超微粉体复习资料
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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ρv,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ρs:指颗粒的质量除以不包括内外孔在内的颗粒真体积。
一、名词解释1、粉体:由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群体。
2、颗粒:能单独存在并参与操作过程,还能反应物料某种基本构造与性质的最小单元。
3、颗粒形状系数:在表示颗粒群性质和具体物理现象、单元过程等函数时,把与颗粒形状有关的诸多因素概括为一个修正系数加以考虑,该修正系数即为形状系数。
(有体积形状指数、表面积形状指数、比表面积形状指数)4、颗粒形状指数:表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。
5、粒度分布:指将颗粒群用一定的粒度范围按大小顺序分为若干粒级,各级别粒子占颗粒群总量的百分数。
6、破坏包络线:对同一粉体层的所有极限摩尔圆可以做一条公切线,这条公切线成为破坏包络线。
7、填充率:粉体所占体积与粉体表观体积的比值。
8、球形度:与颗粒等体积的球和实际粉体的表面积之比。
9、孔隙率:粉体层中空隙所占有的比率。
10、配位数:某一个颗粒与周围空间接触的颗粒个数。
11、极限应力状态:在粉体层加压不大时,因粉体层的强度足以抵御外界压力,此时粉体层外观不起变化,当压力达到某一极性状态时,此时的应力称极限应力。
粉体层就会突然崩坏,这与金属脆性材料的断裂是一致的。
12、库仑粉体:分体的破坏包络线呈一条直线,称该粉体为库仑粉体。
13、粘附性粉体:破坏包络线不经过坐标原点的粉体称为粘附性粉体。
14、主动受压粉体:由于重力作用在崩塌前将其支撑住,在崩塌时临界状态称主动态,最小应力在水平方向。
15、被动受压粉体:粉体延水平方向压缩,当粉体呀倾斜向上压动时的临界状态称为被动状态,最大主应力在水平方向。
16、堆积:17、安息角/休止角:指物料堆积层的自由表面在静平衡状态下,与水平面形成的最大角度。
(安息角越小,粉体的流动性越好)18、均化:物料在外力作用下发生速度和方向的改变,使各组分颗粒得以均匀分布。
19、粉体流动函数:固结主应力与开放屈服强度存在着一定的函数关系。
20、静态拱:物料颗粒在出口处起拱,此时正好承受上面的压力这样流动停止,此时孔口处处于静止平衡状态。
太原理工大学矿院矿物加工粉体工程复习资料你懂的。
1.纳米材料又称为超微颗粒材料,由纳米粒子组成。
纳米粒子也叫超微颗粒,一般是指尺寸在1~100nm间的粒子,它具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
①表面效应:随着粉体粒径的减小,其特性不仅取决于固体本身,而且还与表面原子状态有关,称其为表面效应。
②小尺寸效应:随着颗粒尺寸的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的质变,由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。
③量子尺寸效应:指当粒子的尺寸下降到某一值时金属费米能级附近的电子由准连续变为离散的现象。
④宏观量子隧道效应隧道效应是基本的量子现象之一,即当微观粒子的总能量小于势垒高度时,该粒子仍能穿越这一势垒。
近年来,人们发现一些宏观量如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量及电荷也具有隧道效应,他们可以穿越宏观系统的势阱而产生变化,故称之为宏观量子隧道效应。
2、颗粒的结构原级颗粒聚集体颗粒(硬团聚颗粒)凝聚体颗粒(软团聚颗粒)絮凝体颗粒①原级颗粒:最先形成粉体物料的颗粒。
又称一次颗粒或基本颗粒。
它是构成粉体的最小单元。
它能真正反映出粉体的固有性能。
②聚集体颗粒(硬团聚颗粒):由许多原级颗粒靠着某种化学力其表面相互连接而堆积起来。
例如:粉体在高温脱水。
聚集体颗粒的比表面积比构成它的原级颗粒的表面面积和要小。
聚合体颗粒各原级颗粒间彼此结合牢固,必须用粉碎的方法才能使其分开。
③凝聚体颗粒(软团聚颗粒):棱角相连,结合力弱(范德华力,静电力)。
表面积变化不大。
如湿法合成干燥后的粉体。
凝聚体颗粒比较疏松,通过研磨或者高速搅拌可使之解体。
