粉體加工關(guān)鍵技術(shù)

第一講緒論粉體工程(粉體加工技術(shù))：是一門在掌握超細(xì)粉碎理論基本上，以超細(xì)粉碎設(shè)備構(gòu)造及工作原理、超細(xì)粉碎工藝流程為重要學(xué)習(xí)內(nèi)容課程。一非金屬礦產(chǎn)及加工運(yùn)用簡介非金屬礦產(chǎn)發(fā)展非金屬礦產(chǎn)：是指金屬礦產(chǎn)和燃料礦產(chǎn)以外，自然產(chǎn)出一切可以提取非金屬元素或具備某種功能可供人們運(yùn)用、技術(shù)經(jīng)濟(jì)上有開發(fā)價值礦產(chǎn)資源。（因而類礦產(chǎn)大多不是以化學(xué)元素，而是以有用礦物為運(yùn)用對象，因此亦稱為工業(yè)礦物與巖石。）在人類發(fā)展過程中，非金屬礦產(chǎn)起了決定性作用。古代：石器（工具）陶器青銅器（金屬）非金屬礦產(chǎn)受挫近代：技術(shù)進(jìn)步和材料構(gòu)造多元化，促使了非金屬礦產(chǎn)地位不斷上升。從科學(xué)技術(shù)角度看：已進(jìn)入信息時代從礦產(chǎn)資源運(yùn)用看：進(jìn)入一種以非金屬資源為中心綜合開發(fā)時代。(50年代開始，世界非金屬礦產(chǎn)產(chǎn)值已經(jīng)超過金屬礦產(chǎn)產(chǎn)值，發(fā)達(dá)國家非礦產(chǎn)值超過金屬礦產(chǎn)2~3倍。)國內(nèi)非金屬礦產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)是世界上最早運(yùn)用非金屬礦產(chǎn)國家之一。但是近代由于封建制度閉關(guān)自守及帝國主義國家列強(qiáng)侵略掠奪，國內(nèi)非金屬礦產(chǎn)發(fā)展落后于西方發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)已發(fā)既有經(jīng)濟(jì)價值非金屬礦產(chǎn)有100各種，是世界上品種齊全、儲量豐富少數(shù)國家之一。儲量居世界前列非金屬礦產(chǎn)有：石膏、石墨、滑石、膨潤土、石棉、螢石、重晶石等儲量在世界上有重要地們非金屬礦產(chǎn)有：高嶺土、硅藻土、沸石、珍珠巖、石灰石等。非常具備發(fā)展?jié)摿Ψ墙饘俚V產(chǎn)有：硅灰石、長石、凸凹棒石、海泡石等。80年代開始國內(nèi)非金屬礦產(chǎn)日益受到關(guān)注（非金屬在世界市場走俏）近十幾年來國內(nèi)非金屬礦產(chǎn)出口增長，已成為出口創(chuàng)匯一種重要方面。但國內(nèi)非金屬礦產(chǎn)加工技術(shù)――比較落后出口非金屬礦產(chǎn)產(chǎn)品種類――原礦和初級產(chǎn)品（許多工業(yè)部門和人們尋常生活所需非金屬礦深加工產(chǎn)品還需進(jìn)口，有甚至是咱們出口原礦或初級產(chǎn)品加工而成。）非金屬礦產(chǎn)開發(fā)運(yùn)用新趨勢從當(dāng)前國內(nèi)外非金屬礦產(chǎn)開發(fā)運(yùn)用特點(diǎn)，可反映出如下幾種趨勢：已開發(fā)老品種，其運(yùn)用范疇和開發(fā)深度不斷擴(kuò)大。體現(xiàn)形式――大某些礦種已不限于一兩個工業(yè)部門少數(shù)用途，老礦種新特性新功能不斷被發(fā)現(xiàn)并得到運(yùn)用(如高嶺土)。新開發(fā)新礦種不斷浮現(xiàn)，且許多新礦種在應(yīng)用方面體現(xiàn)出獨(dú)特性能。