13粉体工程
粉体工程课件
陶瓷行业应用
药物制备
粉体工程技术在制药行业中广泛应用于药物制备，如中药和西药的生产。粉体工程技术通过控制药物的粒度和释放性能，可以提高药物的生物利用度和治疗效果。
药物剂型设计
粉体工程技术也用于药物剂型的设计，如颗粒剂、片剂、胶囊剂等。通过粉体工程技术的处理，可以调节药物的释放速度和作用方式，满足不同治疗需求。
离心筛分
利用液体将物料湿润，然后通过筛孔分离不同粒度的物料的过程。
湿法筛分
筛分技术
干法混合
湿法混合
气流混合
振动混合
混合技术
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利用机械力将不同粒度的物料混合均匀的过程，如搅拌、搅拌磨等。
利用液体将不同粒度的物料混合均匀的过程，如捏和、乳化等。
利用高速气流将不同粒度的物料混合均匀的过程，如流化床、喷射混合等。
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粉体表面改性技术
粉体可作为填料添加到高分子材料中，提高材料的力学性能、阻隔性能和加工性能等。
高分子复合材料
利用陶瓷粉体制备出高性能的陶瓷复合材料，如陶瓷基复合材料、纳米陶瓷复合材料等。
陶瓷复合材料
金属粉体与其他金属或非金属材料复合，制备出具有优异性能的金属复合材料。
金属复合材料
粉体在复合材料中的应用
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粉体工程安全防护
粉体工程环保措施
总结词：了解粉体工程对环境的影响，掌握环保措施，保护环境。
了解粉体工程中产生的污染物及其对环境的影响。
学习如何合理选用环保设备，降低污染物排放。
详细描述
掌握环保设备的运行原理和使用方法。
定期进行环保监测，确保排放物符合国家标准。
粉体工程课程设计书
粉体工程课程设计书一、课程目标知识目标：1. 学生能理解粉体工程的基本概念，掌握粉体性质、制备方法和应用领域；2. 学生能掌握粉体粒度分析、表面性质测定及粉体流动性评价的方法；3. 学生了解粉体技术在化工、医药、食品等行业的应用案例。
技能目标：1. 学生能够运用粉体工程知识，设计简单的粉体制备和加工工艺；2. 学生能够操作粉体分析仪器，进行粉体性质的测定；3. 学生能够运用所学知识，解决实际问题，提高分析和解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对粉体工程学科的兴趣，激发探索精神和创新意识；2. 学生认识到粉体工程在国民经济发展中的重要作用，增强社会责任感和使命感；3. 学生通过团队合作，培养良好的沟通与协作能力，形成积极向上、勤奋好学的学习态度。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生掌握粉体工程的基本理论和实践技能，培养具备创新意识和实际操作能力的高素质人才。
课程目标具体、可衡量，以便学生和教师在教学过程中能够明确预期成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 粉体工程基本概念：粉体的定义、分类、性质及表征方法；教材章节：第一章 粉体工程概述内容安排：2学时2. 粉体的制备与处理方法：粉碎、分级、表面修饰等；教材章节：第二章 粉体制备与处理技术内容安排：4学时3. 粉体性质测定：粒度分析、比表面积、密度、流动性等；教材章节：第三章 粉体性质测定内容安排：4学时4. 粉体技术在各行业的应用：化工、医药、食品等；教材章节：第四章 粉体技术应用内容安排：4学时5. 粉体工程设计与实践：工艺流程设计、设备选型与操作；教材章节：第五章 粉体工程设计与实践内容安排：4学时6. 粉体工程案例分析：分析典型粉体工程案例，提高学生实际应用能力；教材章节：第六章 粉体工程案例分析内容安排：2学时教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