④絮凝体颗粒:粉体在液相介质中分散,由于颗粒间的各种物理力,使颗粒松散的聚合在一起所形成的粒子群,称絮凝体颗粒。
如受潮后的粉体结块,淀粉在水中变粘。
絮凝体颗粒很容易被微弱的剪切力解絮,也很容易在表面活性剂的作用下分散开来。
3、常用的“演算直径”有轴径、球当量径、圆当量径和统计径四类。
一、粉体1、基本概念1)粉体:指的是在常态下以较细的粉粒状态存在的物料。
2)一次颗粒:即单个颗粒,指内部没有孔隙的致密材料,可以是非晶、单晶或多晶。
3)二次颗粒:由单个颗粒以弱结合力构成,包含了一次颗粒与孔隙。
4)团聚体:粉体颗粒Z间由于存在着较弱的吸附力作用(范德华力、静电力等),颗粒Z间会发生聚集,颗粒越小聚集效果越明显,这一现象称为团聚。
5)粒径不同的表示方法:•单颗粒的粒径:三轴径、当量径、定向径•粉体的粒径>粒径分布:频率分布、累计分布>特征粒径:平均粒径、中位粒径2、球磨制粉1)球辭制粉的四个基本耍素:球轉筒、辭球、研騁物料、研轉介质。
2)球磨方式:滚筒式、振动式、搅动式。
3)提高球磨效率的两个基本准则。
(1)动能准则:提高磨球的动能。
(2 )碰撞儿率准则: 提高磨球的有效碰撞几率。
3、机械球磨和气流球磨的区别与机械研磨法不同的是,气流研磨不需要磨球和介质。
研磨时,粉料随着高速气流的流动获得动能,通过粉末颗粒间的相互摩擦,撞击或颗粒与制粉装置间的撞击使粗大颗粒细化。
4、掌握液相合成法的沉淀法(直接沉淀、共沉淀、均匀沉淀)(1)沉淀法的原理在难溶盐的溶液中,当浓度大于它在该温度下的溶解度时,就出现沉淀。
溶质分子或离子互相碰撞聚结成晶核,然后溶质分子扩散到晶核表面使具长大成为晶粒。
(2)沉淀法的类型A.直接沉淀法:在盐溶液屮直接滴加沉淀剂,利用沉淀反应得到沉淀物,经过滤、洗涤、T 燥、锻烧获得所需粉体。
B.共沉淀法:两种或两种以上金属盐溶液的混合沉淀过程。
混合金属盐溶液T加入沉淀剂T组成均匀的混合沉淀T洗涤T干燥T懒烧T复合氧化物。
C.均匀沉淀法:沉淀剂不是从外部加入,而是在溶液内部缓慢均匀工成的,消除了直接沉淀法的不均匀性。
(3)影响因素:浓度、温度、pH值、沉淀剂加入方式、反应时间等。
二、成形1、基本概念1)造粒(制粒、团粒):是将小颗粒粉末制成大颗粒或团粒的工序,目的是为了改善粉末的流动性,以使粉末能顺利地充填模腔。
1单颗粒大小的表示方法有筛分粒径,_三轴径__,_统计平均径___,_当量直径___。
2 三轴径的算术平均径可用公式__()b h l ++__计算得到,示,几何平均径可用公式__3lbh _计算得到,调和平均径可用公式__⎪⎭⎫⎝⎛++b l h 1113__计算得到。
3统计平均径又称 投影径___,常见的有马丁径,__弗雷特径__,___定向最大径和_投影圆当量径_。
4 费雷特径(Feret)的测量方法是_随机_的测量某一个方向的长度,Martin 径的测量方法是沿一定方向把颗粒投影二等分线_的长度。
7颗粒群的粒度常见的表示方法有筛余百分数,_平均粒径__,_粒度分布_和___比表面积_。
8粒度分布的表示方法有__频率分布_和__累积分布__。
9粒度分布的表现形式有列表法_作图法_和_粒度分布式法_。
10颗粒的球形度是用__与实际颗粒球当量径_所计算的表面积与实际颗粒的表面积之比来表示。
11粗糙度系数表示颗粒 微观的实际表面积 与外观看成 光滑 颗粒表面积之比。
12等径球形颗粒的规则排列有 立方体填充、_正斜方体填充、菱面体填充和_楔形四面体___填充;其中立方体为最疏填充, 菱面体为最密填充。
13流动函数FF 表示 料仓内粉体流动性,FF 大说明物料的流动性好;流动因数ff 描述的是 料斗或流动通道流动性, 料仓结拱的临界条件是FF = ff 。
14 Janssen 分析了筒仓内沿铅垂方向粉体压力分布,按Janssen 的分析,当在筒仓内达到一定深度(H →∞)时,粉体的铅垂压力趋于常数值 ,这一现象称为粉体压力饱和 现象. 15接触角越小,则粉体越易润湿,接触角越 大 ,则越不易润湿。
16如果接触角越小,则粉体层中的液体上升高度越 高 。
17 R.R 分布的表达式⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=n e p p D D D R exp 100)( 。
n 值愈大,颗粒分布范围愈窄,颗粒分布愈 集中。
毕创迹整理粉体技术及设备复习要点一.颗粒物型1. 粉体的定义对于科学技术研究或工程应用而言,粉末的粒度范围小到几个微米,甚至小于微米级的超细粉,或烟雾、气溶胶和泥浆等,大至数米以上的块状物料,都是粉体工程研究的对象。
2. 颗粒的粒径和粒度p1粒径是指颗粒的尺寸,粒度是指颗粒大小、粗细程度。
