第一篇：粉體材料科學與工程專業

粉體材料科學與工程專業

專業簡介

學科：工學

門類：材料類

專業名稱：粉體材料科學與工程專業

粉體材料科學與工程專業主要培養從事新型高新能新材料科學研究、技術開發，工藝設計，材料加工制備、性能檢測和生產經營管理的高級專門人才，涉及的學科知識和產業背景包括納米技術、精細陶瓷、金屬與合金材料、高分子材料，航天航空材料、艦船材料、高溫合金、硬質合金、醫用生物材料、能源材料、磁性材料、隱身吸波材料、環境過濾材料等其它功能材料。

主要課程：物理冶金基礎、粉體工程、粉體固結原理與技術、納米材料學等。

修業年限：4年。

授予學位：工學學士學位。

專業就業狀況

畢業生可到科研院(所)、高等院校、國防軍工及其他產業部門從事納米材料、信息材料、生物材料、軍用新材料等新型粉體材料的科研、設計、開發、生產、教學、管理等工作。

院校分布部分

中南大學。

第二篇：粉體科學與工程基礎

第一章

2．什么是超微粉體的表面效應和量子尺寸效應？

答：前者指：隨著尺寸的減小，表面原子數量占顆粒總原子數量的比例增加，而表面原子因一側失去最鄰近原子的成鍵力，引起表面原子的擾動，使得表面原子和近表面原子距離較體內原子大，并產生“再構”現象。這種再構會改變表面及近表面區的對稱性，并影響所有對結構敏感的性質。同時隨著尺寸的減小，顆粒比表面積和表面能增加，使得顆粒表面的活性大大提高，由此產生所謂超細粉體的表面效應。

后者指：當顆粒尺寸減小到某一值時，金屬費米能級附近，相鄰的電子能級由準連續態變為離散態的現象。

第二章

1．單顆粒的粒徑度量主要有哪幾種？各自的物理意義是什么？

答： 軸徑是指：以顆粒某些特征線段，通過某種平均方式，來表征單顆粒的尺寸大小。

球當量徑是指：用與顆粒具有相同特征參量的球體直徑來表征單顆粒的尺寸大小。

圓當量徑是指：用于顆粒具有相同投影特征參量的圓直徑來表征單顆粒的尺寸大小。

定向徑是指：在以光鏡進行顆粒形貌圖像的粒度分析中，對所統計的顆粒尺寸度量，均與某一方向平行，且以某種規定的方式獲取每個顆粒的線性尺寸，作為單顆粒的粒徑。

2．粉體分布方程的主要形式有哪幾種？各自使用的范圍是什么？ 答：（1）.正態分布，某些氣溶膠和沉淀法制備的粉體，起個數分布近似符合這種分布。（2）.對數正態分布，大多數粉體，尤其是粉碎法制備的粉體較為符合對數正態分布器頻度曲線是不對稱的，曲線峰值偏向小粒徑一側。

（3）.Rosin-Rammler分布，對于粉體產品或粉塵，特別在硅酸鹽工業中，如煤粉、水泥粉碎產品較好的符合該分布。

（4）.Gates-Gaudin-Schumann分布，對于某些粉碎產品，如顎式破碎機、輥式破碎機和棒磨機等粉碎產品較好的符合該分布。4.顆粒形狀影響粉體哪些重要的性質？

答：顆粒形狀影響粉體的比表面積、流動性、堆積性、附著性、流體透過阻力、化學反應活性和填充材料的增強、增韌性等。

7．在粉體的比表面積定義中，粉體顆粒的總表面積指的是什么面積？

答：指的是顆粒輪廓表面積與呈開放狀態的顆粒內部空隙、裂縫表面積之和。

第三章

1．影響顆粒堆積結構的主要因素有哪些？

答：第一類涉及顆粒本身的集合特性，如顆粒大小、粒度分布及顆粒形狀；第二類涉及顆粒間作用力和顆粒堆積條件，如顆粒間接觸點作用力形式、堆積空間的形狀與大小和外力施加方式與強度等條件。

4．如何理解粗、細二組元混合顆粒堆積理論對致密堆積的指導意義？ 答：（1）當組分接近百分之百為粗顆粒時，堆積體的表觀體積由粗顆粒決定，細顆粒作為填充進入粗顆粒的空隙中，細顆粒不占有堆積表觀體積；

（2）當組分接近百分之百為細顆粒時，細顆粒形成空隙并堆積在粗顆粒周圍，堆積體的表觀體積為細顆粒的表觀體積和粗顆粒的體積之和。

6．粉體致密堆積的經驗有哪些？

答：（1）用單一粒徑尺寸的顆粒，不能滿足致密堆積對顆粒級配的要求；

（2）采用多組分且組分粒徑尺寸相差較大的顆粒，可較好的滿足致密堆積對粒度與級配的要求；

（3）細顆粒數量應足夠填充堆積體的空隙，兩組分時，粗、細數量比例約為7：3；三組分時，粗、中、細顆粒數量比例約為7：1：2時，相對而言，可更好的滿足致密堆積對粒度與級配的要求。

（4）在可能的條件下，適當增大臨界顆粒（粗顆粒）尺寸，可較好地滿足致密堆積對粒度與級配的要求。

第四章

1.顆粒間的內聚力有哪些？

答：范德華力Fv 靜電吸引力Fe 液體橋聯力Flb 固體橋聯力Fsb。

2.為什么說分子間作用是短程力，對顆粒間的分子作用力是長程力？

答：對于塊狀固質，范德華力是短程力，但是，對由于極大量分子集合體構成的體系—顆粒來說，這種分子力隨著顆粒間距離的增大其衰減程度明顯變緩。這是由于尺寸微小且相對分散的顆粒，分別集合了大量分子，使分子間作用力形成協同作用效果。因此，對顆粒來說，范德華力可在表面最短距離l約100nm范圍內起作用，而通常認為，固體緊密接觸時表面距離可達l=0.4nm，所以，顆粒間的范德華力是不能忽視的。8.粉體層開放屈服強度的概念是什么？如何獲取粉體層開放屈服強度？

答：在一壁面勿摩擦的理想圓柱型筒體內裝入粉體，并在粉體層表面施加一密實壓應力使粉體具有一定的密實強度。取下筒體，在側壁勿任何約束力作用的情況下，若已成型的粉體能承受某一最大壓應力而不潰塌，則表明粉體具有與最大壓應力相等的密實強度。這一強度稱為粉體層開放屈服強度。

粉體層開放屈服強度可通過粉體層屈服軌跡和莫爾圓獲得。做一與屈服軌跡相切的莫爾圓，該圓與σ軸的交點即為粉體層開放屈服強度。

9.粉體流動函數的概念是什么？與粉體流動性之間關系如何？

答：粉體流動函數FF定義為FF=σ1/fc。在一定密實應力σ1作用下，開放屈服強度fc小的粉體，FF值較大，即流動性好。當fc為0時，FF趨近與無窮大。粉體能完全自由流動。

第五章

2.流體對顆粒的運動阻力由哪兩部分組成？阻力系數與顆粒雷諾數之間的關系？ 答：由粘性阻力和慣性阻力組成。阻力系數C=f（Rep）

第六章

3.顆粒的晶格比熱容隨顆粒尺寸變化的機理是什么？

答：德拜比熱容理論認為：當溫度較高時，晶體比熱容基本不隨溫度變化，當溫度低于

433德拜溫度時，晶格比熱容和德拜溫度的比值有以下關系： Cv=12π RT/5ΘD 5.光波在顆粒分散體系中的散射機理是什么？ 答：瑞利散射 米氏散射 夫瑯禾費散射

7.顆粒的光吸收機理是什么？光吸收現象有何應用意義？

答：機理：由于光傳播時的交變電磁場與顆粒的分子相互作用，使顆粒分子中的電子出現受迫振動，而維持電子振動所消耗的能量，變為其他形式的能量而耗散掉。

應用：光照吸收材料用于電鏡、核磁共振、波普儀和太陽能利用，還可以防止紅外線、防雷達的隱身材料等。其中金的超微顆粒，不僅吸光率高，而且其在可見光至紅外線區域內，光的吸收率不隨波長而變化，因此可作為紅外傳感材料。

第七章

2．顆粒表面活性位與顆粒表面幾何形狀之間的關系是什么？

答：隨著顆粒尺寸的減小，完整晶面在顆粒總表面上所占的比例減小，鍵力不飽和的質點占全部質點的比例增多，從而大大提高了顆粒的表面活性。顆粒表面活性取決于兩個因素：其一，比表面積大小，其二，斷裂面的集合形狀。

