粉体知识点整理.docx

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粉体知识点整理

第一章绪论

1.粉体学重要意义（相应“粉体及其技术重要性”）

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基本技术之一；

3）超细粉体材料，特别是纳米粉体材料在新型材料开发研究中越来越重要；

4）粉体容易大批量生产解决，产品质量均匀，成本低，控制精准，成为许多人工合成材料必然选取合成办法。

2.颗粒定义：

是在一特定范畴内具备特定形状几何体。

大小普通在毫米到纳米之间，颗粒不但指固体颗粒，尚有雾滴、油珠等液体颗粒。

3.粉体定义：

大量颗粒集合体，即颗粒群，又称粉末（狭义粉末是指粒度较小某些）。

颗粒与粉体关系：

颗粒是粉体构成单元，是粉体中个体，是研究粉体出发点。

颗粒又总是以粉体这种集合体形式浮现，集合体产生了个体所所不具备性质。

4.粉体学特点：

以粉体为研究对象，研究其性质及加工运用技术。

5.粉体技术涉及：

制备、加工、测试。

制备有各种物理、化学、机械办法；加工作业有粉碎、分级、分散、混合、制粒、表面解决、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.粉体存在状态：

普通所指粉体是小尺寸固体，但气体中液滴、液体中气泡也属于颗粒；固态物质中又分为分散态和汇集态，多数粉体为分散态。

7.粉体分类：

1）按照成因分类：

天然粉体与人工粉体

2）按制备办法分类：

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）、汇集体颗粒（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（0.1~10μm）、纳米粉体（<100nm）

第二章粉体几何性质

1.粒度定义：

粒度是指粉体颗粒所占空间线性尺寸。

2.颗粒尺寸惯用表征办法：

三轴径、定向径、当量径、

3.粉体平均粒径计算公式：

4.粒度分布及其表达办法：

粒度分布根据记录基准：

1个数基准分布（又称频度分布）以每一粒径间隔内颗粒数占颗粒总数比例。

2长度基准分布以每一粒径间隔内颗粒总长度占所有颗粒长度总和比例。

3面积基准分布以每一粒径间隔内颗粒总表面积占所有颗粒总表面积比例。

4重量基准分布以每一粒径间隔内颗粒总重量占所有颗粒总重量比例。

表征粒度分布办法：

列表法，作图法、矩值法和函数法。

其中函数法是最精准粒度描述办法（即用概率理论或者近似函数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无量纲组合。

它与形状系数相比没有明确物理意义。

形状系数：

颗粒表面积、体积、比表面积等几何参数与某种规定粒径dp相应次方比例关系。

6.惯用粒度测量办法及其她优缺陷：

1）筛分析法（普通>40μm），其中最细是400目，孔径为38μm；

长处：

记录量大、代表性强；便宜；重量分布。

缺陷：

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：

采用定向径办法测量。

光学显微镜0.25——250μm；电子显微镜0.001——5μm；

长处：

可直接观测粒子形状；可直接观测粒子团聚；光学显微镜便宜；

缺陷：

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：

依照小颗粒衍射角大，大颗粒衍射角小来测量，同步某一衍射角光强度与相应粒度颗粒多少关。

4）激光衍射0.05—500μm；X光小角衍射0.002—0.1μm；

所用办法即为投射电子显微镜法；扫描电子显微镜法；

长处：

可观测粒径小，图像富有立体感，较真实，易于辨认，可观测微区，普通同步进行成分分析。

缺陷：

造价昂贵，试样制备规定严格，真空度规定严格

5）原子力显微镜（AFM）：

x,y方向辨别率可达到2nm,垂直方向辨别率课达到不大于0.1nm.

长处：

AFM具备操作客易、样品准备简朴、操作环境不受限制、辨别率高等长处

缺陷：

与SEM相比，成像范畴太小，速度慢，受探头影响太大。

6）光散射法和消光法

光散射法原理：

运用颗粒对激光散射角度随颗粒粒度而变化原理测定粒度分布。

消光法原理：

通过测定经粉体散射和吸取后光强度在入射方向上衰减拟定粒度。

符合朗勃比尔定律。

长处：

合用于气溶胶和液体分散系、非接触测定、精准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：

当一种小颗粒通过小孔时所产生电感应，即电压脉冲与颗粒体积成正比；

7）水利分析法—沉降法（用于不大于0.1mm物料粒度构成测定）

测量原理：

在具备一定粘度粉末悬浊液内，大小不等颗粒自由沉降时，其速度是不同，颗粒越大沉降速度越快。

大小不同颗粒从批准起点高度同步沉降，通过一定距离（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：

0.01-10μm。

长处：

测量重量分布；代表性强；典型理论，不同厂家仪器成果对比性好；价格比激光衍射法便宜；

缺陷：

检测速度慢（特别对小粒子）；重复性差；对非球型粒子误差大；不合用于混合物料（即粒子比重必要一致才干较精确）；动态范畴窄

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。

常用粒度分析办法:

7:

粒度测定办法选定（还要进一步看书P34）

依照数据应用场合选取；依照粉体粒度范畴选取；依照粉体存在形式选取；依照测定精度规定选取；依照样品量选取；.依照粒度测定所需时间选取；依照设备投资和分析费选取：

8.粉体填充构造：

是指粉体层内部颗粒在空间中排列状态。

普通而言，粉体层排列状态是不均匀。

要注意到填充状态两个极端，即最疏与最密填充状态。

因素是：

形状不规则，存在空隙。

注意：

粉尘体积与其她固体物质体积不同！

粉尘体积涉及：

尘粒颗粒体积、粉颗粒之间空隙体积、颗粒外开口体积、颗粒内闭孔和附面膜体积等五某些。

9.描述粉体填充构造参数（重要掌握前三个）

容积密度：

ρb，亦称视密度：

单位填充体积粉体质量，即自然堆积状态下单位体积粉体质量。

（表观密度）

填充率：

Ψ，颗粒体积占粉体填充体积比例如右图。

空隙率：

ε，空隙体积占粉体填充体积比例

Ε=1-Ψ=1-ρb/ρp

配位数：

某一种颗粒接触颗粒个数

配位数分布：

粉体层中各个颗粒有着不同配位数，

用分布来表达具备某一配位数颗粒比率时，该分布称为配位数分布。

空隙率分布：

以距观测颗粒中心任一半径微小球壳空隙体积比率对距离表达分布。

接触点角度分布：

将与观测颗粒相接第一层颗粒接触点位置，以任意设定坐标角度表达分布

10.等径球（均一球）颗粒规则填充

相邻四个球视为基本层最小构成单位，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.均一球形颗粒实际填充（不规则填充）

实际填充时，由于受到球之间碰撞、回弹、摩擦、容器壁面等影响，而成为不规则填充。

均一球形颗粒群随机填充构造（贝尔纳实验）记录分析结论是：

（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配位数。

实验结论：

高配位数疏接触点多，填充疏松，空隙率大；（P39.）

低配位数密接触电多，填充紧密，空隙率小。

12.非等径球形颗粒填充

较大球形颗粒中加入一定数量较小球形颗粒，空隙率可以减少；若进一步加入更小球形颗粒，空隙率进一步减少。

1）空隙率随着小颗粒混入比增长而减小

2）填入颗粒粒径越小，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.影响颗粒填充因素：

1）壁效应：

当粉体填入容器时，填充构造受容器壁面影响，在容器壁面附近形成特殊填充构造，成为壁效应。

2）局部填充构造：

空隙率分布、填充数密度分布、接触点分布。

3）粉体含水量：

潮湿粉体易于团聚，导致内部保持松散构造，致使填充率减少。

含水量较低

时候，容积密度略有减少，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

速减少；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，普通其空隙率越低。

即空隙率随颗粒球形度减少而增长。

5）颗粒大小：

粒度很小时，颗粒间附着力不不大于颗粒重力，发生团聚，此时空隙率较大，即表

观体积增大；当粒度不不大于某一临界值，凝聚力可忽视不计，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空隙率；对于面粉之类吸附力较明显粉体，填充速度快，可减少空隙率。

14.致密堆积经验

1）用单一粒径尺寸颗粒，不能满足致密堆积对颗粒级配规定；

2）采用多组分且组分粒径尺寸相差较大（普通相差4-5倍）颗粒，可较好地满足致密堆积对粒度与级配规定；

3）细颗粒数量应能足够填充堆积体空隙，普通，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规定；

4）在也许条件下，恰当增大临界颗粒（粗颗粒）尺寸，可较好地满足致密堆积对颗粒级配规定。

第三章粉体力学性质

1．颗粒间附着力（当粉体颗粒很小时，由于附着力存在易于团聚）

颗粒间附着力（凝聚力）涉及范德华力、静电吸引力、水分毛细管力、磁性力、机械咬合力。

2.填充层内静态液相

依照颗粒间液体量多少，有四种静态液相。

1）摆动状态：

颗粒接触点上存在透镜状或环状液相，液互相不连接。

2）链索状态：

液相互相连接而成网，空气分布其间。

3）毛细管状态：

颗粒间隙布满液体，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状态成为液桥，液桥对所连接颗粒有引力，也就是液桥力，事实上即毛细管力。

液桥力大小与颗粒间液体量、颗粒表面润湿性、颗粒形状、液固接触状况等关于。

4.T孔隙和R孔隙差别

T孔隙：

4个球以正三角锥顶点为球心排列时所形成四周型孔隙称为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。

与霍斯菲尔德填充三角孔相似。

R孔隙：

4个球并排成正方形，在通过正方形中心垂线上再排列两个球后形成长斜方形空隙称为R孔隙。

相称于霍斯菲尔德填充四角孔。

5.粉体摩擦特性（后三种以理解为主）

摩擦角：

由于颗粒间摩擦力和内聚力而形成角统称。

依照颗粒体运动状态不同，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临界自稳角，在这个角度内，块体是稳定；不不大于这个角度，块体就会产生滑动。

摩擦角表达该极限应力状态下剪应力与垂直应力关系，它可用莫尔圆和破坏包络线来描述。

测试办法：

流出法、抽出法、活塞法、慢流法、压力法、剪切盒法等

关于莫尔圆画法和性质：

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点坐标值来表达，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任一截面上正应力和剪应力值。

7.安息角

安息角又称粉尘静止角、休止角、堆积角，是粉体粒度较粗状态下由自重运动所形成角。

测定办法：

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。

同步注意粘性粉体或粒径不大于100~200um粉体粒子互相作用力较大，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。

8.质量流与漏斗流差别

质量流：

指物料仓内整个粉体层可以大体均匀地下降流出，又称为整体流。

其特点是先进先出，即先进仓物料先流出。

漏斗流：

是指料仓内粉体层流动区域呈漏斗流，其特点是后进先出，即先加入物料后流出，料流顺序紊乱，