教学大纲明确各章节内容和进度安排，便于教师授课和学生预习。
粉体工程复习资料
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。
粉体工程
（4）颗粒流体力学：
分析离散态颗粒在流体中的沉降运动规律， 给出各种流态下的颗粒沉降速度计算方法 和实际颗粒的沉降速度修正方法， 分析流体通过颗粒固定床的运动规律 和流速与压降之间关系的计算方法， 分析颗粒在流体中的悬浮运动规律， 给出流化床主要参数的计算方法。
将矩形分布图中的粒度间隔划分得足够小，并连接每个矩形 顶边的中点，得到一光滑曲线。
频度分布函数
i 1 i d f ( D) Di 1 Di D dD
频率连续分布曲线的斜率，反映某一粒级颗粒相对 含量变化大小的趋势。
（3）积累分布图 根据频度分布函数f(D)的概念，可求的任意粒级 Di~Di+1范围内颗粒的相对百分含量： 颗粒累积分布函数：
3 v 2 2 s 2 d
与颗粒具有相同表面积的球体直径
与颗粒具有相同比表面积的球体直 径
阻力当量径（阻力 直径）（Re<0.5）
Stokes当量径 （Stokes直径）
dd
FR Cv d
d st
在黏度相同的流体中，与颗粒速度 相同且具有相同运动阻力的球体直 径
ds
t
在同一流体中的层流区内 18v g ( p ) （Re<0.5），与颗粒具有相同沉降 速度的球体直径
颗粒的集合状态：
◦ 颗粒密集态 ◦ 颗粒离散态
颗粒密集态：粉体在流体介质中以颗粒之间相互接 触的方式形成聚集集合体。
◦ 颗粒是主相 ◦ 颗粒与其它颗粒相接触 ◦ 颗粒自身的重力或承受的外力经由接触点在颗粒间平衡和 传递
粉体工程1
粉体工程粉体工程是一门涉及粉末物料的制备、处理、传输、储存、包装、流动、混合等各个方面的工程领域。
它是一种独特而复杂的工艺，需要灵巧的工艺技能和深厚的理论知识。
粉体工程器件应用范围广泛，涵盖了医药、化工、食品、环保、能源等各个行业。
在本篇文章中我们将会从以下几个方面来详细探讨粉体工程的设备、原理、工艺等方面的知识。
一、粉体工程设备1、粉碎设备粉末的制备是粉体工程的首要任务，通过粉碎设备将原料破碎成粉末是最基本的粉末制备方法。
常用的粉碎设备有：颚式破碎机、圆锥式破碎机、滚筒式破碎机等。
这些破碎机可以将原材料破碎成均匀细小的颗粒，为后续的加工和处理提供了条件。
2、混合设备粉末混合是粉体工程中最常见的一种操作，混合器主要作用是将相同或不同种类的粉末物料混合在一起，形成一种新的物料。
根据混合粉末的要求，可以选择不同的混合设备。
如：普通型搅拌机、飞散混合机、双轴式强制混合机、高剪切混合机、流化床混合机等等。
3、流化床设备粉体工程中的流化床是一种广泛应用的设备，主要用于熔融制备、干燥、喷雾干燥、颗粒化等工艺。
流化床的工作原理是将气体或液体流经粉末床层，产生流化状态，使粉末均匀分布并形成充分的接触，从而加快化学反应和热传递。
流化床的设备形式多种多样，可以有圆形、方形、长条形等不同的类型，通常都包含燃烧室、气体分布装置和颗粒床层组成。
4、烘干设备在粉体工程中，烘干是一项重要工艺，目的是去除物料中的水分，使其满足后续加工的需要。
常见的烘干设备有：传统的批式烘干器、连续式烘干器、真空烘干器、气流式烘干器、喷雾烘干器等。
这些烘干设备在不同的工艺操作中都有着特定的用途和优缺点，需要根据不同的实际情况来选择。
二、粉体工程原理1、粉末物理学物理学原理是所有粉体工程操作的基础，它理解了物料的粒度、形状、密度等基本特性，并建立了与这些属性相关的工艺知识。
物理学原理中的一些基本概念，如密度、粒度分布和物料流动性等，对粉末的特性和操作有着深远的影响。
粉体工程专业设计条件内容及格是统一规定
粉体工程专业设计条件内容及格是统一规定粉体工程是一门涉及粉体物料的操纵、传输、储存等工程技术的学科。