3. 粒径的表示方法p1-3三轴径,当量粒径,统计粒径4. 粒度分布的定义p6粒度分布是指粉体中不同粒径区间颗粒的含量5. 粒度分布的表示方法p6-12(1)列表法:将粉体粒度分析数据列成表格,分别计算出各粒级的百分数和筛下累积百分数的方法。
(2)图解法:直方图、扇形图和分布曲线(3)函数法:根据粉体的粒度分析数据,通过数学方法将其整理归纳出足以反映其粒度分布规律的数学表达式的方法。
常用的分布函数有正态分布、对数正态分布和罗辛- 拉姆勒分布,其中后两种应用最广泛。
6. 颗粒间的作用力p17-19(1)颗粒间的范德瓦尔斯力:当颗粒与颗粒相互靠近接触时,颗粒的分子之间存在彼此作用的作用力。
(2)颗粒间的静电力:由于电荷的转移使颗粒带电而在其间存在的作用力(3)颗粒间的毛细力:当颗粒形成液桥时,由于表面张力和毛细压差的作用而导致的颗粒间的作用力。
7. 团聚与分散p19-21团聚是在气相或液相中,颗粒由于相互作用力而形成聚合状态。
团聚的三种状态:凝聚体,附聚体,絮凝空气中团聚的原因:静电力、范德华力(干燥空气中)、液桥力(潮湿空气中)解决办法:机械分散、干燥分散、表面改性、静电分散分散是颗粒彼此互不相干,能自由运动的状态。
二.粉体物性1. 粉体堆积参数p26-27容积密度P:在一定填充状态下,粉体的质量与它所占体积的比值。
空隙率£:在一定填充状态下,颗粒间空隙体积占粉体填充体积的比率。
填充率:在一定填充状态下,填充的粉体体积占粉体填充体积的比率。
配位数:粉体堆积中与某一颗粒所接触的颗粒个数。
2. 不同粒径球形颗粒群的密实堆积p29-30Horsfield 填充,Hudson 填充三.粉体的机械力化学效应1. 机械力化学现象的定义p55各种凝聚态的物质,受到机械力作用而发生化学变化或者物理化学变化的现象2. 机械力化学原理p56固体受到剧烈冲击,晶体结构发生破坏,局部还会产生等离子体过程,伴随有受激电子辐射等现象,可以诱发物质间的化学反应,降低反应的温度和活化能。
《粉体工程》复习题及答案1.2.3.4.5.6.7.平均粒径的表示方法有哪几种?p9粉体的粒度原产的测定方法存有哪些?其测量基准和测量范围就是什么?p16-试用斯托克斯定律表明用下陷法测定颗粒粒径的原理。
p22形状系数和形状指数的意义就是什么?p12用等大球体的规则充填和不规则充填,及不等大球的充填试验研究结果,说明如何才能获得最紧密充填?p35颗粒密度是如何定义的?何谓真密度,表观颗粒密度?它们之间的区别在哪里?p37-38熟料过程中球磨机筒体具备同一输出功率,而工艺建议各仓内研磨机必须呈圆形相同运动状态,应当使用哪些措施去化解这对矛盾,确保磨机的最佳工作状态。
①细搓仓以碎裂能力居多,建议研磨肝益抛落式运动,粗搓仓以熟料能力居多,建议研磨肝益糠落式运动居多;②调节研磨体的运动状态主要就是在相同的仓中采用相同的衬板;(举例)③调整外木仓板的边线、研磨体的装载量及以确保磨机的最佳工作状态。
8.为什么鄂式破碎机偏心轴的转速过高和过低都会使生产能力不能达到最大值?理论分析最大生产能力对应的转速应满足什么假设条件?偏心轴转一圈,动颚往复摆动一次,前半圈为破碎物料,后半圈为卸出物料,条件:当动颚后退时破碎后物料应在重力作用下全部卸出,而后动颚立即返回破碎物料,故转速过高或过低都会使生产能力不能达到最大值。
假设条件为物料卸出为自由落体运动,其时间等于动颚后退的时间。
11、在通过式挑选粉机中存有两个挑选粉区,表明:①它们的各自边线;②在相同挑选粉区的分级原理:③何为最轻拆分粒径?在通过式挑选粉机中存有两个挑选粉区,一个就是内外壳之间的细拆分区,在此区主要依靠重力拆分;另一个就是在内壳体内的拆分区,主要在离心力的促进作用下拆分;当颗粒并作Vergt下陷的Vergt速度与气contribution方向速度在数值上成正比时,这时的颗粒粒径就是最轻拆分粒径。
9.粉碎比是如何定义的?何谓公称粉碎比?破碎机的破碎比与公称粉碎的关系如何?多级破碎时的总破碎比如何计算?平均粉碎比:物料粉碎前的平均粒径d与粉碎后的平均粒径d之比,用符号i表示。
粉体技术复习题(2)粉体技术与粉磨设备复习题1. 请推导出直径d与高度h相等的圆锥体的球形度φC。
2. 试用定义式推导h=0.5d的圆柱体的表面积形状系数φS,体积形状系数φv,和比表面积形状系数φSV各是多少?3. 简述粒度测定方法选定的主要依据是什么?答:粒度测定方法的选定主要依据以下一些方面:1.颗粒物质的粒度范围;2.方法本身的精度;3.用于常规检验还是进行课题研究。
用于常规检验应要求方法快速、可靠、设备经济、操作方便和对生产过程有一定的指导意义;4.取样问题。
