《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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04
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》word版
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。
粉碎比物料粉碎前的平均粒径与粉碎后的平均粒径之比称为平均粉碎比。
粉碎级数串联粉碎机台数粉碎流程（1）开路流程从粉（磨）碎机中卸出的物料即为产品，不带检查筛分或选粉设备的粉碎流程。
简单、效率低、产品合格率低（2）闭路流程带检查筛分或选粉设备的粉碎流程。
效率高循环负荷率不合格粗粒作为循环物料重新回至粉碎机中再进行粉碎，粗颗粒回料质量与该级粉碎产品质量之比。
选粉效率检查筛分或选粉设备分选出的合格物料质量与进该设备的合格物料总质量之比。
强度:指对外力的抵抗能力，通常以材料破坏时单位面积所受的力来表示（N/m2）理论强度不含任何缺陷的完全均质材料的强度（相当于原子、离子或分子间的结合力）实际强度一般为理论强度的1/100～1/1000硬度材料抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力，也可理解为在固体表面产生局部变形所需的能量易碎(磨)性一定粉碎条件下，将物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的比功耗。
----比功耗单位质量物料从一定粒度粉碎至某一指定粒度所需的能量。
脆性脆性材料受力破坏时直到断裂前只出现极小的弹性变形而不出现塑性变形，抗冲击能力较弱。
采用冲击粉碎方法可粉碎。
材料的韧性指在外力作用下，塑性变形过程中吸收能量的能力。
断裂材料的断裂和破坏实质上是在应力作用下达到其极限应变的结果。
脆性材料在应力达到其弹性极限时，材料即发生破坏，无塑性变形出现。
韧性材料在应力略高于弹性极限并达到屈服极限时，尽管应力不断增大，但此时材料并未破坏，自屈服点以后的变形为塑性变形。
粉碎方式(a)挤压粉碎(b)冲击粉碎(c)摩擦-剪切粉碎(d)劈裂-裁断粉碎挤压粉碎：粉碎设备的工作部件对物体施加挤压作用，物料在压力作用下发生粉碎（挤压磨及鄂氏破碎机）挤压-剪切粉碎：挤压和剪切两种粉碎方法相结合的方式（雷蒙磨，立式磨）。
冲击粉碎：包括高速运动的粉碎体对被粉碎物料的冲击和高速运动的物料向固定壁或靶的冲击。
粉体工程-粉体分级课件
气流分级设备
01
02
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气流分级机
利用高速气流将颗粒物料 进行分级，适用于超细粉 体的制备。
旋风分离器
利用离心力原理，将不同 粒度的物料进行分离，适 用于颗粒较粗的物料。
袋式除尘器
利用过滤原理，将颗粒物 料进行分离，适用于颗粒 较细的物料。
惯性分级设备
惯性分级器
利用惯性力原理，将不同粒度的物料进行分离，适用于颗粒较粗的物料。
分级技术的发展趋势
高效能化
随着科技的发展，粉体分 级设备不断向高效能化发 展，提高分级效率，降低 能耗。
智能化
引入智能化技术，如物联 网、大数据和人工智能等， 实现分级过程的自动化和 智能化控制。
环保化
随着环保意识的提高，粉 体分级技术向环保化发展， 减少对环境的污染和破坏。
分级技术的挑战与机遇
挑战
粉体分级过程中易产生粉尘污染，对操作人员的健康造成影 响；同时，分级精度和稳定性也是分级技术面临的挑战。
机遇
随着科技的不断进步和市场需求的增加，粉体分级技术面临 巨大的发展机遇。例如，在新能源、新材料等领域，粉体分 级技术的应用前景广阔。
分级技术的未来展望
创新发展
加强粉体分级技术的创新研究，推动 分级技术的进步和发展。
进料控制
控制进料速度，保持粉体流量稳定，确保分 级效果。
质量检测
对分级后的粉体进行质量检测，如粒度、含 水量等，确保质量达标。
分级后的处理
收集粉体
将分级后的粉体收集起来，进行后续 处理或储存。
清理设备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对分级设备进行清理，去除残留粉体， 为下次分级做准备。
记录数据
记录分级过程中的数据，如进料量、 分级效果等，便于分析和改进。
《粉体工程》(第一章-第四章)
苏州大学材料与化学化工学部 沈风雷
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目 录
概述 粉体粒度分析及测量 粉体填充与堆积及作用力 粉体的流变学 粉碎过程及设备 颗粒流体力学 粉体的气力输送及设备 分级、分离及设备 混合与造粒 粉体输送设备 粉体喂粒及计量设备
2
第一章 概述
粉体工程的起源
8
粉体的形态
有认为是粉体是物质第四态 具有固体的性质 在一定的条件下，可以认为具有液体和气 体的性质
9
研究内容
粉体工程是以粉体物料为研究对象，研究 其性质、加工处理技术的跨学科、跨行业 的综合类工程科学。 可以分为
粉体科学：粉体几何形态、粉体力学、粉体化
学、气溶胶、粉体的润湿、粉体测定及其它 特性。 粉体技术：粉体分离、粉体均化、粉体制造、 粉体储存、粉体输送
md 3 D md 3
1
(2-4)
29
在实际应用中，常用两个系列的平均径，以个 数为基准加以说明： nd (2-5) （一） 1, 0 D