在设计粉体工程项目时，需要考虑以下条件内容：1.物料特性：物料的物理、化学、热力学等特性对工程设计至关重要。
包括粒度分布、密度、流动性、湿度、颗粒形状等。
2.工艺流程：需要确定粉体物料的处理流程，包括混合、干燥、粉碎、造粒等。
对于连续工艺还需要确定物料的输送方式和系统布局。
3.设备选择：依据物料特性和工艺要求，选择合适的设备。
包括粉体的输送设备、储存设备、粉碎设备、混合设备、干燥设备等。
4.安全和环境：在设计过程中必须考虑安全和环境保护要求，避免粉尘爆炸、毒性气体泄漏等安全和环境问题。
5.自动化和控制：粉体工程应尽可能实现自动化控制，通过PLC或DCS等控制系统自动监控和调整物料的输送和处理过程。
6.能耗和经济性：在设计过程中需要考虑能耗和经济性，减少能源消耗，提高工艺效率，降低成本。
7.适应不同工艺要求：不同的产品和工艺对粉体工程的要求不同，设计时需要充分考虑产品的特性和工艺要求，以确保设备和工艺能够满足需求。
8.维护和保养：设计时应便于设备的维护和保养，确保设备运行稳定和寿命长。
9.可持续发展：在设计过程中要考虑粉体工程的可持续发展，包括资源的合理利用、废物和排放物的处理等环保问题。
10.食品安全和卫生：在设计食品、制药等行业的粉体工程项目时，需要符合食品安全和卫生标准，确保产品的质量和安全。
总结起来，粉体工程专业设计条件内容包括物料特性、工艺流程、设备选择、安全和环境、自动化和控制、能耗和经济性、适应不同工艺要求、维护和保养、可持续发展以及食品安全和卫生等方面。
这些条件内容统一规定是为了确保粉体工程项目的质量、安全和可持续发展。
《粉体工程(校企)》课程教学大纲
《粉体工程（校企）》课程教学大纲一、课程基本情况课程名称：粉体工程（校企）/ Powder Engineering（School-enterprise Cooperation）课程类别：专业必修课学分：2.5总学时：40理论学时：40实验/实践学时：0适用专业：无机非金属材料工程适用对象：本科先修课程：高等数学、大学物理、物理化学、工程图学、工程力学、材料工程基础等。
教学环境：多媒体教室授课、实习企业和实习基地现场教学二、课程简介1.课程任务与目的《粉体工程》是材料科学与工程专业的一门主干课程，是无机非金属材料工程本科专业的专业必修课程之一，主要研究颗粒和粉状物料的性质及加工、处理技术。
本课程以材料工业生产过程及研究工作中带有普通性及共同性的内容为主。
通过本课程的学习，使学生能够系统地掌握粉体加工技术工程的基本理论和基础知识，以及粉体制备与处理工艺及装备技术，了解和掌握有关粉体加工技术工艺原理及流程、粉体加工设备的原理、特性参数与性能等知识，为今后从事有关粉体工程技术工作打下基础。
通过本课程的学习引领和培养学生树立勇于创新、服务祖国的理想和学习动力。
2.对接培养的岗位能力通过本课程的学习，使学生了解粉体物料的加工技术与设备的基本理论知识和工程应用情况，培养学生具有应用课程理论知识研究、分析与解决工程实际问题的方法和能力，具有技术创新、工艺创新的初步能力，并引领和培养学生具有较强的质量、环境、安全和注重社会可持续发展理念，提高学生为实现中国制造2025发展目标而努力的责任感。
三、课程教学目标学习本课程后，应达到以下课程教学目标，支撑毕业要求3.1、6.2、8.3：教学目标1. 掌握粉体相关基本概念、粉体粒度、粉体堆积填充、粉体流变学、颗粒流体力学等粉体基本特性和粉体工程基础知识，支撑毕业要求3.1、6.2。
教学目标2. 掌握粉体加工处理过程设备的结构、过程原理、工艺参数、性能特点与系统流程等知识，支撑毕业要求3.1。
《粉体工程》课程教学大纲