6．顆粒在溶劑中對高分子表面活性劑的吸附建有哪幾種主要類型？吸附特點是什么？ 答：（1）氫鍵.鍵合是非離子型高分子表面活性劑在鱷梨表面吸附的主要原因.（2）共價鍵.高分子表面活性劑與顆粒表面生成配位鍵.（3）疏水鍵.高分子表面活性劑的疏水基可與非極性表面發生疏水鍵合作用而產生吸附.（4）經典作用.荷電表面與高分子表面活性離子，通過靜電作用吸附在顆粒表面.9.粉體的聚凝有哪幾種類型？ 答：聚集；凝結；絮凝；團聚 11.粉體在空氣中的分散措施有那些？ 答：干燥分散；機械分散；表面改性分散

12.粉體在液體中的顆粒間作用力主要有哪幾種？這些力的特性是什么？

答：（1）范德華力，粉體在液體中的顆粒間作用力考慮由于存在著不能忽視的液體分子對顆粒分子的作用，而導致的對顆粒與顆粒之間分子作用力的影響.（2）雙電層靜電作用力，（3）空間位組作用，當顆粒表面吸附有高分子表面活性劑時，在顆粒與顆粒相互接近過程中，吸附層將產生一種所謂“空間作用”.（4）溶劑化膜作用，當顆粒表面吸附有陽離子或親水基團的有機物，或由于顆粒表面極性區域對其周圍溶劑分子的極化作用，在顆粒表面會形成具有一定機械強度的溶劑化膜.14.顆粒在溶液中的雙電層靜電作用與顆粒表面電位ζ之間的關系是什么？

答：對同質顆粒，恒為排斥力，且當表面電位大于30mV時，雙電層靜電作用力要大于范德華吸引力，故可作為一種使顆粒分散的措施.對異質顆粒，根據顆粒所負電性，則有可能為吸引力.15.粉體在液體中吸附高分子表面活性劑時有哪兩種空間形式，形成空間位阻的條件是什么？

答：吸附高分子表面活性劑層致密時，空間作用為壓縮排斥力，吸附高分子表面活性劑層稀松時，空間作用為穿插鏈接作用.3

16.什么是溶劑化膜作用？與顆粒表面的極性關系是什么？

答：當顆粒表面吸附有陽離子或親水基團的有機物，或由于顆粒表面極性區域對其周圍溶劑分子的極化作用，在顆粒表面會形成具有一定機械強度的溶劑化膜.視顆粒表面的極性的差異程度不同.水對極性表面顆粒為排斥力，對非極性表面顆粒為吸引力.17.粉體在液體中的分散調控措施有那些？其作用原理是什么？ 答：介質調控；分散劑調控；機械調控

（1）潤濕原則.顆粒必須被液體介質潤濕。以使顆粒能很好的浸沒在液體介質中.（2）表面力原則.顆粒間的總表面力必須是一個較大的正值，以使顆粒間有足夠強的相互排斥作用，防止顆粒間相互接觸并產生凝聚.第八章

1.粉碎機械力化學效應對粉體性質可能發生的變化分為哪幾類？ 答：物理變化；結晶態變化；化學變化

2.粉碎平衡的概念是什么？產生粉碎平衡的原因是什么？

答：粉碎過程中，顆粒尺寸的減小過程與微細顆粒的聚結過程的平衡，稱為粉碎平衡.產生原因：（1）微細顆粒間的相互作用力有范德華力、靜電力、液橋力，以及機械壓力致使顆粒聚結.（2）粉碎過程中，隨著顆粒尺寸的減小，顆粒的宏觀晶體缺陷和裂紋的數量大大減小，使得顆粒尺寸難以進一步減小.（3）根據粉碎機理分析，顆粒碎裂面的擴展所需的能量，幾乎全部來自于應力場中貯存的彈性形變能.習題6 某粉狀物料的真密度為3000kg/m3，當該粉料以孔隙率??0.4的狀態堆積時，求其表觀密度？

解：由ε=1-ρa/ρp 故ρa=（1-ε）ρp =（1-0.4）*3000 =1800kg/m3習題10 密度為2650kg/m3的石英顆粒在水中自然沉降，當水的粘度為1.005×10-3Pa·S，密度為1000kg/m3時，若要使顆粒在層流區內沉降，其最大Stokes粒徑為多少？若該顆粒在空氣中沉降，其最大Stokes粒徑又為多少？空氣密度1.225kg/m3，粘度為18.1×10Pa·S。-6

1.解：當stokes粒徑最大時，即Dp最大

則Rep取最大，即Rep=1 ∴Rep=Dpu???1 ①

又∵ u=Dp2(?p??)g18? ②

18?2 聯立①②得，Dp=3

(?p??)?g 當顆粒在水中自然沉降：

18?2 最大stokes粒徑Dp=3

(?p??)?g =1.04*10-4m 當顆粒在空氣中自然沉降：

18?2 Dp=3

(?p??)?g =5.70*10-5m

第三篇：粉體工程習題

粉體工程思考題

1、粒度為－200目25.6%的物料，經磨礦2分鐘后粒度變為－200目50.8%，磨礦3分鐘后粒度變為－200目62.5%，求出磨礦動力學方程并估算磨礦4分鐘和5分鐘后的物料細度

2、一篩孔尺寸為1mm的振動篩，當處理量Q＝20t/h時，其篩上物料的羅遜粒度特征－0.2x0.8方程為R=100e，篩下物料的高登粒度特征方程為Y=100X。已知入篩原料中小于篩孔尺寸的物料含量為70.2%，求此時振動篩的篩分效率E及篩下物料的平均粒度。當Q提高到40t/h時，預計E為多少？

3、粒度特征方程式的用途有哪些？已知某1.2mm的篩下物料其羅遜粒度特征方程式為-3xR=100e(n=1,b=3):（1）求0.6mm物料的負累積產和0.3mm物料的正累積產。（2）計算物料的平均直徑。

4、如圖所示的磨礦流程中，已測得分級機溢流、給料和排料中小于0.074mm粒級的含量分別為β＝76%、α＝57%和θ＝38%，求磨機的循環負荷。

5、如何確定顎式破碎機電動機的轉速？

答案：假定動鄂做平行移動、礦石自由下落、不計摩擦阻力，對簡擺式破碎機，偏心軸每轉一轉，動顎就往復擺動一次。前半轉為破碎礦石的工作行程，后半轉為排出礦石的空行程。實驗表明排礦時間實際只相當于偏心軸轉1/4轉的時間。即t =60/4n =15/n（秒）在t時間內已破碎礦石下落高度

6、如何確定拋落運動磨機適宜的轉速率，實際生產中磨機轉速率的范圍是多少？ 答案：在拋落式工作的磨機中，使鋼球具有最大落下高度的轉速為最適宜的轉速，此時鋼球沖擊動能最大。222鋼球作拋落運動落下的高度：H =4.5Rsinαcosα對H求極值 4.5Rsinα(2cosα－sinα)= 0，得α=54o441，由此磨機轉速n有兩種方法：

1、最外層脫離角求n，n=32/D0.5 2.用球荷回轉半徑與脫離角的關系推算n:n=37.3/D0.5 其中臨界轉速nc=42.4/D0.5

轉速率為n/nc

7、簡述扁平式氣流粉碎機的粉碎及自行分級原理。

答案：粉碎原理：氣流粉碎機是沖擊式粉碎機，它以沖擊粉碎為主。高速氣流賦予顆粒以極高的速度，使它們互相碰撞，或與固定板及粉碎機內壁沖擊碰撞。自行分級原理：把已粉碎的物料，按其大小進行分級，不僅分級細度很細，而且效率也很高，使粒度分布狹窄。這種不需外量分有器的性能，稱自行分級性能。在離心力場的任一位置的顆粒上同時受到兩個作用力。（a）離心力

（b）粘性阻力

當d較大時顆粒朝粉碎區運動；當d較小時顆粒朝中心收集區運動；這就是自行分級的原理。

8、簡述粉碎助劑的作用機理。

答案：目前主要有兩種觀點：分別由列賓捷爾和克蘭帕爾提出。

（1）表面化學吸附效應：助劑吸附降低表面能或引起表面晶格位錯產生缺陷，促進裂紋的產生和擴展，從而降低物料的強度或硬度。（2）流變學分散效應：助劑可改變表面電性，促進顆粒分散，阻止物料粒子粘附和凝聚，從而改變料漿流變學性質，提高料漿流動性。對整個粉碎工藝過程，兩種機理同時存在，相互統一，只是不同條件下主次不同。

9、簡述深冷粉碎技術的基本思想。

答案：即利用物料的低溫脆性進行粉碎。以液氮或液化天然氣作冷卻劑，在物料粉碎之前或在物料粉碎過程中將其冷卻，使物料呈現脆性，然后，用振動磨機，沖擊式粉碎機或其他粉碎機將物料粉碎，從而節省粉碎能耗提高粉碎效率。