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制备方法
气相法 液相法 固相法
电 阻 加 热 法
化 学 火 焰 法
等 离 子 法
激 光 法
溶 乳 溶 熔 喷 液 液 胶 盐 雾 凝 合 干 法 法 胶 成 燥 法 法 法 -
热 烧 还 机 机 分 结 原 械 械 解 法 化 化 粉 合 学 碎 法 法 法 法 -
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意 义
提高工业产品的质量与控制水平
34
图2-7 粒度分布示意图
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粒度分布的表达方式
频率分布
f f1 (d )
R f 2 (d ) D f 3 (d )
粉体工程课件(ppt 54张)
16.02.2019
颗粒大小决定（影响）： e.g. 水泥的凝结时间、强度； 结构陶瓷的强度、韧度； 功能材料的功能； 催化剂的活性； 食品的味道； 药物的药力； 颜料的着色力；
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e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分； b.显微结构--粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)； 亚微米―纳米级超细粉，加速烧结过程中动力 学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能； e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）； b.颗粒度（颗粒大小及分布）； 水泥（溶胶－凝胶法，DSP）
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
食品 颜料 能源 粮食加工、面粉蛋白分离、调味料、保健食品、食品 添加剂、 偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列 煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
电子
电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、 荧光粉、铁氧体
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细 陶 瓷 环保 机械 水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗 粒表面改性 脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉 状污水处理剂 粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
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DSP水泥;densified systems containing homogeneous 16.02.2019 arranged ultrafine particle;DSP cement
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非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不 断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元， 超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非金属矿产 品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质 资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以 来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事 实。非金属矿产品在"六五”期间出口12.5亿美元,"七 五"期间达到25.7亿美元，"八五"期间超过53.7亿美元， "九五"期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿 美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长 势头。件
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(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》课程笔记
《粉体工程》课程笔记第一章颗粒物性1.1 颗粒粒径和颗粒分布颗粒粒径是指颗粒的线性尺寸，通常用直径表示。
颗粒的形状、大小和分布对其物理和化学性质有重要影响。
颗粒分布是指颗粒大小的分布情况，可以通过粒度分布曲线来表示。
粒度分布曲线通常以颗粒直径的对数为横坐标，以对应直径的颗粒体积或质量分数为纵坐标。
颗粒的粒径分布可以分为单峰分布和双峰分布。