由直接運(yùn)用非金屬礦原料或粗加工產(chǎn)品（選礦精礦及粉料產(chǎn)品）向深加工及制成品方向擴(kuò)展。人工合成非金屬礦物和天然非金屬礦資源綜合運(yùn)用，也愈來愈受注重。總之，隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和社會需求多樣化，單純運(yùn)用非金屬礦物原料或選礦粗加工產(chǎn)品，已在諸多方面不能適應(yīng)市場發(fā)展需要，非金屬礦產(chǎn)深加工也成為非金屬礦行業(yè)發(fā)展必然趨勢。因此，為適應(yīng)市場和科學(xué)技術(shù)發(fā)展需要，非金屬礦礦產(chǎn)發(fā)展方向應(yīng)為：非金屬礦礦產(chǎn)發(fā)展：向高純化、超細(xì)化、功能化、多品種、多系列方向發(fā)展。非金屬礦公司發(fā)展：向集團(tuán)化綜合加工方向發(fā)展。非金屬礦深加工重要內(nèi)容各類礦產(chǎn)應(yīng)用特點(diǎn)金屬礦產(chǎn)：通過冶煉提煉出其中金屬元素這兩類礦產(chǎn)都是以變化礦物原料燃料礦產(chǎn)：運(yùn)用并通過熱化學(xué)反映提取其中化學(xué)構(gòu)造來達(dá)到其運(yùn)用目。熱能或有機(jī)化學(xué)組分。非金礦產(chǎn)：絕大某些是運(yùn)用其固有技術(shù)物理性能，或運(yùn)用其加工后來形成物理特性及物理化學(xué)性能。材料工業(yè)三大支柱：無機(jī)非金屬材料、金屬材料、有機(jī)高分子材料無機(jī)非金屬材料：運(yùn)用某些礦物原料加工成其有某種功能、能被人們直接運(yùn)用材料。1）非金屬礦產(chǎn)加工運(yùn)用階段在開發(fā)運(yùn)用非金屬礦產(chǎn)資源途徑中，最簡樸是直接運(yùn)用（砂、石、粘土和經(jīng)選礦提高了運(yùn)用層次和經(jīng)濟(jì)價值產(chǎn)品），但其本質(zhì)仍是一種原料（制取某種材料原料）。如果要將采出非金屬礦產(chǎn)加工成經(jīng)濟(jì)價值高各類功能性材料，要通過如下幾各加工階段。（1）初加工非金屬礦產(chǎn)初加工――指老式礦物加工辦法對礦物或巖石進(jìn)行破碎、磨礦、分級以及有用礦物分選或富集。初加工任務(wù)：為材料工業(yè)部門提供從顆粒粒級上或有用礦物品位上都合格原料礦物。（2）深加工非金屬礦產(chǎn)深加工――將通過采選粗加工后原料礦產(chǎn)，依照顧客或制品對其技術(shù)物理性能及界面性能規(guī)定，再進(jìn)一步進(jìn)行精細(xì)加工過程。（深加工相對初加工加工解決限度而言）非礦深加工產(chǎn)品特性：經(jīng)深加工礦物已不在是一種原料，而是具備某些優(yōu)秀性能可供直接運(yùn)用材料。詳細(xì)體當(dāng)前：保持了原料礦物單一材料性與固體分散相特性。礦物與化學(xué)成分不發(fā)生主線變化所被運(yùn)用技術(shù)物理特性與界面化學(xué)性能有質(zhì)奔騰有時會發(fā)生局部晶層構(gòu)造變異與表面化學(xué)性能變化經(jīng)深加工產(chǎn)品在性能上己遠(yuǎn)不同于初加工產(chǎn)品，其固有天然礦物性能己發(fā)生質(zhì)變化（進(jìn)行深加工重要目）。例：膨脹珍珠巖或蛭石、煅燒高嶺土、活性白土、輕質(zhì)碳酸鈣(PCC)等。