如样品数量、取样方法、样品分散的难易程度,样品是否有代表性等;5.要求测量粒度分布还是仅仅测量平均粒度;6.颗粒物质本身的性质以及颗粒物质的应用场合。
1.粉磨产品的颗粒分布有一定的规律性,可用RRB公式表示R其中De为( B )A. 均匀性系数B. 特征粒径C. 平均粒径D. 中位径?100exp[?(DpDe)n],2.根据流动-不流动判据,W.Jenlike粉体流动函数FF??0/fc处于什么范围时粉体可自由流动( D )A. FF<2B. 2?FF<4C. 4?FF<10D. FF≥10 3.下列破碎机械中可用于水泥原料细碎的破碎机是( C )A. 颚式破碎机B. 旋回破碎机C.锤式破碎机D. 反击式破碎机 4.锤式破碎机有何优缺点?适用于哪些场合?答:优点:生产能力强,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:粉碎坚硬物料时锤子和箅条磨损较大,金属消耗较大,检修时间较长,需均匀喂料,粉碎黏湿物料时生产能力降低明显,甚至因堵塞而停机;应用:快速锤式破碎机兼有中、细碎作用,慢速锤式破碎机用于粗碎,在水泥行业,锤式破碎机被广泛应用于破碎石灰石、泥灰岩、煤和石膏等物料。
5.球磨机的主要有部件哪些?各部件起什么作用?答:主要有6个部件,如下所述:1.筒体。
作用:被粉磨物料是在筒体内受到研磨体的冲击和粉磨作用而成为细粉末;2.衬板。
《粉体工程》总复习一、基本概念粉碎过程偏析粉碎比、多级粉碎比粉体的休止角选粉效率与循环负荷率粉碎平衡开放屈服强度、流动函数粒度分布钳角摩擦角粗糙度系数易磨性系数变异系数标准偏差整体流和漏斗流空隙率与松装密度机械力化学球磨机的临界转速和工作转速混合、造粒二、选择与填空1.粉体产生粘附性与凝聚性的主要原因是:、、。
2.同一颗粒由于定义和测量的方法不同,所得到的粒径值也不同,常用的三种粒径表示方法分别为、、。
3.某粉体的真密度为1000kg/m3,当该粉体以空隙率ε=0.4的状态堆积时,则其松密度等于。
4.在卸料过程中仓内物料全部处于均匀下降的运动状态称为;若只有存仓的中心产生料流,其他区域的物料停滞不动,流动的区域呈漏斗状,流动沟道呈圆形截面称为。
5.粉体均化的方式和途径不尽相同,但均化过程的原理是基本相同的,主要有以下三种:、、。
6. 球磨机工作转速与临界转速的比值称为磨机的。
7. 累积筛余曲线与累积筛下曲线的交点所对应的粒径为粉体的。
8.粉体由一个个固体粒子所组成,它仍具有固体的许多属性。
与固体的不同点在于在少许外力的作用下呈现出固体所不具备的和。
9.粉体的流动函数表征着仓内粉体的流动性,流动函数愈大流动性愈(差、好)。
10. 粉体的流动性的评价方法正确叙述是( )。
(多项选择)(A)休止角是粉体堆积层的自由斜面与水平面形成的最大角。
常用其评价粉体流动性(B)休止角常用的测定方法有注入法,排出法,倾斜角法等(C)休止角越大,流动性越好(D)流出速度是将物料全部加入于漏斗中所需的时间来描述(E)休止角大于40度可以满足生产流动性的需要11. 下列关于粉体的叙述正确的是( )。
(多项选择)(A)直接测定粉体比表面积的常用方法有气体吸附法(B)粉体真密度是粉体质量除以不包颗粒内外空隙的体积求得的密度(C)粉体相应于各种密度,一般情况下松密度≥粒密度>р真密度(D)空隙率分为颗粒内空隙率,颗粒间空隙率,总空隙率12.关于粉体润湿性正确叙述是( )。
一.选择题(以下各小题均有4或3个备选答案,请圈出唯一正确的答案)1.RRB粒度分布方程中的n是 C 。
A、功指数B、旋涡指数C、均匀性指数D、时间指数2.粒度分析中常采用RR坐标来绘制粒度分布曲线。
该坐标的横坐标为颗粒尺寸,它是以 C 来分度的。
A、算术坐标B、单对数坐标C、重对数坐标D、粒度倒数的重对数坐标3.粉磨产品的颗粒分布有一定的规律性,可用RRB公式表示R=100exp[-(x/x)n]其中X为: B 。
A.均匀系数B.特征粒径C.平均粒径4.硅酸盐工厂常用的4900孔筛是指在 C 上有4900个筛孔。
A、一厘料长度B、一平方厘料面积C、一英寸长度D、一平方英寸面积5.某一粉体的粒度分布符合正态分布、利用正态概率纸绘其正态曲线,标准偏差σ= B 。
A、D50 B、D50—D84。
1C、D84。
1—D15。
91.库仑定律式中τ表示 C 。
A、终抗剪强度B、最大抗剪强度C、初抗剪强度7.破碎机常用粉碎比指标中有平均粉碎比im 和公称粉碎比in两种,二者之间的关系为 C 。
A、im >inB、im=inC、im<inD、im≈in8.颚式破碎机的主轴转速提高一倍时,其生产能力和钳角分别 B 。