《粉体工程》课程教学大纲课程代码：050541011课程英文名称：Powder Engineering课程总学时：40 讲课：40 实验：0 上机：0适用专业：粉体材料科学与工程类大纲编写（修订）时间：2017.3一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标（1）课程地位1.课程地位：本课程是高等工业院校粉体材料与工程类各专业开设的一门必修的专业方向课。
2.教学目标：本课程重点使学生掌握粉体工程的基本知识、基本理论和基本方法；着重培养学生运用粉体工程知识分析和解决粉体工程中实际问题的能力，具备初步制备各种粒度粉体的基本技能。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求1. 知识方面的基本要求：掌握粉体工程的基本原理、基础知识和基本方法。
粉末的性能与表征方法、粉体的表面与界面化学等基本概念和特点；粉体制备的基本知识；矿物材料破碎的设备及其工作原理和特点；细粉制备的粉磨设备、工作原理及其性能；超细粉制备的设备、工作原理及性能；粉体分级方法、分级设备的原理和性能；固气分离和固液分离方法及分离设备的工作原理和性能；粉体输送方法及输送设备工作原理及性能；粉体混合造粒方法、设备及工作原理；粉体应用等。
2. 能力方面的要求：掌握粉体工程基础知识，具备运用粉体工程的基础知识对有关粉末材料的性能、粉体制备实验现象和实验结果进行综合分析的能力；具备利用粉体工程知识进行粉体制备和应用的初步能力。
本课程为粉体材料与工程类各专业毕业设计的学习打下良好的粉体工程基础。
3. 技能方面的要求掌握不同粒度粉体制备和性能表征方法、具有初步粉体制备实验技能、编制技术文件技能等。
（三）实施说明1．教学方法课堂讲授中重点对基本概念、基本方法、基本原理和分析问题的思路进行讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实验、作业和自学，调动学生学习的主观能动性，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课中要联系专业实际注重培养学生的自主创新能力。
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4.2.3.2 自磨机及砾磨机的构造
(1)自磨机的筒体直径大，长度小，长径比0.35左右。
（2）自磨机的两个端盖几乎与筒体垂直，端盖内侧还有 断面成三角形的波峰衬板，排矿端盖安装格子板。
（3）中空轴颈同心安装圆筒筛，筛内安装自返装置。 （4）自磨机的筒体内壁上除了衬板，还装有丁字形提升 板。
（5）自磨机的中空颈轴直径比较大，大于1200mm，一 般不再设人孔。
根据工作条件的不同分为：干式和湿式自磨机
自磨机存在的问题：
1、破碎力不稳定（根据筒内矿块粒度自动调 节转速）； 2、给矿的性质要尽量稳定，矿石的充填率要 稳定（自动控制要求高）； 3、磨机的衬板磨损严重。
干式自磨机 细物料的排出和分级 靠风力完成。分为闭 路干式自磨系统和开 路干式自磨系统。
干式自磨系统特点： 可以给入大块物料、产物排出速度快、生产 率大、产物粒度粗而均匀、过粉碎轻。 但复杂风路系统，管路磨损严重，能耗高， 含水量超过4%时，需预先干燥，多用于水 源缺乏地区。
湿式自磨机
湿式自磨机和干式自磨机结构区别
(1)湿式自磨机的端盖成锥形。 （2）湿式自磨机的排料端盖上增设排料格 子板。
4.2.2.2 球磨机和棒磨机的性能和应用范围
球磨机和棒磨机的破碎特性： 1、棒磨机的磨矿介质是钢棒，钢棒之间是线 线接触，先打粗粒，再打击细粒，钢棒间还具 有筛分的作用。因此棒磨机具有选择性破碎粗 粒及选择性保护细粒的作用，产品粒度均匀， 含粗大粒和矿泥较少。 但比表面积小，研磨作用弱，产品较粗。
4. 2．2 球磨机和棒磨机的工作原理及应用范围 4．2．2．1 筒形磨矿机工作原理
圆筒内装着介质(破碎物体)，其装入量约为整个筒 体容积的40％—50％。圆筒回转时，在摩擦力的 作用下，破碎介质被筒体的内壁带动，提升到某一 高度，然后落下或滚下。