窯CaCO3+(heat)CaO+CO2（生石灰）輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)方程式：熟化器CaO+H2OCa(OH)2+熱（熟石灰）反映器Ca(OH)2+CO2CaCO3+熱重質(zhì)碳酸鈣(GCC)(方解石、白云石)直接超細(xì)粉碎加工得到碳酸鈣粉體產(chǎn)品。輕質(zhì)碳酸鈣特點(diǎn)：構(gòu)造或晶體形態(tài)可選；凝聚限度可選；粒度分布窄---可覺得某一特定用途“度身定做”。2）非金屬礦深加工重要內(nèi)容精細(xì)提純重要是指采用化學(xué)選礦等辦法提純；超細(xì)粉碎涉及具備特殊構(gòu)造礦物剝離及超細(xì)分級；礦物改性與改型化學(xué)解決改性、界面解決改性、熱解決改性；特殊機(jī)械加工礦物（或巖石）切、磨、拋、雕等工藝。二超細(xì)粉體技術(shù)研究內(nèi)容、作用及發(fā)展趨勢超細(xì)粉體技術(shù)研究內(nèi)容及范疇1）超細(xì)粉體定義超細(xì)粉體技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來新技術(shù)，其名詞解釋和基本概念尚無統(tǒng)一定義。超細(xì)定義：UltrafineSuperfineVaryfine粒徑范疇：<100μm<30或<10μm<1μm國外通用<3μm國內(nèi)定義：超細(xì)超微超細(xì)微粒徑；<3μm或<10μm；<100μm或<300μm100%不大于<30μm定義。李鳳生按粉體粒徑大小又分為：微米級1μm~30μm；《超細(xì)粉體技術(shù)》亞微米級0.1μm~<1μm；納米級0.001μm~<0.1μm細(xì)粉10μm~1000μm；老式粉碎和磨粉設(shè)備加工超細(xì)粉0.1μm~10μm；超細(xì)粉碎設(shè)備加工鄭水林超微細(xì)粉0.001μm~0.1μm；難以完全用機(jī)械粉碎辦法加工，《超細(xì)粉碎》需采用其他物理化學(xué)辦法加工超細(xì)粉碎：普通將加工0.1μm~10μm超細(xì)粉體粉碎和相應(yīng)分級技術(shù)稱超細(xì)粉碎2）超細(xì)粉體涵蓋有關(guān)技術(shù)制備技術(shù)；分級技術(shù)；分離技術(shù)；干躁技術(shù)；輸送、混合與均化；表面改性；粒子復(fù)合；粒度及性能檢測；制造及儲運(yùn)過程中安全、包裝與運(yùn)送，應(yīng)用等技術(shù)。由于粒度級別不同導(dǎo)致粉體材料性質(zhì)和有關(guān)技術(shù)有很大差別，又可分為：微米技術(shù)；亞微米技術(shù)；納米技術(shù)。3）所涉及學(xué)科領(lǐng)域化工；材料；醫(yī)藥；生物工程；食品；軍工；航天；電子；機(jī)械；力學(xué)；物理；化學(xué)；光學(xué)；電磁學(xué)；機(jī)械力化學(xué)；液體力學(xué)；空氣動力學(xué)。超細(xì)粉體在國民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用超細(xì)催化劑------可使石油解裂速度提高1~5倍油漆、涂料、染料------高附著力、高性能1）化工領(lǐng)域造紙、橡膠------增強(qiáng)、增光、抗老化（碳酸鈣、氧化鈦）化纖、紡織------提高光滑度（加入氧化鈦、氧化硅）日用化工-----化妝品、牙膏等（應(yīng)用最早行業(yè)）醫(yī)藥細(xì)化------提高吸取率（超微鈣）2）生物、醫(yī)學(xué)亞微米及納米級針劑保健品細(xì)化------提高吸取率超硬、抗沖擊材料-----陶瓷粉、硬塑（重量輕）超細(xì)氧化劑、炸藥-----