粉体的定义
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。
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。
(a)简单摆动型(b)复杂摆动摆动型(c)综合摆动型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。
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60μm (干磨最细粒度可达5 μm，湿磨可达1 μm，甚至可达0.1μm)。
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3、1行星式研磨工作原理：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，则在一般情况下，物料所受的合力F为: F=G1+G2+G3+mR(dw2/dt)其中；G1=mrw1^2 为公转引起的离心力；G2=mRW2^2 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/s^2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 µm左右；出料粒度：小于74 µm (最小粒度可达0.5µm)。
（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。
扁平式气流粉碎机管道式气流粉碎机进料粒度约在１～0.1 mm之间，出料细度可达１ 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）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l/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。
连续湿式搅拌磨间歇干式搅拌磨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－OH）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、二氧化钴）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。
1.固相法1.1 热分解反应法热分解反应基本形式(S代表固相，G代表气相)：Sl→S2十G1很多金属的硫酸盐、硝酸盐等，都可以通过热分解法而获得特种陶瓷用氧化物粉末。
粉体表征方法.
沉降法粒度测定
• 颗粒在液体中的沉降状态示意图
沉降法测定颗粒粒度的条件：
• 颗粒形状应当接近于球形，并且完全被液 体润湿
• 颗粒在悬浮体系的沉降速度是缓慢而恒定 的，而且达到恒定速度的时间较短
• 颗粒在悬浮体系中的的布朗运动不会干扰 其沉降速度
• 颗粒间的相互作用不影响沉降过程
沉降法粒度测定
优点
质谱法
沉降法粒度测定
• 沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度 不同测量粒度分布的一种方法。它的基本过程是把样品 放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液，悬浮液中的颗 粒在 重力或离心力作用下将发生沉降。不同粒径颗粒的 沉降速度是不同的，大颗粒的沉降速度较快，小颗粒的 沉降速度较慢。
• 重力沉降 10—300μm • 离心沉降 0.01—10μm
• 测量原理：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； • 当颗粒尺寸愈小，散射角愈大，颗粒尺寸愈大，散 射角愈小，即利用激光照射到不同大小的颗粒上时产生的 散射光空间分布不同的原理进行测量。
激光法粒度测定
• 图为激光粒度仪的原理结构
筛分法
子真密度，dvs体积面积平均数径。比表面积是 表征粉体中粒子粗细的一种量度，也是表示固体 吸附能力的重要参数。可用于计算无孔粒子和高 度分散粉末的平均粒径。
比表面积的测定方法
• 直接测定粉体的比表面积常用方法有 ：
• 气体吸附法 • 气体透过法气体透过法只能测粒子外部
比表面积，粒子内部空隙的比表面积不能 测，因此不适合用于多孔形粒子的比表面 积的测定。还有溶液吸附、浸润热、消光 、热传导、阳极氧化原理等方法。
• 3、松密度（bulk density) ρb。是指粉体质量除以该 粉体所占容器的体积V求得的密度，亦称堆密度。
粉体工程重点
粉体：粉体是由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群。
粉体是粉碎或粉磨物质颗粒的聚体或群体。
粉碎：固体物料在外力作用下克服其内聚力使之破碎的过程。