10、簡述物料粒度的表征方法。

答案：

1、單顆粒的粒度表示法，對于大多數情況中的非球形單顆粒，可由該顆粒不同方向上的不同尺寸按照一定的計算方法加以平均，得到單顆粒的平均直徑，或是以在同一物理現象中與之有相同效果的球形顆粒直徑來表示，即等效粒徑，或叫當量徑。（計算三軸算術平均值、三軸調和平均徑和三軸幾何平均徑；或者等體積球當量徑、等表面積球當量徑法）2.混合物料的粒度表示方法，一般用顆粒群的平均直徑來表示粉體的粒度。用n層篩子將混合物料分成（ｎ＋１）個粒度很窄的級別，每個級別分別用其上下層篩子的篩孔尺寸表示該粒級的粒度上下限再根據測得各窄級別物料的重量百分數求平均直徑。

11、簡述自定中心振動篩與慣性振動篩的主要區別。

12、簡述引起過粉碎的原因及危害。答案：產生過粉碎的原因：（1）粉碎細度超過最值粒度；（2）所選擇的設備與礦石性質不適應，易將礦石泥化；（3）操作條件設有控制好；（4）粉碎流程結構不合理。過粉碎的危害：（1）微細粒較多影響分選精度，精礦品位和回收率都差；（2）設備處理能力降低，磨損增大；（3）無益能耗增大。

13、簡述泰勒標準篩和國際標準篩的基本特征。

答案：

1、泰勒標準篩——有兩個篩序（基本和附加）特點：（1）篩號=網目=篩孔數目/1英寸（2.54cm）長度；（2）基本序列：篩比為 =1.414；（3）附加序列：篩比為2^0.5=1.19；（4）基篩為200目的篩子，篩孔尺寸0.074mm 2.國際標準篩：（1）以1mm篩子為基篩;（2）10^0.1 =1.259為篩比的等比系列篩(3)更加精密的篩分還要插入附加篩比。

14、闡述球磨機、棒磨機和自磨機的性能及用途。

答案：球磨機：應用范圍廣，無論是何種礦石、粗磨還是細磨都可采用；結構簡單；排礦速度快、過粉碎嚴重；產品粒度相對較粗。棒磨機：（1）棒磨介質是鋼棒，介質之間為線接觸，磨碎作用具有選擇性，有篩分作用，因而產物粒度比球磨均勻，開路磨礦的棒磨產品粒度特性幾乎和閉路工作的球磨產品一樣；（2）棒磨機屬粗磨設備，生產率比球磨機低5%～15%；（3）主要用于非金屬礦和稀有金屬礦（如鎢礦）的重磁選廠，以保護某些礦物的天然晶體結構，減少過粉碎，主要用作一段磨礦，也可代替短頭圓錐破碎機作細碎。自磨機：（1）磨碎比大，可達300~400，一段自磨流程可取代中碎、細碎及粗磨三段作業。（2）流程短（3）降低鋼材消耗量。（4）減輕泥化和鐵質污染。但是，（1）生產率低，單位容積生產率比球（棒）磨機低30%~50%。（2）電耗高10%~20%，磨礦效率低，作業效率低8%~10%，因此在應用上一般在大型選廠才有經濟優勢，現在主要用于分選鐵礦。

15、闡述顎式破碎機、旋回破碎機和園錐破碎機的性能及用途。

答案：顎式破碎機：構造簡單，工作可靠，制造容易，維修方便適合用于處理堅硬或中硬礦石的粗碎和中碎，中小型選廠和礦石粘性大時宜用顎式；旋回破碎機：單位電耗低（50%）啟動容易，工作平穩一般用于大型選礦廠粗碎，與顎式破碎機相比，旋回的投資大，生產成本低。園錐破碎機：電耗低、啟動容易、工作平穩，其中，標準型用于中碎；短頭型用于細碎； 中間型用于中或細碎。

16、闡述超細粉碎過程的物理化學現象，舉例說明其應用。

答案：在超細粉碎過程中，隨著粒度便細，物質表面能增加，吸附能力和反應活性增強，溶解速度提高。新生表面上還會引起物質結構的變化，伴隨有化學的和熱的效應。

17、闡述三個破碎功耗學說的基本思想。

答案：

1、面積學說——（雷廷格學說）理論實質：輸入功轉化為新生表面積上的表面能。面積學說較準。因此適用于全過程。

2、體積學說——（吉爾皮切夫學說）理論實質：輸入功轉化為變形能，變形至極限物體被破壞。即：dA2 = K2dV。適用于粗碎。

3、裂縫學說——（邦德學說）理論實質：輸入功轉化為變形能，變形至極限產生裂縫，進而形成斷面，之后輸入功部分轉化為新生表面上的表面能，其余成為熱能損失。因此應等量考慮變形能和表面能兩項。適用于粗碎與細碎之間的較寬范圍

18闡述影響磨機中鋼球運動狀態的因素及鋼球在不同運動狀態下的磨礦機理。

答案：鋼球的運動可歸納為三種典型狀態，這取決于磨機轉速和球荷（裝球率）。

1、瀉落式，以磨剝作用磨礦，適于細粒磨礦。

2、拋落式，礦石在園運動區受鋼球的磨剝作用，在底腳區受強烈的沖擊作用，適于粗粒級磨礦。

3、離心式當磨機轉速超過某一臨界值時無磨礦作用。

19、粉碎機施力分哪幾類？應用中要注意哪些問題？

（1）硬礦石宜用彎折配合沖擊；（2）脆性礦石彎折和劈開較有利；（3）韌性和粘性物料，采用磨剝方式為好。

20、螺旋分級機分為哪幾類，每一類的特征是什么，分別有什么用途？

答案：螺旋分級機（國內選廠常用）是最常用的分級設備，可分為高堰式，低堰式和沉沒式三種；根據螺旋數目，又可分為單螺旋和雙螺旋分級機。（1）高堰式——適于分離出0.15～0.2mm粒級（－0.074mm50～60%），通常用于一段磨礦與磨機配合，溢流堰比下端軸承高，但低于下端螺旋的上邊緣。（2）沉沒式——分級面積大，利于分出0.15mm以下粒級（－0.074mm70～85%），常用于二段磨礦的分級，其下端螺旋有4～5圈全浸在礦漿中。（3）低堰式——分級面積小，只能用來洗礦或脫水，現已不采用。其溢流低于下端軸承中心。

21、比較說明等園截面、變園截面和雙循環管式氣流粉碎機的特點。

答案：等園截面：特點：幾何形狀規整，容易制造；應用：規格用循環管內徑表示，粉碎石墨等，粉碎工質在強，生產能力，粒度。變園截面： 特點：a.分級區細粒出品處安裝向葉窗憤性分級，使內層細粒通過時，相對較粗的顆粒被彈回；b.噴嘴安裝位置正好使噴氣流軸線與粉碎；c.粉碎室內腔橫截面不是真正的園，各處截面也不相等，粉碎區和分級區的弧形部分也是園周的一部分，曲率半徑為變徑的，上開管截面大，顆粒減速上升，進入分級區時截面小又能加速，產生更大的離心力場，獲得更精細的分級。應用范圍廣，適合各種物料粉碎.雙循環管式：特點：對噴式迎面沖擊粉碎，粉碎強度大，能量利用率高，消除了進入分區級的“沖擊壁”，減少了內壁沖擊磨損，生產能力大。

22、氣流沖擊式粉碎機和機械式粉碎機各有何特點.答案：氣流沖擊式粉碎機的優點：（1）粉碎強度大，產品微細，顆粒規整，表面光滑；（2）產品粒度較均勻，粒度分布較狹窄，單顆粒成分多；（3）成品純度商，因無任何轉動部件；（4）應用范圍廣，能粉碎極堅硬的物料，高純、層狀、熱敏性易燃、易爆物料；（5）設備結構簡單，沒有運動部件，易維修拆卸、清理可進行無菌作業；（6）能量利用率高，可達2~10%，而球磨機僅為 0.6%。缺點：（1）輔助設備多，一次性投資大；（2）影響工況因素多，難以穩定操作；（3）粉碎成本較高（應用于附加值較高物料的粉碎）；（4）粉碎系統易去堵塞，出現例料現象，噴出大量粉墨，惡化環境；（5）噪音較大。

機械式粉碎機：給礦量（充填率）給礦量大，產品粒度變粗；不同尺寸的介質配合使用有利于提高粉碎效果；粉碎強度不如氣流粉碎機大。

23、畫出選礦生產中的常見的破碎篩分流程，并例舉幾個生產實例，說明不同流程的特點。（1）預先篩分：破碎前篩除小于排礦口的物料，減輕破碎負荷。（2）檢查篩分：篩除破碎后產品中大于排礦口的物料。（3）預先檢查篩分：同時篩除破碎前小于排礦口的物料和破碎后產品中大于排礦口的物料。