燃燒速度提高1~10倍3）軍事、航空、電子、航天等領(lǐng)域超細(xì)氧化鐵粉-----高性能磁材料超細(xì)氧化硅------高性能電阻材料超細(xì)石墨-----高性能顯象管和電子對抗材料超細(xì)粉碎技術(shù)發(fā)展、現(xiàn)狀及趨勢發(fā)展簡史超細(xì)粉碎是隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展而興起一門跨學(xué)科、跨行業(yè)高新技術(shù)，同步也是老粉碎技術(shù)新發(fā)展和新應(yīng)用。超細(xì)粉碎技術(shù)發(fā)展于上世紀(jì)60~70年代。壓碎機(jī)粉碎技術(shù)發(fā)展16世紀(jì)----19世紀(jì)中葉新概念磨機(jī)諸各種類破碎機(jī)至今仍在應(yīng)用研磨機(jī)粉碎工藝不斷改進(jìn)20世紀(jì)70年代至今超細(xì)粉碎技術(shù)逐漸完畢并趨于完善新設(shè)備不斷延生（1）超細(xì)粉碎設(shè)備發(fā)展超細(xì)粉碎技術(shù)發(fā)展初期，著重粉碎技術(shù)和設(shè)備研究開發(fā)。70年代前，只能粉碎到325目，而當(dāng)代工業(yè)需要多為500~1250目，更高者甚至規(guī)定亞微敉或納米級，因而規(guī)定不斷推出新超細(xì)粉碎設(shè)備。美、德、前蘇聯(lián)相繼研制出新型氣流粉碎機(jī)、高效攪拌研磨機(jī)、高速沖擊式粉碎機(jī)、冷凍粉碎機(jī)等數(shù)十種新型粉碎設(shè)備。近年來發(fā)展起來超細(xì)粉碎機(jī)有：行星式球磨機(jī)、振動球磨機(jī)、攪拌球磨機(jī)棒機(jī)等。針對某些特殊性能材料，新研制出砂磨機(jī)、剝片機(jī)、膠體磨機(jī)等。（2）粉體分級技術(shù)研究與發(fā)展由于當(dāng)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，應(yīng)用部門對超細(xì)粉體提出規(guī)定越來越高（粉體細(xì)、粒徑分布窄）。而機(jī)械粉碎辦法加工出來粉體粒徑分布普通較寬，為滿足顧客規(guī)定，須對粉體進(jìn)行分級解決。16世紀(jì)此前就浮現(xiàn)以篩分為代表分級技術(shù)，但篩分對超細(xì)粉體則無能為力。70年代開始，隨著新型超細(xì)粉設(shè)備延生，分級技術(shù)也有了奔騰性發(fā)展。到當(dāng)前為止，分級辦法有兩種，干式和濕式。干式分級極限在微米級，濕式分級可達(dá)亞微米級。超細(xì)粉體分級機(jī)重要類型：葉輪式、渦流式、漩流式、碟式、臥螺式等。分級機(jī)使用方式：單元操作使用和組合使用。多用粉碎機(jī)與分級機(jī)組合使用，其長處是：可提高系統(tǒng)產(chǎn)量，避免物料過粉碎，同步可減少能耗和成本。2）超細(xì)粉體技術(shù)發(fā)展趨勢由于超細(xì)粉體技術(shù)是一門跨學(xué)科跨行業(yè)新興技術(shù)，此后發(fā)展就集中在如下幾種方面：超細(xì)粉體制備超細(xì)粉體性能研究超細(xì)粉體應(yīng)用究對于超細(xì)粉體制備技術(shù)，重要在于研究更新制備原理、辦法和設(shè)備，其重要目在于：能制備出粉體粒度更細(xì)、分布更均勻、分散和表面性能更優(yōu)粉體產(chǎn)品；設(shè)備生產(chǎn)能力大，產(chǎn)量高、能耗低、耐磨性好、使用壽命長；工藝簡樸、生產(chǎn)持續(xù)、自動化限度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。