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）球体积当量径：与颗粒体积相同的球的直径为球体积当量径。
液体桥：粉体颗粒间隙之间存在的液体，称为液体桥。
（常见的是水。
）毛细管力：是指液体表面张力的收缩作用将引起对两颗粒间的牵引力。
粉尘爆炸：可燃性物质细粉在空气中扩散形成尘云，起火后迅速燃烧的现象称为粉尘爆炸。
安息角：安息角是粉体粒度较粗的状态下由自重运动所形成的角。
偏析：粉体流动时，由于粒径、密度、形状等差异，组成呈现出不均质的现象。
筛分法：筛分法是使物料通过一组有序的不同筛孔尺寸的（标准）筛子来测试粒度并进行大小分级的方法。
（求得相应的质量百分比。
）粉碎比：物料粉碎前的尺寸D与粉碎后的尺寸d之比。
公称粉碎比：粉碎机的允许最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比。
常用的形状指数有均整、体积充满度、面积充满度、伸长度、球形度、扁平度等。
粗糙度系数：表示颗粒表面的粗糙程度R=离子微观的表面积/表面视为光滑的宏观系数。
颗粒形状：是指一个颗粒的轮廓便捷或表面上各点所构成的图像。
空隙率：填充层中力度占据的空间体积；松装密度：指在一个填充状态下，包括颗粒间全部孔隙在内的整个填充单位体积中的颗粒质量。
破坏包络线：对同一种粉体层的所有极限摩尔圆做一条公切线，这条公切线破坏包络线。
形状指数是表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。
极限应力状态：分体处于运动初始瞬间，粉体层内没一点都是剪切的临界状态。
相对易磨性系数：采用同一台粉碎机和听一个物料的标准物料的单位电耗与粉碎风干状态下该物料的单位电耗之比。
整体流是卸料过程中仓内物料全部处于均匀下降的运动状态；漏斗流是只有库仓的中心产生料流，其他区域的物料停滞不懂，流动的区域呈漏斗状，流动沟道呈圆形截面，其底部截面大致相当于卸料口面积。
粉体的定义详解
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。
粉体测试技术及仪器
粉体测试技术的发展历程
01
02
03
初期阶段
早期的粉体测试技术主要 依靠手工测量和经验判断， 精度和可靠性较低。
技术进步阶段
随着科技的发展，出现了 许多先进的粉体测试技术 和仪器，如激光粒度仪、 气体吸附仪等。
智能化阶段
现代的粉体测试技术已经 向着智能化、自动化的方 向发展，可以实现快速、 准确的测量和分析。
用于改善粉体的流动性，提高粉体的加工性能和产品质量。
04
粉体测试技术应用案例
高岭土的物理性能测试与应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
高岭土的物理性能测试主要包括粒度、密度、白度、水分 等方面的测定，这些测试结果对于高岭土的应用具有重要 指导意义。
高岭土的粒度测试通常采用激光粒度仪或沉降粒度仪，以 了解其颗粒分布情况，进而评估其作为填料或涂料的性能 。密度测试则通过比重瓶法或浮沉法进行，以确定高岭土 的堆积密度和真密度。白度测试则通过白度计进行，以评 估高岭土的纯度和遮盖力。水分测试则采用烘干法或卡尔· 费休法进行，以了解高岭土中含水量的多少。
03
粉体测试仪器介绍
物理性能测试仪器
粒度分析仪
用于测定粉体的粒度分布，了解粉体的细度、颗 粒大小等物理性质。
密度计
用于测量粉体的密度，了解粉体的质量与体积之 间的关系。
流动性测试仪
用于评估粉体的流动性，包括休止角、流出速度 等参数，反映粉体的加工性能。
化学性能测试仪器
元素分析仪
用于测定粉体中各元素的含量，了解粉体的化学组成。
测定粉体在加热过程中的稳定性，评 估其耐热性能。
官能团分析
针对具有特定官能团的粉体材料，分 析其官能团的种类和数量。
关于粉体的基础知识(一)
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。
颗粒状粉体学基础
一、粉体学基础1. 概述定义：粉体是无数个固体粒子集合体的总称，粒子是粉体运动的最小单元，粉体学(micromeritics)是研究粉体的基本性质及其应用的科学。
通常所说的“粉”、“粒”都属于粉体的范畴。
粉—粒径<100μm的粒子，容易产生粒子间的相互作用而流动性较差粒—粒径> 100μm的粒子，较难产生粒子间的相互作用而流动性较好※一级粒子和二级粒子：组成粉体的单元粒子也可能是单体的结晶，也可能是多个单体粒子聚结在一起的粒子，为了区别单体粒子和聚结粒子，提出了一级粒子和二级粒子概念：一级粒子(primary particle) —单体粒子二级粒子(second particle) —聚结粒子在粉体的处理过程中由范德华力、静电力等弱结合力的作用而生成的不规则絮凝物(random floc)和由粘合剂的强结合力的作用聚集在一起的聚结物(agglomerate)都属于二级粒子。