24、試說明球磨機鋼球裝球率、球荷直徑及配比對磨礦效果的影響。

答案：鋼球裝球率：由于磨機轉速的限制，裝球率過高磨機中部的鋼球機會不動，因此會造成有效的鋼球運動率很低，功率消耗增大，效果不佳；過低也達不到生產要求。

球荷直徑及配比：要保證足夠高的單體解離，需要鋼球對礦石進行選擇性的解離，而且礦石的性質也直接決定著鋼球的尺寸要求，所以一般大小鋼球混合使用，具體的尺寸配比將直接影響不同粒級礦物的磨剝效果（及單體解離率）和過粉碎率進而影響磨機的磨礦效率。

25、自磨機從結構上是如何增大被磨物料間的沖擊力、避免物料在筒體內偏析的？ 答案：a.筒體直徑D大，長度短（D/L≈3），以保證礦塊能提升到一定高度下落時的沖擊磨碎力和不發生軸向偏析現象（大→給，小→排）。b.端蓋設有兩圈三角斷面波峰襯板，能磨碎礦石、抑制偏析。c.筒體鋪有丁字形提升襯板，將物料提升到一定高度。

26、闡述宏觀與微觀比表面積的差異與表征方法。

答案：宏觀比表面積——總表面積與質量之比。表征方法：

1、測定物料的平均粒度

2、計算物料的宏觀比表面積。微觀比表面積的表征方法——BET氣相吸附法

27、舉例說明超細粉碎過程中機械化學反應對被粉碎物料性質的影響。答案：固相反應：石英和方解石混合粉碎生成硅酸鈣。氣相反應：食鹽粉碎時產生氯氣，碳酸鹽礦物釋放CO2。

外來離子作用：Al3+ 和Mg2+ 進入高嶺土晶體成為鑲嵌結構，增加了堆積密度。超細粉碎過程中顆粒微細化，比表面積增大，表面能增加。表面性質發生變化：（1）表面形成無定型氧化膜。（2）形成氫氧化物層。（3）磨礦介質與表面作用形成硅膠干擾層，使新生表面鍵場飽和。礦物構造結晶的變化：（1）礦物結構發生不規則變形。（2）型位錯。（3）產生非結晶態物質。（4）產生無定型物質和晶格畸變。其它結晶性結構的變化：（1）引起物料結構多種形式間的轉移，黃色氧化鉛→赤色，斜方晶系→正方晶系。（2）有機物從穩定性→不穩定性。

28、闡述礦石的可碎性與其化學結構的關系，如何測定礦石的可磨度？

第四篇：粉體工程總結

第一章 顆粒幾何形態特性

1.粒度：顆粒在空間范圍所占大小的線性尺度。2.粒徑的表示方式：（1）三軸徑

以顆粒的長度l、寬度b、高度h定義的粒度平均值稱為三軸平均徑。（2）球當量徑：（3）圓當量徑：

（4）定向徑（又稱統計平均徑）：平行于一定方向（用顯微鏡）測得的線度

定方向徑（Feret徑）dF、定方向等分徑（Martin徑）dM、定向最大徑

3.粒度分布的概念

粒度分布是指某一粒徑或某一粒徑范圍的顆粒在整個粉體中占多大的比例。也就是說粉體中不同粒度區間的顆粒含量。4.粒度分布的表示方式

（1）頻率分布：當用個數基準表示粉體的粒度分布時，將被測粉體樣品中某一粒徑或某一粒徑范圍的顆粒的數目稱為頻數n，而將n與樣品的顆粒總數N之比稱為該粒徑范圍的頻率f，則

f?n?100% N

頻數n或頻率f隨粒徑變化的關系，稱為頻數分布或頻率分布。

（2）累積分布表示小于（或大于）某一粒徑的顆粒在全部顆粒中所占的比例。按照頻數或頻率累積方式的不同，累積分布可分為兩類：

a）負累積：將頻率或頻數按粒徑從小到大進行累積，所得到的累積分布表示小于某一粒徑的顆粒的數量或百分數。這相當于在用篩分法測粒度時，通過某一篩孔的篩下部分的百分數，這樣得到的曲線又稱為累積篩下分布曲線，常用D（Dp）表示。

b）正累積：將頻率或頻數按粒徑從大到小進行累積，所得到的累積分布表示大于某一粒徑的顆粒的數量或百分數。相當于用篩分法測粒度時，通過某一篩孔之后的篩余部分的百分數，這樣得到的曲線又稱為累積篩上分布曲線，常用R（Dp）表示。

較之頻率分布，累積分布更有用。許多粒度測定技術，如篩分法、重力沉降法、離心沉淀法等，所得到的分析數據，都是以累積分布顯示出來的。它的優點是消除了直徑的分組，特別適用于確定中位粒徑（D50：在粉體物料樣品中，把樣品個數（或質量）分成相等兩部分的顆粒粒徑）等。5.粒度分布的表達形式

列表法、圖解法、函數法 6.顆粒形狀

顆粒的形狀是指一個顆粒的輪廓或表面上各點所構成的圖像。7.形狀指數（1）均齊度

顆粒兩個外形尺寸的比值。a)扁平度m＝短徑/厚度＝b/h b)伸長度n=長徑/短徑＝l/b（2）圓形度（又稱輪廓比）：定義了顆粒的投影與圓接近的程度

?c?與顆粒投影面積相等的圓的周長

顆粒投影的周長 1（3）球形度：表示顆粒接近球體的程度

Wadell球形度?W?與顆粒體積相等的球的表面積

顆粒的表面積由于同體積的幾何形狀中，球的表面積最小，所以，顆粒的球形度小于等于1。顆粒形狀與球偏離越大，顆粒的?W越小。8.粗糙度系數

R?粒子微觀的實際表面積（＞1）

表觀視為光滑粒子的宏觀表面積9.粒度的測量方法

常用的粒度測量方法有顯微鏡法、篩分法、沉降法、激光法、點傳感法、氣體吸附法等。第二章 顆粒群的堆積性質 1.顆粒堆積的客觀結構參數

（1）容積密度ρB：單位填充體積的粉體質量，又成視密度。

?B?（－1?）?P填充粉體的質量V ＝B粉體填充體積VB式中 VB—粉體填充體積

ρP—顆粒密度

ε—空隙率

（2）填充率ψ：顆粒體積占粉體填充體積的比率

??填充的顆粒體積?B＝

粉體填充體積?P（3）空隙率ε：空隙體積占粉體填充體積的比率

?＝1－?＝1－?B ?P2.最密填充理論

（1）Horsfield填充

均一球按六方最密填充狀態進行填充時，球與球間形成的空隙大小和形狀有兩種孔型：6個球圍成的四角孔和4個球圍成的三角孔。設基本均一球成為1次球（半徑r1），填入四角孔中的最大球稱為2次球（半徑r2），填入三角孔中的最大球稱為3次球（半徑r3），隨后再填入4次球（半徑r4），5次球（半徑r5），最后以微小的均一球填入殘留的空隙中，這樣就構成了六方最密填充，稱為Horsfield填充。（1）r2＝0.414r1（2）r3=0.225r1（3）r4=0.177r1（4）r5=0.116r1（5）最終填充結果：最終空隙率ε＝0.149×0.2594=0.039（2）Hudson填充

當一種以上的等尺寸球被填充到最緊密的六方排列的空隙中時，空隙率是隨著較小球與 2 最初大球的尺寸比值而變化的，空隙率隨著四方孔隙中較小球的數目的增加而減小。實際上不不是這樣，因為在三角形孔隙中，球的數目是不連續的。Hudson在金屬固溶體的研究中，對半徑為r2的等徑球填充到半徑為r1的均一球六方最密填充體的空隙，當r2/r1＜0.4142時，可填充為四角孔；r2/r1＜0.2248時，可填充為三角孔，r2/r1＝0.1716時的三角孔基準填充最為緊密，最小空隙率為0.0030。這樣的填充稱為Hudson填充。3.粉體中顆粒間的附著力

范德華力、顆粒間的靜電力、毛細管力、磁性力、機械咬合力 第三章 粉體力學 1.內摩擦角的確定

內摩擦角的測定方法有流出法、抽棒法、慢流法、壓力法、剪切盒法等多種，最主要的是剪切盒法。2.安息角

又稱休止角、堆積角、是指粉體自然堆積時，自由平面在靜止平衡狀態下與水平面所形成的最大角度。常用來衡量和評價粉體的流動性。對于球形顆粒，粉體的安息角較小，一般為23～28度之間，粉體的流動性好。規則顆粒的約為30度，不規則顆粒約為35度，極不規則顆粒的安息角大于40度，粉體具有較差的流動性。3.質量流與漏斗流

粉體在重力作用下自料倉流出的形式有質量流和漏斗流兩種。如果料倉內整個粉體層能夠大致均勻地下降流出，這種流動型式稱為質量流（或整體流）。特點是“先進先出”。流動性良好或細粒散體可實現質量流。如果料倉內粉體層的區域呈漏斗形，使料流順序紊亂，甚至有部分粉體滯留不動，造成先加入的物料后流出，即“后進先出”的后果。4.開放屈服強度和粉體流動函數 1)開放屈服強度