3）此后研究重要任務(wù)超細(xì)粉體性能研究?？赏ㄟ^粒子設(shè)計(jì)對粉體進(jìn)行改性或復(fù)合解決，使其達(dá)到抱負(fù)性能。4）此后研究重要內(nèi)容：超細(xì)粉體應(yīng)用，重點(diǎn)放在拓寬超細(xì)粉體在國民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用領(lǐng)域和拌隨浮現(xiàn)各種問題。開拓超細(xì)粉體新應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)而引起某些技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)革命或變革是超細(xì)粉體同步也是非金屬礦行業(yè)與否有生命力核心。三授課內(nèi)容及有關(guān)參照資料1授課內(nèi)容顆粒粒徑及顆粒形狀1）粉體顆粒幾何特性顆粒粒度測量辦法 粉體摩擦特性2）粉體特性 顆粒斷裂與破碎 超細(xì)粉體制備辦法簡介3）超細(xì)粉體粉碎技術(shù)超細(xì)粉體制備慣用設(shè)備（工作原理、設(shè)備構(gòu)造） 超細(xì)粉碎設(shè)備工作參數(shù)分級重要目和原理4）超細(xì)粉體分級技術(shù) 慣用分級辦法簡介慣用分級設(shè)備（工作原理、設(shè)備構(gòu)造、重要參數(shù)）5）超細(xì)粉碎工藝 超細(xì)粉碎工藝流程超細(xì)粉碎工藝實(shí)例2使用教材及參照資料教材：《超細(xì)粉碎》鄭水林編著中華人民共和國建材出版社參照資料：《粉體加工技術(shù)》盧壽慈主編中華人民共和國輕工業(yè)出版社《超細(xì)粉體技術(shù)》李鳳生主編國防工業(yè)出版社《礦物加工顆粒學(xué)》曾凡等編著中華人民共和國礦業(yè)大學(xué)出版社《破碎篩分設(shè)備選用手冊》唐敬麟主編化學(xué)工業(yè)出版社《超細(xì)粉碎分級技術(shù)》蓋國勝主編中華人民共和國輕工業(yè)出版社3授課安排課堂授課：44學(xué)時實(shí)驗(yàn)：16學(xué)時作業(yè)：回答下列問題：什么叫非金屬礦產(chǎn)？各類礦產(chǎn)應(yīng)用特點(diǎn)是什么？什么叫超細(xì)粉碎？研究超細(xì)粉體制備技術(shù)重要目是什么？第二講顆粒表征一顆粒概述1顆粒與顆粒體顆粒：描述物料細(xì)分狀態(tài)個別物理單元叫顆粒（或顆粒是物料離散單元）。自然界中大某些固體物質(zhì)都是以顆粒狀態(tài)存在（土壤、泥沙、塵埃、谷物、面粉、糖、鹽、礦砂、藥丸、煤粉、涂料等等）。顆粒體：大量顆粒集合體粉體：由大量細(xì)小顆粒構(gòu)成集合體（1mm如下、英國）顆粒分類按顆粒成因分類――自然粒體工業(yè)粉塵人工顆粒自然粒體――由自然力作用而成作用方式――風(fēng)化、沖擊波、火山爆發(fā)顆粒類型――石英粉砂、泥沙、火山灰工業(yè)粉塵――工業(yè)生產(chǎn)活動中某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生污染粉塵產(chǎn)塵形式――燃燒、礦石采掘、破碎、運(yùn)送、摻合等粉塵類型――細(xì)粉擴(kuò)散到大氣中人工粒體――人工辦法制造粒體（各工業(yè)部門產(chǎn)物（產(chǎn)品）顆粒類型――精礦粉、水泥、奶粉、食糖、各種填料、涂料和化肥等按顆粒大小分類顆粒大小分類表粒限（μm）＋500500~100~7575~1010~1~0.1-0.1粒級粗粒中粒細(xì)粒亞超細(xì)粒超細(xì)粒加工工藝破碎粗磨細(xì)磨超細(xì)粉碎化學(xué)法觀測手段肉眼放大、顯微鏡電子顯微鏡二顆粒幾何特性顆粒幾何特性重要指顆粒大小、外形、表面積等。