单峰分布是指颗粒大小集中在某个范围内，而双峰分布则是指颗粒大小分布在两个不同的范围内。
颗粒的粒径分布对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。
1.2 颗粒形状和表面现象颗粒形状是指颗粒的外形特征，可以分为规则形状和不规则形状。
规则形状的颗粒如球形、立方体等，而不规则形状的颗粒则呈现出各种复杂的几何形状。
颗粒的形状对其堆积、流动性等物理性质有重要影响。
表面现象是指颗粒表面的吸附、反应、润湿等性质。
颗粒的表面现象对其在流体中的沉降、分散等行为有重要影响。
例如，表面活性剂可以改变颗粒的润湿性，从而影响其在流体中的分散性。
1.3 颗粒间的作用力颗粒间的作用力主要包括范德华力、静电力、氢键等。
这些作用力对颗粒的团聚、分散、堆积等行为有重要影响。
范德华力是由于颗粒表面分子的瞬时偶极矩引起的吸引力，静电力是由于颗粒表面带电而产生的相互作用力，氢键则是一种特殊的相互作用力，常见于含有氢键供体和受体的颗粒之间。
颗粒间作用力的强度和性质决定了颗粒体系的稳定性。
当颗粒间作用力较弱时，颗粒容易发生分散；而当颗粒间作用力较强时，颗粒容易发生团聚。
1.4 颗粒的团聚与分散颗粒在空气中或其他介质中容易发生团聚现象。
颗粒的团聚会导致其堆积密度降低，流动性变差。
颗粒的分散是指颗粒在介质中均匀分布，颗粒的分散性对其在流体中的沉降、输送等行为有重要影响。
颗粒的团聚与分散可以通过调节介质性质、添加分散剂等方法来控制。
介质性质包括介质的pH值、离子强度等，这些参数可以影响颗粒表面的电荷和润湿性，从而影响颗粒的分散性。
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牛顿效率（2）
1．牛顿效率ηN ： F原料， A：a成分的量，B：b成分的量 Xf－原料中a成分的含有率； 1-Xf原料中b成分的含有率； Xa－a成分产品中a成分的含有率； 1-Xa－a成分产品中b成分的含有率； Xb－b成分产品中a成分的含有率； 1-Xb－b成分产品中b成分的含有率；
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3.筛分法
定义：把固体颗粒置于具有一定大小孔径 或缝隙的筛面上，使通过筛孔的成为筛下 料，被截留在筛面上的成为筛上料，这种 分级方法称为筛分。
分类：分为干法筛分和湿法筛分
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3.1筛分与筛制
我国现行标准筛采用ISO制，以方孔筛的边 长表示筛孔大小
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3.2孔隙率ηS
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75%与25%的分级径
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分级精度指数
3．不完全度(Imperfection)I ：法国的 Belugou提出，对Terra指数Ep与分级粒径 Dp50的依赖性予以修正的指数。
I＝Ep／Dp50
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2.2 综合分级效率
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分级模型
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牛顿效率（1）
破碎方式
处理能力kg/h
10μm以下含量/kg
能耗kw/kg
单独
2.1
0.63
34.5
闭路
10
20.4
10.8
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4
(3)生产特定级别的产品
分级机的作用是不仅要控制大颗粒，而且 也要控制微细颗粒，包括挑选出合适的颗 粒分布区间。
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(4)生产高细度的产品
（A）超细产品的分级
如碳化硅，金刚石等磨料的制备，
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1．颗粒通过概率
设筛孔为金属丝所组成的方形孔，如图3—5所示，筛孔每边净长为D， 筛丝的粗细为Db，而被筛分的颗粒设为球形，其直径为d。就该筛孔 而言，球粒中心的运动范围应为(D+Db)2。当球粒能够顺利落下去时， 其球心的位置则应在(D—d)2范围之内。所以球粒落下去的机会，即 其通过概率P为：
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分级粒径
分级点：所谓分级点通常是指相当于分级 效率50％的粒径，称为分级粒径Dp50，
平衡粒径Dpe ：指混入粗粉和细粉的量相 等的粒径
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平衡粒径
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评价分级精度的几个指数
德国的Leschonski提出的指数：
K＝Dp75／Dp25 Dp75、Dp25分别为75％和25％的分级粒径.