料倉內的粉體處在一定的壓力作用下，因此，具有一定的固結強度（密實強度）。如果卸料口形成了穩定的料拱，該料拱的固結強度，即物料在自由表面上的強度就稱為開放屈服強度（fc）。在預加壓應力σ1作用下壓實，取去圓筒，粉體試件不倒塌，說明具有一定的密實強度，這一密實強度就是開放屈服強度fc。若倒塌，則fc＝0。fc小，流動性好，不易結拱。2)粉體流動函數

粉體的固結強度在很大程度上取決于預密實狀態，即開放屈服強度fc與固結主應力σ1之間存在著一定的函數關系，詹尼克將其定義為粉體的流動函數FF。FF＝σ1/fc

FF表征著倉內粉體的流動性，FF越大，粉體流動性越好。fc＝0，FF＝∞，粉體完全自由流動。

5.料斗流動因數

料斗流動因數ff來表示料斗的流動性，并定義流動因數為料斗內粉體固結主應力σ1與作用于料拱腳的最大主應力σ1之比。

ff值越小，料斗的流動條件越好。料斗設計時要盡量獲得ff值小的料斗。6.偏析及其防止措施

（1）粉體流動過程中，由于顆粒間粒徑、顆粒密度、顆粒形狀及表面性狀等的差異，粉體層的組成呈現出不均質的現象稱為偏析。（2）粒度偏析類型

附著偏析、填充偏析（滲流偏析）、滾落偏析（3）偏析防止措施

a 采用多點裝料，將一個料堆分成多個小料堆，可使所有各種粒度的各種組分（密度不同）能夠均勻地分布在料倉的中部和邊緣區域。

b采用細高料倉，即在相同料倉容積條件下，采用直徑較小而高度較大的料倉，可減輕堆積分料的程度。

c采用垂直擋板將直徑較大的料倉分隔成若干個小料倉，構成若干個細高料倉的組合型式。此法適用于實際使用中高度受到限制而又要滿足一定料倉容量的料位設計或改造。

d在料倉中設置中央孔管，即使落料點固定不變，但由于管壁上不規則地開有若干窗孔，粉料有不同的窗孔進入料倉不同的位置，實際上就是在不斷地改變落料點，收到多點裝料的效果。

e采用側孔卸料，粉料從料倉側面的垂直孔內卸出，以獲得比較均一的料流。f在卸料口加設改流體以改變流型的方法，減輕漏斗流對偏析的強化作用。7.粉體拱的類型及防拱措施（1）粉體靜態拱的類型

a壓縮拱：粉體因受料倉壓力的作用，使固結強度增加而導致起拱。

b楔形拱：塊狀物料因形狀不規則相互嚙合達到力平衡，在孔口形成架橋。c粘結粘附拱：粘結性強的物料在含水、吸潮或靜電作用而增強了物料與倉壁的粘附力所致。d氣壓平衡拱：料倉回轉卸料器因氣密性差，導致空氣泄入料倉，當上下氣壓力達到平衡時所形成的料拱。(2)防拱措施

a改善料倉的幾何形狀及其尺寸。b降低料倉粉體壓力。c減小料倉壁摩擦阻力。

d降低物料水分，改善粉體流動性。第四章 顆粒流體力學 氣力輸送裝置可分為：

（1）吸送式：將大氣與物料一起吸入管內，靠低于大氣壓力的氣流進行輸送。適用于從多個供料點把粉體輸送匯集到一個點的場合。輸送能力較小，壓力損失也小，且吸嘴的結構簡單。

（2）壓送式：用高于大氣壓力的壓縮空氣推動物料進行輸送。適用于把粉體從一個供料點分配輸送到幾個點的場合，壓頭損失大，輸送能力大，可作長距離輸送。

第五章 粉碎及設備

一、粉碎的定義

固體物料在外力作用下，克服內聚力，從而使顆粒的尺寸減小，比表面積增大的過程稱為粉碎。

??粗碎－將物料破碎至100mm左右??破碎?中碎－將物料破碎至30mm左右??細碎－將物料破碎至3mm左右???粉碎?

?粗磨－將物料粉磨至0.1mm左右??粉磨?細磨－將物料粉磨至60?m左右???超細磨－將物料粉磨至5?m或更小???

二、粉碎比

物料粉碎前的平均粒徑D與粉碎后的平均粒徑d之比稱為平均粉碎比。

三、粉碎流程 根據不同的生產情形，粉碎流程可由不同的方式。（a）為簡單的粉碎流程；（b）為帶預篩分的粉碎流程；（c）為帶檢查篩分的粉碎流程；（d）為帶預篩分和檢查篩分的粉碎流程。

凡從粉碎（磨）機中卸出的物料即為產品，不帶檢查篩分或選粉設備的粉碎（磨）流程稱為開路（或開流）流程。

凡帶檢查篩粉或選粉設備的粉碎（磨）流程稱為閉路（圈流）流程。

四、粉碎方式和分類

粉碎方式主要有擠壓粉碎、沖擊粉碎、摩擦剪切粉碎和劈裂粉碎。

五、粉碎模型

（1）體積粉碎模型：整個顆粒均受到破壞，粉碎后生成物多為粒度大的中間顆粒。隨著粉碎過程的進行，這些中間顆粒逐漸被粉碎成細粉成分。沖擊粉碎和擠壓粉碎與此模型較為接近。

（2）表面粉碎模型：在粉碎的某一時刻，僅是顆粒的表面受到破壞，被磨削下微粉成分，這一破壞基本不涉及顆粒內部。這種情形是典型的研磨和磨削粉碎方式。

（3）均一粉碎模型：施加于顆粒的作用力使顆粒產生均勻的分散性破壞，直接粉碎成微粉成分。

六、易碎性

所謂易碎性即在一定粉碎條件下，將物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗——單位質量物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量，或施加一定能量能使一定物料達到的粉碎細度。

七、粉碎機械力化學 1.機械力化學概念

在粉碎過程中，不僅顆粒的尺寸逐漸變小，比表面積不斷增大，而且其內部結構、物理化學性質以及化學反應性也相應產生一系列的變化，此即為粉碎機械力化學現象。2.助磨劑助磨作用

（1）助磨劑分子吸附于固體顆粒表面上，改變了顆粒的結構性質，從而降低顆粒的強度或硬度。

（2）助磨劑吸附于固體顆粒表面上，減小了顆粒的表面力。

（3）添加助磨劑，使物料顆粒的表面自由能和晶格畸變程度減小，促使顆粒軟化；助磨劑吸附在顆粒表面上能平衡因粉碎產生的不飽和價鍵，防止顆粒再度聚結，從而抑制粉碎逆過程的進行。以上兩者均可加速粉碎，產生助磨作用。

八、破碎設備 1.顎式破碎機

（1）根據其動顎的運動特征顎式破碎機可分為簡單擺動、復雜擺動和綜合擺動型三種型式。

（2）顎式破碎機的規格用進料口的寬度和長度來表示，如PEJ1500×2100顎式破碎機，即表示進料口寬度為1500mm，長度為2100mm的簡單顎式破碎機。PEJ為簡單顎式破碎機，PEF為復雜顎式破碎機。（3）顎式破碎機的構造

顎式破碎機主要由機架和制成裝置、破碎部件、傳動機構、拉緊機構、調整機構、保險裝置和潤滑冷卻系統等部件組成。

調整裝置：為了得到所需要的產品粒度，顎式破碎機都有出料口的調整裝置。大、中型破碎機出料口寬度是由使用不同長度的推力板來調整；小型顎式破碎機通常采用楔鐵調整方法。

保險裝置：一般顎式破碎機的安全裝置是將推力板分成兩段，中間用螺栓連結，設計 5 時適當減弱螺栓的強度；也有在推力板上開孔或采用鑄鐵制造，推力板的最小斷面尺寸是根據破碎機在超負荷時能自行斷裂而設計的。當破碎機過載時，螺栓即被切斷或推力板折斷，動顎即停止擺動。

（4）工作參數的確定

鉗角：顎式破碎機動顎與定顎之間的夾角。減小鉗角可增加破碎機的生產能力，但會導致破碎比減小；反之，增大鉗角可增大破碎比，但會降低生產能力，同時，落在顎腔中的物料不易夾牢，有被推出機外的危險。2.錘式破碎機

（1）錘式破碎機的規格用轉子的直徑（mm）×長度（mm）來表示，如φ2000mm×1200mm錘式破碎機表示破碎機的轉子直徑為2000mm，轉子長度為1200mm。

（2）錘子是自由懸掛的，當遇到難碎物時，能沿銷軸回轉，起到保護作用，因而避免機械損壞。另外，在傳動裝置上還裝有專門的保險裝置，利用保險銷釘在過載時被剪斷，使電動機與破碎機轉子脫開從而起到保護作用。3.反擊式破碎機（1）工作原理