對于粉體顆粒來說，顆粒大小最為重要。實(shí)際中，慣用顆粒在空間中所占線性（一維）尺寸表達(dá)顆粒大小。相應(yīng)地，表征顆粒尺寸就是物料粒度和其分布特性，它在很大限度上決定顆粒加工工藝性質(zhì)和效率高低，是選取設(shè)備及進(jìn)行過程控制基本根據(jù)，因此，僅對物料應(yīng)用而言，粒度是最重要指標(biāo)之一。粒徑和粒度粒徑：對于單個顆粒來講，某種表達(dá)其大小“線性長度”叫粒徑。粒度：在多顆粒系統(tǒng)中，顆粒平均值大小稱粒度。粒徑是表達(dá)一種顆粒大小，而粒度是一組顆粒大小總體概括，單一粒徑在實(shí)際應(yīng)用中是不存在，因而習(xí)慣上將粒徑和粒度通用。粒徑種類由于超細(xì)粉體是多顆粒系統(tǒng)（各種粉體、液滴、氣泡群等），其形狀千變?nèi)f化，用來表達(dá)其大小粒徑也不同樣。粉體顆粒形狀有較規(guī)則球形體和正立方體，但多數(shù)為非球形和正立方體不規(guī)則體。對于球形和立方體來說，直徑和邊長就可以為粒徑，但對不規(guī)則狀粉體來講，立方體邊長，長方體長和等效球體徑都可作為其粒徑。軸徑三軸徑：在笛卡爾坐標(biāo)系中，一種不規(guī)則顆粒三維空間最大尺寸外接長方體各邊長度，為該顆粒三軸徑。（相稱每邊都與其相切長方形盒子中，長方體三個邊長、寬、高）。由軸徑計(jì)算各種平均徑序號計(jì)算式名稱物理意義1長短軸平均徑二軸平均徑平面圖形上算術(shù)平均值2三軸平均徑三軸算術(shù)平均值3三軸調(diào)和平均徑與外接長方體比表面各項(xiàng)相似球體直徑4二軸幾何平均徑平面圖形上幾何平均5三軸幾何平均徑與外接長方體體積相似立方體一條邊6三軸等表面積平均徑與外接長方體表面積相似立方體一條邊投影徑在用顯微鏡觀測顆粒粒徑時，由于顆粒最大穩(wěn)定度（重心最低）總量處在最低平面，因此觀測到是顆粒最大投影面積，因而，可按其投影大小定義顆粒粒徑，由于顆粒不規(guī)則和不擬定性，投影徑在如下幾種：二軸徑：顆粒投影外接矩形長和寬。Fetret（弗雷特）徑：與定方向顆粒投影相切兩條平行線之間距離；記作。Martin（馬?。剑涸谝欢ǚ较蛏蠈㈩w粒投影面積分為兩等份直徑；記作。Krumbein(定方向最大徑)：在一定方向上顆粒投影最大長度；記作。Heywood（投影面積相稱徑）：與顆粒投影面積相等圓直徑；記作。投影周長相稱徑：與顆粒投影周長相等圓直徑；記作。顯然，對于不規(guī)則顆粒，在顯微鏡下所測得各種粒徑與顆粒取向關(guān)于，但當(dāng)測量顆粒數(shù)目諸多時，因取向所引起偏差大某些可以互相抵消，所得到成果是諸多顆粒粒徑記錄平均值。因而投影徑也可稱為記錄平均徑。當(dāng)量直徑形狀規(guī)則顆?？梢杂媚撤N特性線段來表達(dá)其大小（直徑、棱長等），由于礦物顆粒形狀具備廣泛不擬定性，其真實(shí)粒徑不易擬定，因而慣用某些同體積規(guī)則物特性線段作為不規(guī)則顆?！跋喾Q粒徑”，亦稱當(dāng)量或演算直徑。當(dāng)量直徑：通過測定某些與顆粒大小關(guān)于性質(zhì)，推導(dǎo)出與線性量綱關(guān)于參數(shù)。（如運(yùn)用某種辦法測得一不規(guī)則顆粒體積，再計(jì)算出該體積球直徑，則所計(jì)算出直徑就是該顆粒一種直徑，“球“當(dāng)量徑）。