磨矿原料从圆筒一端的空心轴颈不断给 入，这些物料通过圆筒，受到破碎介质的打 击、研磨和压碎。破碎以后的产物经圆筒另 一端的空心轴颈不断排出。筒内物料的运输 是利用不断给入物料的压力来实现；湿磨时， 物料被水带走；干磨时，物料被向外抽放的 气流带出。
4.2.2.3 格子型球磨机和溢流型球磨机的性能和应用范围
格子型球磨机 •格子型球磨机属于低水平强制排矿，可以防 止过磨，便于装小球，筒内浆体液面低，对钢 球的缓冲作用小。 •格子型球磨机的生产率比同型号的溢流型球 磨机大10%-15%，磨碎效率也高。但产物 粒度粗，适宜的产物粒度为0.3-0.2mm或0.074mm45-65%。因此常作为粗磨设备或 两段磨矿的第一段。
溢流型球磨机
•溢流型球磨机产物粒度细，适宜的产物粒度
为-0.1mm或-0.074mm＞80%。构造简单， 管理、维修方便。因此常作为细磨设备或两段 磨矿的第二段 •格子型磨机的功率比溢流型的大10-20%。
棒磨机产物粒度均匀，过粉碎轻，因此常常开路 工作，生产率比同规格格子型球磨机低15%， 比同规格溢流型球磨机低5%。处理脆性矿物， 处理粘性矿石时也可以取代细碎。
4．2．3 自磨机和砾磨机的构造 4．2．3．1 自磨和砾磨的概念 球磨机、棒磨机的缺点：
1、钢材消耗大
2、对磨碎产物造成铁污染 3、碎磨流程复杂
自磨机和砾磨机：利用被破碎物料块之间的碰 撞和摩擦，达到粉碎物料的目的。 矿石自磨：以矿石作为磨矿介质而磨碎矿石。 砾磨：最初是用河滩卵石做介质；后发展为用 一定粒度级别的矿块作介质。
半自磨机 6-10%钢球 生产率高、单位功耗低、钢耗高
砾磨机 类似于格子型球磨机 砾磨机筒体容积大 有提升衬板 节省钢耗 铁污染轻
4．2．6 磨矿机的发展情况简介 棒磨机出现于19世纪70年代，球磨机出现于19 世纪80年代．它们均是应用了一百多年的老设 备。 主要变化： (1)磨机大型化 (2)新技术不断引入，改进原有的磨机部件。
自磨机和砾磨机的区别：自磨机中发挥冲击破碎 作用的大块物料来自被粉碎物料本身；而砾磨机 中发挥冲击破碎作用的大块物料是专门加入的。
自磨工艺的优点：钢耗低、铁污染轻、物料泥化 轻、破碎比大，破碎比上限达3000-4000，用 一台自磨机可以完成中碎、细碎和粗磨3段作业， 使生产流程大大简化，投资减少。 自磨工艺的缺点：自磨机作业率比球磨机低810%，比生产率仅有球磨机的1/2到2/3，而能 耗却比球磨机大10-20%。 自磨机和砾磨机的规格：直径和长度D×L
（3）湿式自磨机的排料中空颈轴内有圆筒 筛，圆筒筛内有返砂装置。
顽石、难磨粒子：25-75mm 处理方法： 增加大块比例
加入少量钢球（2%）
单独处理
湿式自磨机和干式自磨机比较
优点： (1)湿式自磨机的投资少。 （2）湿式自磨机的能耗低25-30%。 （3）湿式自磨机的粉尘少，可以处理含水 含泥高的物料。 缺点： 腐蚀磨损严重，处理物料的最大块小，生 产率低。
2、开路工作的棒磨机的产物粒度特性曲线和 闭路工作的球磨机的产品粒度特性曲线相近。
3、球磨机的磨矿介质是钢球，球球点接触， 选择性破碎作用差．产品粒度不均匀，过粗及 过细的均多。但磨矿介质比表面积大，研磨作 用强，产品细。
棒磨机、球磨机的应用范围：
1）钨锡矿和其他稀有金属矿的重选厂或磁选厂， 为了防止有价矿物过粉碎，常在粗磨阶段采用 过粉碎轻的棒磨机。 2)棒磨机在某些情况下可以代替短头圆锥破碎 机作细碎。 3）棒磨机用于粗磨时，产品粒度3-1mm，棒 磨机的生产能力比同规模的球磨机大；但产品 粒度小于0.5mm时（细磨），则相反。 4）球磨机可适用各种矿石的粗磨、细磨，故应 用广泛。
(3)新材料的应用改进易损部件质量，延长易 损部件寿命。
(1)环形电机无齿轮传动球磨机；
(2)周边排矿磨矿机、中部排矿磨矿机；
(3)塔式磨矿机
(4)离心磨
(5)振动磨