反擊式破碎機的主要工作部件為帶有板錘的高速轉子。喂入機內的物料在轉子回轉范圍（即錘擊區）內受到板錘沖擊，并被高速拋向反擊板再次受到沖擊，然后又從反擊板彈回到板錘，重復上述過程。在如此往返過程中，物料之間還有相互撞擊作用。由于物料受到板錘的打擊、與反擊板的沖擊及物料之間的相互碰撞，物料內的裂紋不斷擴大并產生新的裂縫，最終導致粉碎。當物料粒度小于反擊板與板錘之間的縫隙時即被卸出。

反擊式破碎機的規格用轉子直徑（mm）×長度（mm）表示。

（2）反擊裝置通常帶有卸料間隙調整機構，通過調整卸料間隙可改變沖擊次數，從而在一定程度上改變產品的粒度組成。在破碎腔內進入難碎物時，反擊板可繞懸掛點適當擺動，增大它與板錘之間的間隙，當難碎物通過后，它又迅速恢復至原位。因此，這種結構還起著保險作用。

九、球磨機 1.工作原理

當磨機一不同轉速回轉時，筒體內的研磨體可能出現三種基本情況。

（1）周轉狀態：表示轉速太快，研磨體與物料帖附筒體上一道運轉。研磨體對物料起不到沖擊和研磨作用。（2）傾瀉狀態：表示轉速太慢，研磨體和物料因摩擦力被筒體帶到等于摩擦角的高度時，研磨體和物料就下滑。對物料有研磨作用，但對物料沒有沖擊作用，因而使粉磨效率不佳。（3）拋落狀態：表示轉速比較適中，研磨體提升到一定高度后拋落下來。研磨體對物料有較大的沖擊和研磨作用，粉磨效果較好。2.球磨機的構造（1）筒體

磨門：筒體上的每一個倉都開設一個磨門（又稱人孔）。設置磨門是為了便于鑲嵌襯板、6 裝填或倒出研磨體、停磨檢查磨機的情況等。（2）襯板

襯板的作用是保護筒體，使筒體免受研磨體和物料的直接沖擊和摩擦；另外，利用不同形式的襯板可調整磨內各倉研磨體的運動狀態。類型主要有平襯板、壓條襯板、凸棱襯板、波形襯板、階梯襯板等。（3）隔倉板

作用是a.分隔研磨體；b.防止大顆粒物料竄出料端；c.控制磨內物料流速。第六章 分級與分離

一、基本概念

1.利用分離特性將成分不同的混合物或相混合物（例如氣——固相、液——固相）分成成分或相組分不同的兩部分或兩部分以上的過程稱為分離。

2.分離效率

分離后獲得的某種成分的質量與分離前粉體中所含該成分的質量之比稱為分離效率。3.分級粒徑

分級粒徑也稱切割粒徑，將部分分離效率為50％的粒徑稱為切割粒徑。

二、機械分級設備（篩分）

（1）定義：把固體顆粒置于具有一定大小孔徑或縫隙的篩面上，使通過篩孔的成為篩下料，被截留在篩面上的成為篩上料，這種分級方式稱為篩分。（2）篩序：

由粗到細的篩序、由細到粗的篩序、混合篩序。（3）篩制：公制和英制

三、顆粒流體系統分級設備 1.氣流分級機的分級過程：

（1）分散：將附著或凝聚在一起的顆粒聚集體分散成單個顆粒；

（2）分離：組合各種力的作用，使顆粒獲得速度差，實現粗、細顆粒的分離；（3）捕集：從氣流重分離與捕集顆粒；（4）卸出。2.離心式分級機（1）工作原理

物料由加料管經中軸周圍落至撒料盤上，受離心慣性力作用向周圍拋出。在氣流中，較粗顆粒迅速撞到內筒內壁，失去速度沿壁滑下。其余較小顆粒隨氣流向上經小風葉時，又有一部分顆粒被拋向內筒壁被收下。更小的顆粒穿過小風葉，在大風葉的作用下經內筒頂上出口進入兩筒之間的環形區域，由于通道擴大，氣流速度降低，同時外旋氣流產生的離心力使細小顆粒離心沉降到外筒內壁并沿壁下沉，最后由細粉出口排出。內筒收下的粗粉由粗粉出口排出。

改變主軸轉速、大小風葉片數或檔風板位置即可調節選粉細度。3.旋風式選粉機

（1）構造和工作原理

在選粉室8的周圍均勻分布著6～8個旋風分離器。小風葉9和撒料盤10一起固定在選粉室頂蓋中央的旋轉軸4上，由電動機1經皮帶傳動裝置2、3帶動旋轉。空氣在離心風機19的作用下以切線方向進入選粉機，經滴流裝置11的間隙旋轉上升進入選粉室（分級室）。物料由進料管5落到撒料盤后向四周甩出與上升氣流相遇。物料中的粗顆粒由于質量大，受撒料盤及小風葉作用時而產生的離心慣性力大，被甩向選粉室內壁而落下，至滴流裝置處與此處的上升氣流相遇，再次分選。粗粉最后落到內錐筒下部經粗粉出口排出。物料中的細顆 粒因質量小，進入選粉室后被上升氣流帶入旋風分離器7被收集下來落入外錐筒，經細粉出口管8排出。氣固分離后的凈化空氣出旋風 分離器后經集風管6和導風管14返回風機19，形成了選粉室外部氣流循環。循環風量可由氣閥16調節。支管調節氣閥17用于調節經支風管15直接進入旋風分離器（不經選粉室）的風量與經滴流裝置進入選粉室的風量之比，控制選粉室內的上升氣流速度，借此可有效調節分級產品粒度。改變撒料盤轉速和小風葉數量也可單獨調節細度，但通常主要靠調節氣流速度的氣閥來控制細度，這種調節方法方便且穩定。

4.高效選粉機

第三代新型高效選粉機，采用新的分級機理，其主要特點是選粉氣流為渦旋氣流。（1）O-Sepa選粉機工作原理

物料通過料管9喂入，撒料盤將物料拋出，經緩沖板撞擊失去動能，均勻地沿導流葉片內側自由下落到分級區內，形成一垂直料幕。根據氣流離心力和向心力的平衡，物料產生分級。合格的細粉隨氣流一起穿過轉子而排出，最后由收塵器收集下來成為成品，粗粉落入錐形料斗并進一步受來自三次風管的空氣的清洗，分選出貼附在粗顆粒上的細粉。細粉隨三次風上升，粗粉則卸出。

（2）O-Sepa選粉機分級原理

在選粉機內，粉體顆粒隨氣流作渦旋運動，顆粒切線方向的分速度為vt，顆粒受沿旋流半徑向外的離心力Fr的作用；另一方面，按切線方向進入的空氣從中心管排出，在作旋回運動的同時，保持向心分速度vr，產生向內的作用力FR，顆粒與氣流的相對速度為Ur。當Fr>FR時，顆粒向外運動成為粗粉；當Fr

四、固氣分離設備

1.收塵器的分類及特點 按分離原理可分為：

A.重力收塵器：利用重力使粉塵顆粒沉降至器底，如沉降室等。能收集的粉塵粒徑在50微米以上。

B.慣性收塵器：利用氣流運行方向突然改變時其中的固體顆粒的慣性運動而與氣體分離，如百葉窗收塵器等。分離粒徑一般大于30微米。

C.離心收塵器：在旋轉的氣固兩相流中利用固體顆粒的離心慣性力作用使之從氣體中分離出來，如旋風收塵器。分離粒徑可達5微米。

D.過濾收塵器：含塵氣體通過多孔層過濾介質時，由于阻擋、吸附、擴散等作用而將固體顆粒截留下來，如袋式收塵器、顆粒層收塵器等。分離粒徑可達1微米。E.電收塵器：在高壓電場下，利用靜電作用使顆粒帶電從而將其捕集下來，如各種靜

－電收塵器。分離粒徑可達102微米。

2.旋風收塵器（1）工作原理

含塵氣體從進風管以較高速度（一般為12～25m/s）沿外圓筒的切線方向進入直筒2并進行旋轉運動。含塵氣體在旋轉過程中產生較大的離心力，由于顆粒的慣性比空氣大得多，因此將大部分顆粒甩向筒壁，顆粒離心沉降至筒壁后失去動能沿壁面滑下與氣體風開，經錐體3排入貯灰箱4內，積集在貯灰箱中的粉料經閘門自動卸出。當旋轉氣流的外旋流Ⅰ向下旋轉到圓錐部分時，隨圓錐變小而向中心逐漸靠近，氣流到達錐體下端時便開始上升，形成一股自下而上的內旋氣流Ⅱ，并經中心排氣管6從頂部作為凈化氣體排出。3.袋式收塵器

