂进入粒子的微裂缝中,积蓄破坏应力,产生劈裂作用,从而提高研磨效 率。
助磨剂作用机理:1•助磨剂吸附助磨剂吸附在物流颗粒表面,改变颗粒的结构性质,降低客流 的强度或者硬度。
2. 助磨剂吸附在固体颗粒表面,减小颗粒的表面能。
常用助磨剂:1、 液体助磨剂如醇类(甲醇、丙三醇)、胺类(三乙醇胺、二异丙醇胺)、油酸 及有机酸的无机盐类(可溶性质素磺酸钙、环烷酸钙)2、 气体助磨剂如丙酮气体、惰性气体连续湿式搅拌磨 间歇干式搅拌磨3、固体助磨剂如六偏磷酸钠、硬脂酸钠或钙、硬脂酸、滑石粉等。
助磨剂选择:一般来说,助磨剂与物料的润湿性愈好,则助磨作用愈大。
当细碎酸性物料(如二氧化硅、二氧化钛、二氧化钻)时,可选用碱性表面活性物质,如羧甲基纤维素、三羟乙基胺磷脂等;当细碎碱性物料(如钡、钙、镁的钛酸盐及镁酸盐铝酸盐等)时,可选用酸性表面活性物质(如环烷基、脂肪酸及石蜡等)。
三、化学法合成粉体通过化学手段使被粉碎物料自身或和化学辅助剂发生化学反应,或者经历一些列的物理化学变化,有大块物料分解成细粉体。
化学法多用来合成纳米粉体和超微细粉体等新型的高级粉体。