※粉体的分类：▓超细粉：在广义上指从微米级到纳米级的一系列超细材料；狭义上指粒径在 5μm ~ 100nm 的一系列超细材料。
▓纳米粉：粒径 <100nm的粉体。
粉体加工行业已基本形成的共识：纳米材料：粒径 <100nm亚微米材料：粒径 100nm～1.0μm微米材料：粒径 1.0μm～5.0μm※ 粉体的物态特征：①具有与液体相类似的流动性；②具有与气体相类似的压缩性；③具有固体的抗变形能力。
◆粉体在锂离子电池中的应用：Positive Materials : LiCoO2、LiNi1-x Co x O2、LiMn2O4 、LiNi1/2Mn1/2O2、LiFePO4 Negative Material：Graphite、MCMB Separator：PVDF、SiO2多数为超细粉或接近超细粉，甚至是纳米粉。
MCMB超细粉末的SEM照片可以看出，颗粒近似呈球形或椭球形，粒径约为0.1~0.5μm，是各向同性沥青母液中经初期成长的胶体颗粒。
第二章 粉体制备
粉体颗粒的种类
原级颗粒型 聚集体颗粒型 凝聚体颗粒型 絮凝体颗粒型
二、粉体化的目的
粉体化：将固体材料粒子的尺寸进行缩减。粉体的性质多 与粉体粒子大小，形状有关。
将固体物料粉体化的目的主要有： 1）增大物理化学反应速度，对于陶瓷材料促进烧结，降低 反应温度。粒子尺寸↓，比表面积，表面能，反应速度。 2）有利于均匀混合，促进制品的均质化。制品的均匀程度 （成分）主要取决于配合料（多种）中的混合均匀程度。
f（Dp）=np/N×100% f(△Dp)=np/N×100% 这种频率与颗粒大小的关系，称为频率分布。
例如：设用显微镜观察N为300个颗粒的粉体样品，经测 定最小颗粒直径为1.5μm，最大颗粒直径为12.2μm.。将 被测定出来的颗粒按由小到大的顺序以适当的区间加以 分组，组数用h来表示，一般多取10~25组。小于10组， 数据的准确性大大降低，大于25组，数据的处理过程又 过于冗长。这里取h=12。区间的范围称为组距，用△Dp 表示。设△Dp=1μm，每一个区间的中点，称为组中值， 用di表示。落在每一个区间的颗粒数除以N，便是 f(△Dp)。将测量的数据加以整理，如下表：
等表面积球当量径：与颗粒同表面积的球的直径；这种方法 比较实用，通过流体透过法等间接方法求得。
等比表面积球当量径：与颗粒同比表面积的球的直径； 等沉降速度球当量径：与颗粒在流体中以等沉降速度下降的 球的直径，也称斯托克斯当量径。
2、颗粒群平均直径
在实际中，所涉及的不是单个的颗粒，而是包含各种不同 粒径的颗粒的集合，即粒子群。对于不同粒径颗粒组成的粒子 群，为简化其粒度大小的描述，常采用平均粒度的概念。平均 粒度是用数学统计方法来表征的一个综合概括的数值——代表 某一粒子群粒径大小。
粉体学
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• 2、库尔特计数法 • 原理：将粒子体积转变 为电压脉冲信号的过程。 此法也可求粒度分布。 优点：短时间内能测得 大量数据，并可绘出粒 度分布曲线。
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3、沉降法
( 0 ) gd v 18 0
2
h v t
18 0 h d ( 0 )g t
适用于大小为3100μm的球形质点 无湍流的等速沉降
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4.比表面积法 比表面积随粒径减小而增加，得到的为 平均粒径。 5.筛分法 原理：筛孔将粒径大的粒子阻挡而分离。
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• 四、粉体的密度 • （一）密度指单位体积粉体的质量。 • （二）密度因体积的不同有多种表示法 真密度ρt→真体积Vt 粒密度ρg→粒体积Vg 堆密度ρ→堆体积Vb
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真体积（Vt）：为不计质点之间空隙与质点内裂 缝和孔隙的体积，即质点的真实体积，物料的 固有特性。 粒体积(Vg)：为粉末的所有质点，包括有裂缝和 孔隙的体积，但不计质点之间空隙的体积。 堆体积(Vb)：为粉末堆积在一起所占的体积，包 括粉末质点之间的空隙与每个质点内裂缝和孔 隙的体积。
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（2）流速
• 一定时间内流出的粉末量，或一定量粉 末流出所需的时间称为流速。 • 可加入100μm的玻璃球助流，测定自由 流动所需玻璃球的量。
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（3）压缩度