（1）工作原理與特點

一種利用多孔纖維濾布將含塵氣體中的粉塵過濾出來的收塵設備。因為濾布做成袋形，所以一般稱為袋式收塵器或袋式除塵器。

含塵氣體通過濾布層時，粉塵被阻留，空氣則通過濾布纖維間的微孔排走氣體中大于濾布孔眼的塵粒被濾布阻留，這與篩分作用相同。對于1～10微米的小于濾布孔徑的顆粒，當氣體沿著曲折的織物毛孔通過時，塵粒由于本身的慣性作用撞擊于纖維上失去能量而貼附在濾布上。小于1微米的微細顆粒則由于塵粒本身的擴散作用及靜電作用，通過濾布時，因孔徑小于熱運動的自由徑，使塵粒與濾布纖維碰撞而黏附于濾布上，因此，微小的顆粒也能被捕集下來。

在過濾過程中，由于濾布表面及內部粉塵搭拱，不斷堆積，形成一層由塵粒組成的粉塵層，顯著地強化了過濾作用，氣體中的粉塵幾乎被全部過濾下來。

4.電收塵器（1）工作原理

將平板1（或圓管壁）和導線6分別接至高壓直流電源的正極（陽極）和負極（陰極）。電收塵器的正極稱為沉積極或集塵極，負極稱為電暈極。在兩極間產生不均勻電場。當電壓升高至一定值時，在陰極附近的電場強度促使氣體發生碰撞電離，形成正、負離子。隨著電壓繼續增大，在陰極導線周圍2～3mm范圍內發生電暈放電，這時，氣體生成大量離子。由于在電暈極附近的陽離子趨向電暈極的路程極短，速度低，碰到粉塵的機會較少，因此絕大部分粉塵與飛翔的陰離相撞而帶負電，飛向集塵極，如圖，只有極少量的塵粒沉積于電暈極。定期振打集塵極及電暈極使積塵掉落，最后從下部灰斗排出。

五、固液分離 1.過濾

用過濾介質捕集分離液體中不溶性懸濁顆粒的操作稱為過濾。以重力、壓力和離心力作推進力。按用途可分為：

（1）濾餅過濾：懸濁液的濃度相當高，在過濾介質表面上形成的濾餅中，如有1％以上的固體顆粒，約占3％～20％的體積起過濾作用者稱為濾餅過濾。

（2）澄清過濾：當過濾0.1％以下至百萬分之幾的極薄懸濁液時，顆粒被捕收于過濾介質的內部或表面，幾乎不生成濾餅，其目的在于提取澄清液，故稱澄清過濾。第七章 混合與造粒

一、混合定義

粉體的混合是指兩種或兩種以上的組分，按不同的目的，用選定的混合機均勻地混合在一起，其過程稱為混合，產品稱為混合。這種操作又稱為均化過程。

二、混合機理

（1）移動混合——粒子成團地移動；

（2）擴散混合——把粒子撒到新出現的粉體面上；（3）剪切混合——粉體內形成滑移面。

三、混合過程

混合與偏析是相反的兩個過程。一正一反，反復進行，最后達到混合偏析的平衡。所謂偏析，是物料的分離過程。若物料的特性差別很大，如密度、粒度或形狀具有相當大差別的顆粒，其偏析程度就大。故在某種情況下，對物料進行預處理，就可降低物料的偏析。

物料混合的前期，進行迅速的混合，達到最佳混合狀態，而混合的后期，則會產生偏析，一般再不能達到最初的最佳混合狀態。因此，對于不同的物料，掌握其最佳混合時間是至關重要的。

四、混合機械及設備 1.漿料攪拌機 分類

1)按攪拌動力分：機械攪拌和氣力攪拌。機械攪拌是利用適當形狀的漿葉在料漿中的運動來達到攪拌的目的；氣力攪拌是利用壓縮空氣通入漿池使料漿受到攪拌。2)按攪拌漿葉的配置分：水平和立式。水平多做混合或碎解物料用；立式多做攪拌用。3)按攪拌漿葉的形式分：槳式、框式、螺旋槳式、錨式和渦輪式等。如圖。4)按漿葉運動特點分：定軸轉動和行星轉動。2.粉料混合機

1)螺旋式混合機

螺旋式混合機用于干粉料的混合、增濕或潮解黏土等，可分為單軸和雙軸兩種類型。單軸螺旋式混合機。由U型料槽

1、主軸

2、緊固在主軸的不連續螺旋漿葉3（或帶式螺旋葉）以及帶動主軸轉動的驅動裝置組成。

雙軸螺旋式混合機。料槽3內裝有兩根帶有螺旋漿葉的軸1和軸2。動軸1由電動機4通過減速器5帶動，而從動軸2通過齒數相同的齒輪副6傳動。螺旋軸轉速一般為20～40r/min。

按料槽內料流方向的不同，雙軸螺旋式混合機有并流式和逆流式兩類。并流混合時，兩軸轉向相反，螺旋漿葉的旋向也相反，物料沿同一方向并流推送；逆流混合時，兩軸轉向相反，螺旋漿葉旋向相同，使物料往返受到較長時間的混合。兩軸轉速不同，送往卸料口的速度比反向流動的速度快，使物料最終移向卸料口卸出。

可用改變漿葉角度來調節物料通過混合機混合機的速度，從而調節混合程度。當需要充分混合時，則采用逆流式混合機。當用作干料混合時漿葉轉向宜由里向外壁方向轉動，增濕混合則宜由外壁向里轉。

五、凝聚的結合機理

為了使顆粒凝聚，顆粒間必須有結合力的作用。其可能的機理有：

（1）固體架橋：由于燒結、熔融、化學反應使一個顆粒的分子向另一個顆粒擴散。（2）液體架橋和毛細管壓強：在液體架橋中，界面力和毛細管壓強可產生強鍵合作用，但如果液體蒸發則此種結合會消失。

（3）不可自由移動結合劑架橋處的粘附合內聚力：如焦油等高黏度結合介質能形成合固體架橋非常相似的結合力，其吸附層是固定在某些環境下能促進細粉粒的結合。

（4）固體粒子間的吸引力：如固體顆粒間距離足夠短，則靜電力、磁力、范德華力，可以導致粉粒黏附在一起。

（5）封閉型結合：如小片狀細粒，可相互交叉或重疊而形成“封閉型”結合。

六、造粒方法

（1）凝聚造粒法：含少量液體的粉體，固液體表面張力作用而凝聚。用攪拌、轉動、振動或氣流使干粉體流動，若再添加矢量的液體粘結劑，則可像滾雪球似的使制成的粒子長大，粒子的大小可達數毫米至幾十毫米。常用的機械為盤式成球機。

（2）擠壓造粒法：用螺旋、活塞、輥輪、回轉葉片對加濕的粉體加壓，并讓其通過孔板、網擠出，可制得0.2毫米至幾十毫米的顆粒。

（3）壓縮造粒法：分在一定模型中壓縮成片劑合在兩個對輥間壓縮成團塊兩種，可制得粒徑均齊、表面光滑、密度大的顆粒、（4）破碎造粒法：有輥輪壓縮制成的碎片，再用回轉葉片粉碎制得細粒狀的凝聚造粒粒子，有干法和濕法兩種。尤其濕法可制得0.1~0.3mm的細顆粒。

（5）熔融造粒法：讓熔融狀的物質細化后冷卻凝固。細化方法：噴射、有板上滴下、將熔融也粘附于冷卻轉筒凝固而成碎片狀、將熔融液注入鑄型等。

（6）噴霧造粒法：分為溶液噴霧干燥和噴霧冷卻法。

第五篇：粉體工程試題最新

1、中位粒徑：D50，在物料的樣品中，把樣品個數（或質量）分成相等兩部分的顆粒粒徑

2、壁效應：在接近固體表面的地方，粉料的隨機填充存在局部有序。這種局部有序的現象是壁效應

3、粉碎平衡：當物料粉碎到一定程度時，物料在機械力作用下的粒度減小與已細化的微小顆粒再團聚達到平衡，物料粒度幾乎不再變化的時候，稱為粉碎平衡

4、摩擦角：由于顆粒間的摩擦力和內聚力而形成的角

5、相對可燃性：在可燃性粉末中加入惰性的非可燃性粉末均勻分散成粉塵云后，用標準點火源點火，使火焰停止傳播所需要的惰性粉體最小加入量（%）稱為相對可燃性

6、粉碎機械力化學：在固體物料粉碎過程中，設備施加于物料的機械力除了使物料粒度減小、比表面積增大外，還發生機械力與化學能的轉化，使材料發生結構變化、物理化學變化。這種在機械力作用下鎖誘發的物理、化學變化過程稱為粉碎機械力化學。