以部分分级效率为纵坐标、颗粒粒径为横 坐标，即可绘制出部分分级效率曲线。
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2.1 2 部分分级效率曲线（1）
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部分分级效率曲线（2）
图7－3 理想分级和实际分级的部分分级效率曲线
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分级的频率分布曲线
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收率
(7-1) ( D ) c [ R c ( D i ) R c ( D i 1 ) /R ] 0 [ ( D i ) R 0 ( D i 1 )]
小于等于200目的粒子回收率是多少？
大于200目的粒子回收率是多少？
牛顿效率η 是多少？实用文档
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计算
小于等于200目的粒子回收率： ra=(Xa·A)/(Xf·F)＝8×80％
/20*45%=71.1% 大于200目的粒子回收率：
rb=[(1-Xb)·B]/(1- Xf)·F)＝78.3％×12/ （（1－45％）×20）=85.4%
孔隙率也称开孔率，是指筛孔净面积占筛 面总面积的比率(％)
ηS=(1-zDb)2x100%
(7-9)
式中z—单位长度内的筛孔数，Db—筛丝直径， 筛网的孔隙率可达80％ ，小于50％，影响 通过性。
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7.3筛分机理
粒子通过筛孔的条件： a.粒径小于筛孔直径， b.机会，相对运动
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牛顿效率ηN
ηN＝ra＋rb－1
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回收率（1）
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回收率（2）
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回收率（3）
a成分的回收率ra :即原料中含有的a成分与实际回 收到a成分产品中的a成分的比例。
ra=(Xa·A)/(Xf·F)
同样b成分的回收率rb
rb=[(1-Xb)·B]/(1- Xf)·F)
理想分级状态下K＝1，K值越接近1分级精度越高， K＜1.4时 分级状态很好；K值在1.4—2.0之间，分级状态良好；也有用K ＝Dp25／Dp75表示的，此时K＜1，K值越小分级精度越差。
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分级精度指数
Ep＝(Dp75-Dp25)／2
理粒如想度果条有不2炭件关表．技下。明T，分De术p5r级E0p。人r＝粒a则0（员径，容大台AE易pn，值判拉dE越r断p大）e小失，分T指误分e级。r数级精r粒aE度提p度:越小出好，，的由E但p，小法Ep。表值国所和示以的分部，级煤分 分级效率的斜率。
(Dd)2 P(DDb)2
(1d/D)2 1D/bD
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实际
实际情况中，球形颗粒通过筛孔的概率要 比上述的大一些
第七章 颗粒分级原理和技术
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1
1 分级的意义与定义
定义：根据生产工艺的要求，把粉碎产品 按某种粒度大小或不同种类颗粒进行分选 的操作过程称为分级。
方法：筛分法，干式分级和湿式分级
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2
分级意义
(1)闭路与单次通过制备方法的粒度分布 （冲击磨）
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3
（2）功耗比较
表7－1 单独及闭路粉碎消耗的动力比较
（B）避免团聚
细颗粒及早分离，避免了团聚
（C）没有分级机就没有超细粉体
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2 分级性能的评估
（A）分级粒度 d0 ：在粗粒部分中末混入 小于d0粒度的颗粒，同时在细粒中也 末混入大于d0的颗粒，
（B）分级精度的方法：部分分级效率和综
合分级效率
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2.1 1 部分分级效率定义
假设在X1和X2的粒径范围内,选粉机的喂料 量为Wa，选粉分级机粗粉量（或者细粉量） 为Wb，Wa/Wb的比值则称为“部分分级效 率”。
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2.回收率（4）ηR
ηR＝实际得到的欲分级成分量/原料中含 有的欲分级成分量
假设a成分为欲分级量，则有：
ηR＝(Xa·A)/(Xf·F)
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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例1
有一堆粉料共20千克，其中有小于等于200目的 粒子占45％，通过气力分级，得到8千克和12千 克两堆粉体，其中8千克粒子中小于等于200目粒 子比例为80％，12千克粒子中大于200目粒子 78.3％，请问：