A、增加和增加B、增加和降低C、增加和不变D、降低和不变4粉碎理论中,雷廷智学说即表面积理论可用以下 A 的数学表达式表示。
11.颚式破碎机的钳角一般取 A 。
A.18°~22°B.15°~18°C.22°~25°12.颚式破碎机动颚与定颚间的夹角称为钳角,减小钳角可使破碎机的 C 。
A.生产能力降低,破碎比增加B.生产能力增加,破碎比增加C.生产能力增加,破碎比减小13.衬板的类型很多,根据衬板的作用,阶梯衬板用于 A 较为适用。
A. 粗磨仓B. 细磨仓C. 粗、细磨仓.14.部分分离效率为50%时所对应的粒度,叫做 B 。
A、特征粒径B、中位径C、切割粒径D、临界粒径15.在摩尔圆与粉体层的对应关系中,一般情况下,X-Y坐标中的θ,相当于摩尔圆中 B 。
粉体工程复习大纲一、粉体的基本性质1、粒径表征方法:三轴径、统计径(定向径)和当量径。
2、粒度分布:粉体颗粒的大小在粉体颗粒群中所占的比例。
3、形状系数:形状系数是体积和固体颗粒相同的圆球外表面积与固体颗粒的外表面积之比,用来衡量实际颗粒与球形(立方体等)颗粒形状的差异程度,用k来表示。
K有三种形式:表面积形状系数、体积形状系数和比表面积形状系数。
4、粒度分析方法:①筛分析法:国际标准筛制中单位为目,目数表示筛网上1英寸()长度内的网孔数。
目数前加正号表示不能漏过该目数的网孔,加负号表示能漏过,如-270~+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。
筛析分为干筛、湿筛和干湿联合筛析法。
粒度范围≥40μm。
②显微镜法;③光散射法和消光法-激光法;④电传感法;⑤气体吸附法。
5、容积密度: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。
6、影响颗粒填充的因素:①壁效应。
壁效应与容器直径与颗粒球径比有关。
②局部填充结构(空隙率分布)。
从器壁沿径向往中心空隙率逐渐减小;当距器壁的距离与颗粒直径的比值大于5时,空隙率趋于一定值。
③物料的含水量。
④颗粒的形状。
⑤粒度大小。
颗粒很小,颗粒间团聚作用,空隙率高。
7、颗粒间的附着力——范德华力、静电力、毛细管力、磁性力和机械咬合力。
8、团聚:颗粒在气相或液相中,颗粒间的作用力远大于颗粒的重力而形成聚合状态。
团聚可以改善颗粒的流动性、避免粉尘、易于包装等。
空气中颗粒的团聚:团聚原因为范德华力、毛细管力、静电力。
液体中颗粒的团聚:团聚原因为液桥力。
9、颗粒分散的方法:分散剂调控、超声调控等。
二、粉碎1、纳米体系的基本效应:表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、量子隧道效应。
表面效应:表面活性的体现,即粒径减小,比表面积增大,表面原子数增多及表面原子配位不饱和性,导致大量的悬键和不饱和键等。
小尺寸效应:由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质(光学、电学、热学、力学)的变化。
粉体⼯程复习提纲(10级学⽣⽤)1粉体2粒度3粉碎速度4分级5混合6极限应⼒状态7间歇沉降曲线8等降颗粒9库仑粉体10渗流11混合粉碎12分离(分选)13偏析14筛⽐15浮选16粉体填充层孔隙⽔利半径17破坏包络线18中位经19易碎性20分离效率(收尘效率)21活化位或活化中⼼22附壁效应23闭塞粉碎24离⼼分离25壁摩擦⾓26流动函数27压缩28易磨性29扩散混合31机械⼒化学反应32⽓⼒输送33滑动摩擦⾓34孔隙率35主动状态36 D 7537剪切混合38固体流态化40基筛41粉体压⼒饱和现象42空隙率分布43被动状态44整体流或质量流45粒度分布46分级粒径47粉碎⽐48⾃由沉降49分离精度50沉降浓缩51内摩擦⾓52配位数分布53漏⽃流54合格率55(⾃由)沉降速度56平衡分离点57等降⽐58过滤59团结主应⼒60粉体侧压⼒系数61重⼒流动性62粉碎平衡63悬浮速度64振动强度65循环负荷率66料⽃流动因数。
67开放屈服强度68碎裂函数69重量分散度和粒度分散度70颗粒流体⼒学71粉体填充率72(静)休⽌⾓73选择函数74粉碎机械⼒化学75过粉碎76粉体容积密度77粉碎效率79残留平衡饱和度。
80变动系数81⽜顿分级效率82 单粒度体系83多粒度体系或多分散体系84液体桥85摩擦⾓86表⾯能87⽐表⾯能88⽐表⾯积89随机混合90搅拌91捏合或混练92对流混合93 标准偏差94 混合指数95造粒96喷浆造粒97流化造粒98⽐电阻99电晕100动态拱101形状指数102形状系数103易碎性系数K M简答题:1 储库内的粉体相对于漏⽃流⽽⾔,整体流具有那些优点?2 标出下列颗粒球形度⼤⼩的顺序。