另答案：研究粉碎過程中伴隨的機械力化學效應的學科，應用粉體材料的機械力化學改性制備無機顏料制備納米金屬非晶態金屬及合金制備新型材料

7、屈服軌跡：一組粉體樣品在同一垂直應力條件下密實，然后在不同的垂直應力下，對每個粉體樣品做剪切破壞試驗，所得到的粉體破壞包絡線稱為該粉體的屈服軌跡

8、整體流：物料從料斗出口處全面積的泄出，全部物料都處于運動狀態的流動。（料倉內整個粉體層能夠大致均勻地下降流動，這種流動型稱為整體流。這種流動常發生在帶有相當陡峭而光滑的料斗內）二．簡答

1、表征粒度分布特征參數是什么？粉體的填充指標有哪些？ 特征參數：中位粒徑D50、最頻粒徑、標準偏差； 填充指標：容積密度、填充率、空隙率

2、等徑球體隨機填充的類型有哪些？

1、等徑球規則填充；

2、隨機或不規則填充：隨機密填充、隨機傾倒填充、隨機疏填充、隨機極疏填充；

3、壁效應

3、寫出幾種實際顆粒的堆積規律（P27）

堆積規律：當僅有重力作用時，容器里實際顆粒的松裝密度隨著容器直徑的減少和顆粒層高度的增加而減小。對于粗顆粒，較高的填充速度導致松裝密度較小。但是對于像面粉那樣的有粘聚力的細粉末，減慢供料速度可得到松散的堆積。

4、粉體層中液體有幾種？各有何特點？

1、粘附液：粘附在粉體物料的表面；

2、楔形液：滯留在顆粒表面的凹穴中或溝槽內；，即在顆粒間的切點乃至接近切點處形成鼓狀的自由表面而存在的液體；

3、毛細管上升液：保存在顆粒間的間隙中；

4、浸沒液：顆粒浸沒的液體

5、粉體的潤濕應用的典型實例，寫兩例。

1、表面涂覆或包裹：用硬脂酸鈉改性MgO粉體，在吸附層中的硬脂酸根離子的親水基朝向水相，接觸角減小，是粉體潤濕性增強；

2、熱處理：對陶瓷顆粒進行熱處理可以提高金屬對陶瓷的潤濕性。通過熱處理可以除去吸附在陶瓷表面的氧，以免金屬氧化在界面形成氧化物阻止金屬與陶瓷元素相互擴散。對陶瓷顆粒進行預熱處理可以消除顆粒表面吸附的雜志和氣體，提高潤濕性。

6、粉體摩擦角具體包括哪些角度?

內摩擦角、2 安息角、3 壁面摩擦角和滑動摩擦角、4 運動角

7、試述粉體壓力飽和現象，并寫出杰森公式。（P40）

飽和現象：當粉體填充高度達到一定值后。P趨于常數值，這一現象稱為粉體壓力飽和現象

8、流動與不流動的判據？（P48）

如果顆粒在流動通道內形成的區服強度不是已支撐住流動的堵塞料，那么在流動通道內將產生重力流動。

9、防止粉體偏析的方法？（P52）

1、加料時采用某些可以使輸入物料重新分布和能改變內部流動模式的方法，如進口溜槽擺動或者轉動撒料、多頭加料；

2、卸料時通過改變流動模式以減少偏析，盡可能的模仿整體流，如在料斗卸料口上方加一個改流體可以拓寬流動的通道、使用多通道卸料管。（回轉進料法、中央孔管、細高料倉、隔室、側孔法）

10、顆粒在流體中運動時受到的力有哪些？（P173各力的公式在書上173頁）流動阻力、2 重力、浮力，3 離心力、4 壓力梯度力

11、粉塵爆炸機理及條件？（P358）

機理：粉塵爆炸是助燃性氣體與可燃物均勻混合后進行的反應：

1、熱能作用于粉塵粒子表面，使其溫度上升

2、粉塵粒子表面的分子由于熱分解或干餾作用，變為氣體分布在粒子周圍

3、氣體與空氣混合生成爆炸性氣體，進而發火產生火焰

4、火焰產生熱能，加速粉塵分解，循環往復放出氣相的可燃性物質與空氣混合，進一步發火傳播發生爆炸。

條件：

1、擴散粉塵的濃度必須高于最稀可燃極限濃度、2、裝在容器內的可燃粉料必須擴散在空氣中，3、引燃源必須具有足夠的使燃燒波引燃的釋能密度和總能量，而該燃燒波的傳播能引起爆炸。

12、粉體輸送設備有哪些種類？膠帶輸送機的主要部件？

輸送設備:膠帶輸送機、螺旋輸送機、斗式提升機、鏈板輸送機

主要部件：輸送帶、托輥、驅動裝置、改向裝置、拉緊裝置、裝料及卸料裝置、清理裝置、制動裝置、三． 問答

1、CaCO3超微粉體和橡膠超精細粉體的生產工藝的異同

橡膠精細粉體生產工藝在老師打印發的那個單獨的A4紙（專用成套設備）上面有類似，可以參考看

2、漏斗流和整體流的區別，整體流料倉的設計要點。（P50）

區別：整體流與漏斗流相比，整體流料倉具有很多優點：避免了粉料的不穩定流動、溝流和溢流、消除了筒倉內的不流動區、形成先進先出的流動，最大限度地減少了存儲期間的結塊問題、變質問題或偏析問題、顆粒的偏析被大大的減少或杜絕、顆粒的密度在卸料時是常數，料位差對它根本無影響、任意水平橫截面的壓力都可以預測，并且相對均勻。

設計要點：盡量使漏斗的半頂角小、料斗用材料的壁摩擦系數越小越好、料斗壁的表面光滑可以適當增大料斗半頂角，從而降低整個料斗的高度。

漏斗流料倉內粉體層的流動區呈漏斗形，使料流順序紊亂，甚至粉體直流不動，造成先加入的物料后流出的結果。這種流動型稱為漏斗流。這種流動發生在平底的料倉或斜度小而粗糙的料斗簡倉內。整體流 料倉內整個粉體層能夠大致均勻地下降流動，這種流動型稱為整體流。這種流動常發生在帶有相當陡峭而光滑的料斗內。

3、粉體結拱的原因和防拱破拱措施（P53）

結拱原因：

1、粉體內摩擦力與內聚力使之產生剪應力并形成一定的整體強度，阻礙顆粒位移，使流動性變差；

2、粉體的外摩擦力與料筒內壁間的摩擦力，該摩擦力與料倉內壁粗糙度、錐形部分傾角的大小有關，粗糙度大，傾角小，則外摩擦力越大，易結拱。

3、外界空氣濕度、溫度的作用使粉體的內聚力增大、流動性變差、固結性增強，導致結拱、4、筒倉卸料口的水力半徑減小，是筒倉內粉體的芯流截面變小，易產生拱塞

措施：

1、正確設計料倉的幾何結構；

2、提高料倉內壁的平滑度；

3、氣動破拱；

4、振動破拱；

5、機械破拱

4、粉碎機械力化學的應用有？舉5例(P160)

1、機械力化學改性

2、機械力化學法制備納米金屬、非晶態金屬及合金

3、機械力化學法制備新型材料

4、機械力化學在水泥、混凝土生產中的應用

1、機械力化學法合成彌散強化合金

2、制備亞穩態材料

3、MA制備納米晶材料、金屬間化合物

4、制備納米陶瓷、制備功能材料、制備納米復合材料

5、固定床和流化床的區別（P180）

區別：固定床特點：當流體速度很小時，粉體層靜止不動，流體從彼此相互接觸的顆粒間的空隙通過。流化床特點：粉體層膨脹，空隙率增大，壓力降沿凹形曲線變化，在一段區間內，雖然氣體流速不斷增大，但壓力降變化較小。

固定床特點：當流體速度很小時，粉體層靜止不動，流體從彼此相互接觸的顆粒間的空隙通過。流化床特點：粉體層膨脹，空隙率增大，壓力降沿凹形曲線變化，在一段區間內，雖然氣體流速不斷增大，但壓力降變化較小。固定床：流體通過床層的壓降隨容器截面積空塔流速至足以支撐粉體層的全部質量時粉體的填充狀態發生改變一部分顆粒運動而重新排列而在此之前床層基本不發生變化此時床層稱固定床

流體床：流速超過使流體通過床層的通過床層的壓降足以支撐粉體層的質量流體在顆粒層中的壓降與單位面積床層重力相等粉體層開始懸浮運動像液體質點在一定范圍內作無規則運動這時氣固系統有類似液體的性質進入流態化狀態

6、濕式除塵機理

(圖來源于PPT，原理自己看圖寫)

7、洗滌式除塵類型

四． 作圖

1、繪三軸壓縮試驗，粉體在受壓破壞面作用圖（P37圖5-

5、5-6）

2、密實應力下的屈服軌跡（P47圖5-29，5-30）

3、可燃性粉體生產工藝流程圖

4、粉塵爆炸的機理圖(P358圖14-3)