• • • • • • • • 也称carr指数 5-12﹪极易流动， 12-16 ﹪易流动， 18-21 ﹪可流动， 23-28 ﹪流动性较差， 28-35 ﹪差， 35-38 ﹪很差， 〉40 ﹪几乎不流动。
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2.性质 • 粉体虽然具有抗变形能力，但不是固体。 • 粉体虽然能流动，但不是液体。 • 粉体虽然可以被压缩，但不是气体。
粉体工程-第一讲
个数表面积平均径 个数体积平均径
Dns = Σnd / Σn
2 i
DnV = Σnd / Σn
3 3 i
2.以各粒级中的颗粒个数、粒度之和、 2.以各粒级中的颗粒个数、粒度之和、表面积之 以各粒级中的颗粒个数 和和体积之和为权对粒径进行平均得到， 和和体积之和为权对粒径进行平均得到，特征是 =1。 α-β=1。 个数长度平均径
频率：颗粒总数为N，某一颗粒(Dp)或某一粒度大 频率：颗粒总数为N 某一颗粒(D 小范围( 的颗粒数为n 或质量为w 小范围(∆ Dp)的颗粒数为np或质量为wp，则在样品 中出现的百分含量即为频率( 中出现的百分含量即为频率(％)。
f f
(D ) = n N
p p
p
× 100 % × 100 %
(平均粒径)
3
=
V d3
(≤ 1)
ϕV 与 π 6
的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
球体ϕV = π
6 立方体ϕV = 1
3、比表面积形状系数
S ϕ s d 2 ϕ sv 表面积形状系数 ϕ s = ⇒ ϕ sv = = (> 1) Sv = = 3 V ϕv d d 体积形状系数 ϕv
球体ϕ SV = 6 立方体ϕ SV = 6
2.2 颗粒形状因数
一、形状指数
•
均齐度： 之间比值得： 均齐度：根据三轴径b、l、h之间比值得：
• • •
伸长度n=长径 短径=l/ 伸长度n=长径/短径=l/b (≥1) 长径/ 扁平度m=短径 高度= 短径/ 扁平度m=短径/高度=b/h (≥ 1) Zingg指数 Zingg指数F＝伸长度／扁平度＝lh/b2 指数F 伸长度／扁平度＝
一些规则几何体的形状因子
西南科技大学 粉体工程复习
名词解释1. 粉体：粉体是由大量的不同尺寸的颗粒组成的颗粒群。
2. 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3. 球体积当量径：与颗粒体积相同的球的直径为球体积当量径。
4. 液体桥：粉体颗粒间隙之间存在的液体，称为液体桥。
（常见的是水。
）5.毛细管力：是指液体表面张力的收缩作用将引起对两颗粒间的牵引力。
6安息角：安息角是粉体粒度较粗的状态下由自重运动所形成的角。
7.偏析：粉体流动时，由于粒径、密度、形状等差异，组成呈现出不均质的现象。
8. 筛分法：筛分法是使物料通过一组有序的不同筛孔尺寸的（标准）筛子来测试粒度并进行大小分级的方法。
9．粉碎过程：固体物料在外加作用下，克服了内聚力，使之破碎的过程。
10.等降颗粒：在流体内以同一速度沉降的颗粒.11粗糙度系数：:表示颗粒表面的粗糙程度R=粒子微观的表面积/表面视为光滑粒子的宏观表面积 12颗粒形状：是指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图象 13空隙率填充层中粒度与占据的空间体积与包含空间在内的整个填充层表面体积之比 14松装密度：指在一个填充状态下，包括颗粒间全部空隙在内的整个填充单位体积中的颗粒质量 15重力流动性：松装物料由于自身重力克服料层内力所具有的流动性质 16动态拱：不阻碍仓内粉料正常卸出的粉体拱 17 料斗流动因素：料斗内粉体固结主应力与作用于料拱脚的最大主应力的比值 18形状指数:表示单一颗粒外形的几何量的各种无因次组合。
19形状系数：在表示颗粒群性质和具体物理现象、单元过程等函数关系时，把与颗粒形状有关的诸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。
20极限应力状态：粉体处于运动初始瞬间，粉体层内每一点都是剪切的临界状态 21整体流：在卸料过程中仓内物料全部处于均匀下降的运动状态 22漏斗流；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，其底部截面大致相当于卸料口面积 23应力平衡：粉体层内部摩擦力对外力的抵抗而保持的一种力的平衡状态 24粉体的休止角：粉体自然堆积时的自由表面在静止平衡状态下与水平面形成的角度 25沉降速度：等速阶段颗粒相对于流体的运动速度 26颗粒的松密度：单位输送容积的颗粒质量 26破坏包络线：对同一种粉体层的所有极限摩尔圆可以作一条公切线，这条公切线称破坏包络线27粒度分布:是指将颗粒群以一定的粒度分布范围按大小顺序分为若干级别，各级别粒子占颗粒群总量的百分数。