1)三⾓形椭圆形2)⽴⽅体圆板3 可采⽤哪些措施达到“迅速分级”?4 ⼲式与湿式的重⼒分级中何者颗粒的沉降速度为⼤?为什么?5 ⽤分级机⽣产⼀定粒度要求的粉体时,根据产品的⽤途可以⼤体分为哪⼏类?6 ⽔平运动和垂直运动的筛⾯何者筛分效率⾼?为什么?7 材料理论强度与实际强度何者为⼤?为什么?8 球体和⽴⽅体的体积形状系数和表⾯形状系数分别是多少?9 简述旋风收尘器的⼯作原理?(根据下图说明旋风除尘器的⼯作原理。
20XX年复习资料大学复习资料专业:班级:科目老师:日期:粉体工程习题(注:红色字体为20XXXX级考试内容,此外,简答第9、20XXXX 是自己补充上去的,不是标准答案。
)一、基本概念题(共7小题,每小题3分,共21分)1.粒度分布用特定的仪器和方法反映出粉体样品中不同粒径颗粒占颗粒总量的百分数。
有频率分布和累积分布两种形式。
(1)频率分布,它表示一系列粒径区间中颗粒的百分含量。
(2)累积分布也叫积分分布,它表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。
2.粉体粉体是由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群。
3.三轴平均径以颗粒的长度、宽度、高度定义的粒度平均值称为三轴平均径。
(算法有三种:算术平均径、几何平均径和调和平均径)4.累积粒度分布简称累积分布。
单位体积空气中大于或小于某规定粒径的颗粒粒子数目或体积、质量等于颗粒的总粒子数或总体积、总质量的百分比对其不同粒径的关系。
可用此作出其粒度分布曲线图。
由于颗粒物中粒径小的粒子数目多于粒径大的粒子数目,所以多用小于规定粒径的表示法。
通常多用体积(或质量)累积分布。
体积(或质量)的累积分布可用正态概率纸作图。
5.表面效应纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸的减小而大幅度的增加,粒子的表面能及表面张力也随着增加,从而引起纳米粒子物理、化学性质的变化。
6.相对易磨性系数为了表征物料粉碎难易程度的综合影响,一般用相对易碎性系数来表示。
易碎性系数越大,物料越易粉碎。
7.喷雾热分解法将前驱体溶液(金属溶液)喷入高温气体中,立即引起溶剂的蒸发和金属盐的热分解,从而直接合成氧化物粉体的方法。
8.牛顿分级效率将某一粒度分布的粉粒用分级机进行二分,令大粒部分名为粗粒级,小粒部分为细粒级,定义合格成分的收集率与不合格成分的残留率之差称为牛顿分级效率。
9.粉尘云具有一定密度和粒度的粉尘颗粒在空气中受到重力和空气阻力和浮力相平衡时,就会悬浮或浮游在空气中而不会沉降下来,这种粉尘与空气的混合物称为粉尘云。
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(>0.5mm)、中细粉体(0.074~0.5mm)、细粉体(10~74μm)、微粉体(0.1~10 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、研究内容:制备方法、原理和工艺及设备;粉体分散,表面处理原理、方法工艺及设备;粉体性能检测与表征方法发展趋势:1. 向生命科学、环境保护、信息工程领域延伸;2. 粉体的微细化与功能化;3. 粉体的深加工与装备现代化;4. 获得均一粒径或窄粒级粉体的加工技术和设备;5. 在现有制备方法和工艺的基础上,完善或提高超微粉体粒度、粒度分布、纯度、化学组成和微结构的均匀性的调节和控制技术;6. 粉体的复合和功能化技术,无机粉体与聚合物、纳米材料的复合;7. 粉体复合技术的界面问题;8. 超微粉体特性的高效表征。
2、三大效应:表面效应:指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着粒子尺寸的减小而大幅度的增加,粒子的表面能及表面张力也随着增加,从而引起纳米粒子物理、化学性质的变化。
小尺寸效应:当纳米粒子的尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态的相干长度或与磁场穿透深度相当或更小时,晶体周期性边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近的原子密度减小,导致声、光、电、磁、热力学等特性出现异常的现象势垒:在两块导电物体之间夹一层绝缘体,若在两个导体之间加上一定的电压,通常是不会有电流从一个导体穿过绝缘层流向另一导体的宏观量子隧道效应:一些宏观物理量,如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等显示出隧道效应3、粉体的特性及产生原因:1、宽频带强吸收性:—尺寸分布效应和界面效应;2.吸收光谱的蓝移现象:—量子尺寸效应:即颗粒尺寸下降导致能隙变宽,从而导致光吸收带移向短波方向;3、电学性质:金属材料具有导电性,然而纳米微粒导电性显著下降,甚至变为绝缘体—界面高能垒;4、磁学性质:(1)超顺磁性:磁化方向不固定在一个易磁化方向,易磁化方向作无规律的变化—在小尺寸下,各向异性能减小到与热动能可比拟时,磁化方向就不再固定在一个易磁化方向,易磁化方向做无规律的变化,结果导致超顺磁性的出现——小尺寸效应(各向异性能);(2)高矫顽力:消除余磁所需外加的反向磁场——小尺寸效应(单畴临界尺寸);5、热学性质:(1)熔点显著降低(2)烧结温度比常规粉体显著降低——所谓烧结温度是指把粉末先用高压压制成形,然后在低于熔点的温度下使粉末互相结合成块,密度接近常规材料的最低加热温度。
熔点降低、烧结温度降低等热学性质的显著变化来源于超微粉体的表面效应。
6、催化性质:超微粉体显著的表面效应(比表面积大、表面原子数多、表面活性中心多)决定了超微粉体具有良好的催化活性和催化反应选择性。
7、力学性质:(1)超塑性——在一定盈利拉伸时,产生极大的伸长量其△L/L≥100%(2)超延展性;8、超微分散体溶液性质:当可见光束通过胶体时,在入射光侧面观察到明亮的光路的现象称为丁达尔现象或丁达尔效应。
——胶粒直径大小与可见光的波长(400-700nm)相近,胶粒就会对光产生散射作用;而溶液分散质的粒子的直径小于1纳米,太小,不发生散射。
超微粒子Brown(布朗)运动与扩散;超微粒子的沉降;超微颗粒流变性(非牛顿流体)4、超微粉体的制备方法:机械粉碎法(1)旋转筒式球磨机(2)搅拌球磨机(3)砂磨机(4)行星球磨机(5)胶体磨(6)气流磨;气相合成法1)物理气相合成2)化学气相合成3)超微粒子膜气相合成;液相合成法1)沉淀法2)溶剂蒸发法3)醇盐水解法4)溶胶-凝胶法5)水热合成法6)非水溶液反应法5、机械粉碎法:粉碎Comminution:在外力作用下使大块物料变成小块物料的过程。
它是用外力( 包括人力、机械力、电力、化学能、原子能或其他方法等)施加于被破碎的物料上,克服物料分子间的内聚力,使大块物料分裂成若干小块,最终分裂成细粉的过程。
分类依据:使用粉碎设备施力方式及产物粒度特征差异。
常见的机械能破碎方法(a)压碎:在两个坚硬表面之间挤压物料(b)劈碎:采用刃口破碎机械强度较小的物料(c)剪切摩擦:在两个坚硬表面之间碾碎物料(d)冲击破碎:有重力冲击和动冲击6、机械粉碎法的实质和理论基础机械粉碎法的实质就是利用动能来破坏材料的内结合力,使材料分裂产生新界面。
机械粉碎法的重要理论基础——机械力化学。
物料颗粒受机械力作用而被粉碎时,还会发生物质结构及表面物理化学性质的变化,这种因机械载荷作用导致颗粒晶体结构和物理化学性质的变化称为机械力化学。
7、机械粉碎法的特点①工艺简单、产量大、成本低;②产品粒度范围较宽,一般要应用精细分级技术才能得到全部小于或部分(97%)小于1um 的超微粉体;③存在研磨介质和磨机内衬对物料的“夹杂”或“污染”问题;④长时间的机械能作用导致物料发生一定程度的机械力化学反应,颗粒结构变化,如表面结构自发地重组,形成非晶态结构或重结晶;⑤颗粒表面物理化学性质变化,如表面电性、物理与化学吸附、溶解性、分散与团聚性质;⑥在局部受反复应力作用区域产生化学反应,如由一种物质转变为另一种物质,外来离子进入晶体结构中引起原物料中化学组成变化。
8、固体物料在机械力作用下的一般粉碎过程是:裂纹形成→裂纹扩展→断裂粉碎。
9、粉碎能耗理论:(1)表面积假说(适合微粉碎和超微粉碎):粉碎消耗功率与表面积成正比,与产品粒度成反比。
(2)体积假说(适合于粗中粉碎):外力作用下,物体先发生弹性变形,当外力超过其强度极限时发生破裂,故破碎所需的功与体积大小有关。
(3)裂纹假说(适合于两者之间1-100 mm):破碎时外力首先使物料在局部发生变形,一旦局部变形超过临界点则产生裂口,裂口的形成释放了物料内的变形能,使裂纹扩展为新的表面。
输入的能量一部分转化为新生表面积的表面能,与表面积成正比;另一部分变形能因分子摩擦转化为热能而耗散,与体积成正比。
所以,粉碎所需有效能量与体积和表面积的几何平均值成正比。
9、粉碎设备:按照使用的粒度范围可将破碎设备分为破碎机与磨碎机两大类。
两者根本区别:(1)破碎机的破碎部件在工作中不直接接触,破碎面之间总有一间隙,破碎物料就夹在这些间隙中;而磨碎机的工作部件( 或介质)相互接触,工作时可能被物料隔开。
(2)破碎机比磨碎机的产物粒度大。
破碎机可按工作原理和结构特征划分为:(1)颚式破碎机(2)圆锥破碎机(3)辊式破碎机(4)冲击式破碎机。
复杂摆动颚式破碎机工作原理(1)飞轮带动偏心轴转动,由于偏心轴的偏心作用,悬挂在下边的可动颚板在肘板制约下,相对于固定颚板往复地摆动,当可动颚板靠近固定颚板时,物料被破碎。
(2)破碎过程中,当可动颗被推向前方时,拉杆未端弹簧即被压缩,由于弹簧企图恢复原状,因此可以帮助可动颚板后退至原来位置。
10、圆锥式破碎机与旋回破碎机区别(1)旋回破碎机两个圆锥形状都是急倾斜的,可动锥是正立截头圆锥,固定锥是倒立截头圆锥,这主要是为了增大给料口。
圆锥破碎机两个圆锥均为缓倾斜正立截头圆锥,且锥体间具有一定长度的平行碎料区,这是为了控制产品粒度。
因为圆锥破碎机的设计是以破碎产品质量和生产能力作为首要考虑因素。
(2)旋回破碎机的可动锥悬挂在机器上部的栋梁上,圆锥破碎机的可动锥支承在下部的球面轴承上。
(3)旋回破碎机利用可动锥的上升或下降调整给料口的大小,圆锥破碎机则通过调节固定锥(调节环)的高度位置来实现排料品宽度的调整。
11、颚式破碎机与旋回破碎机比较颚式破碎机优点:结构简单、高度小,质量小,维修方便,不易堵塞,工作可靠。
缺点:生产能力低,要求均匀给料,需配备给料机,产品粒度不均匀。
旋回破碎机优点:破碎腔深度大,工作连续,生产能力大,单位电耗低,且工作较平稳,可以挤满给料,无需设置料仓和给料机,产品粒度均匀。
缺点:机身较高,要求厂房高度增大,构造复杂,质量较大,安装、维修较复杂,不适合破碎潮湿和粘性物料。
12、冲击式破碎机分类:锤式破碎机hammer mill 和反击式破碎机impact mill。
工作原理:冲击式破碎机有一个高速旋转的转子,上面装有冲击锤。
当物料进入破碎机后,被高速旋转的锤子击碎或从高速旋转的转子获得能量,高速抛向破碎机壁或特设的硬板而被击碎。
应用:适合于破碎脆性软物料。
13、锤式破碎机利用高速回转锤子的打击作用而进行破碎。
工作时,铰接的锤头高速回转,对给入的大块物料进行打击,并使其抛向机体内壁的承击板上,在承击板上物料进一步冲击破碎后,落到下向的蓖条上,粒度合格的产物从蓖条缝隙中排出,蓖条上的物料继续被锤头打击、挤压或研磨,直至全部透过蓖条为止。
应用:适用于破碎脆性物料,可将矿石破碎到3-13 mm,并保证产物中不混入过大粒度颗粒,选矿厂中多用于中矿的中碎和细碎。
14、反击式破碎机与锤式破碎机主要区别(1)反击式破碎机有反击板和较大的破碎角.物料的破碎不仅靠锤头的冲击,更主要的是利用物料与反击板或料与物料之间的反复冲击;(2)反击式破碎机的锤头固定地安装在转子上,破碎时能充分利用整个转的能量,有利于破碎大块物料;(3)反击式破碎机底部没有蓖条,产物粒度由反击板与锤头间的间隙决定能避免破碎湿物料时堵塞蓖条现象。
15、反击式破碎机的应用优点:(1)破碎比大,一般为30-40,最大可达150,而一般破碎机的破碎比最大不过10,因此,可以简化流程,节省投资和管理费用;(2)由于一般矿石抗冲击强度比抗压强度小十几倍,当矿石受到打击板高速旋转的冲击作用和多次打击后,沿着节理界面和组织脆弱的地方首先被击裂,因此破效率高,能耗低;(3)由于这种破碎机是利用动能破碎物料的,每颗(块)物料的动能与质量成正比,因此,在破碎过程中,大颗(块)受到较大程度的破碎,而小块(颗)物料一定条件下可能不被破碎,故产品粒度均匀;(4)在冲击破碎过程中,有用矿物与脉石首先沿着节理面破裂,有利于有用矿物单体解离和选择性破碎;(5)特别适合破碎脆性、纤维性和中硬以下物性,故在非金属矿提取中应用广泛。
缺点:(1)破碎硬物料时,打击板和反击板的磨损大,故在硬度大的金属矿山应用较少;(2)由于高速转动且靠冲击破碎物料,要求零件加工精度高。
16、磨矿机工作原理:在磨矿过程中,磨矿机以一定转速旋转,处在筒体内的研磨介质由于旋转时产生离心力,致使它与简体之间产生一定摩擦力。
摩擦力使研磨介质随着筒体旋转,并到达一定的高度。
(1)研磨介质自身重力(实际上是重力的向心分力)大于离心力时,研磨介质就脱离筒体抛射下落,从而击碎矿石。
(2)在磨矿机转动过程中,研磨介质还会有滑动现象,对矿石产生研磨作用。
17、振动粉磨机的工作原理:电动机——主轴快速旋转——偏心重旋转(离心惯性力)——筒体高频低振幅振动——剧烈的抛射冲击作用和研磨作用——粉碎物料。
研磨介质:根据工艺需要选择钢球、钢棒、小圆柱体、氧化铝球等。
应用:振动粉磨机用于物料的细磨与超细磨,其粉碎细度可达几微米。
目前,在粉末冶金、化工、煤炭等工业部门得到应用。