不同當(dāng)量直徑特性表名稱符號公式物理意義或定義體積直徑與顆粒具備相似體積圓球直徑面積直徑與顆粒具備相似表面積圓球直徑體積面積直徑與顆粒具備相似外表面積和體積比圓球直徑沉降速度相稱徑層流區(qū)（）顆粒自由落直徑注：――顆粒沉降速度――介質(zhì)粘度――顆粒密度――液體密度篩分徑顆?？赏ㄟ^最小方篩孔寬度三粒（徑）度分布由于所研究粉體是多顆粒系統(tǒng)，如果整個顆粒系統(tǒng)全為粒徑相等顆粒，則顆粒系統(tǒng)叫：單粒度體系：顆粒系統(tǒng)顆粒所有相等顆粒系統(tǒng)。多粒度體系：顆粒系統(tǒng)中粉體由不同粒徑顆粒構(gòu)成。粒徑（粒度分布）：用簡表格、繪圖或函數(shù)形式來反映出粒度群體中各種顆粒大小及相應(yīng)關(guān)系，稱為粒度分布（狀態(tài)）。用顆粒特性尺寸（線性、面積、體積）和總量（個數(shù)、面積、體積）可完整表達(dá)出粒度群體顆粒狀態(tài)。因此，特性尺寸稱粒度變量，總量稱總體數(shù)量。粒度分布表達(dá)辦法有列表法、作圖法和函數(shù)法。1列表法列表法：將粒度分析所得到原始數(shù)據(jù)及由此計(jì)算出相應(yīng)數(shù)據(jù)列成可供粒度分析表格。原始數(shù)據(jù)內(nèi)容：粒度區(qū)間、各粒級質(zhì)量、面積、體積及顆粒數(shù)等。長處：通過列表辦法簡樸反映出各粒級分布狀況，找出主導(dǎo)粒級、各粒級頻度和累積含量等，同步也是其他表達(dá)辦法基本資料。缺陷：數(shù)據(jù)量大時列表麻煩，表中數(shù)據(jù)不持續(xù)，不能立即讀出表中未列出數(shù)據(jù)。（此種辦法是粉體粒度分析中最慣用辦法）例：在某一組粉體樣品中，已知樣品總量N（個數(shù)/質(zhì)量）、某一粒度值或大小范疇()和與之相應(yīng)樣品數(shù)量n，則某一粒度值或大小范疇樣品產(chǎn)率（頻率）用如下公式表達(dá)：粒度分析綜合數(shù)據(jù)表粒度粒度范疇區(qū)間間隔平均粒度顆粒數(shù)相對頻率負(fù)累積頻率正累積頻率00.0~1.01.00.500.000.00100.011.0~2.01.01.551.671.6798.3322.0~3.01.02.593.004.6795.3333.0~4.01.03.5113.678.3491.6644.0~5.01.04.5289.3317.6782.3355.0~6.01.05.55819.3337.0063.0066.0~7.01.06.56020.0057.0043.0077.0~8.01.07.55418.0075.0025.0088.0~9.01.08.53612.0087.0013.0099.0~10.01.09.5175.6792.677.331010.0~11.01.010.5124.0099.673.331111.0~12.01.011.562.0098.671.331212.0~13.01.012.541.33100.00.00共計(jì)3002作圖法作圖法：在直角坐標(biāo)系中用矩形或曲線圖辦法將粒度分布狀況表達(dá)出來。慣用來表達(dá)粒度分布圖形有矩形圖、頻率分布函數(shù)圖和累積分布函數(shù)圖。2.1矩形圖法作圖辦法：在直角坐標(biāo)系中，以粒度范疇為長度在橫坐標(biāo)軸上做矩形底邊，以各級頻率（顆粒數(shù)、百分含量或單位長度頻率為矩形高作平行于縱坐標(biāo)軸矩形。長處：可一目了然地看出各粒級變化及主導(dǎo)級別等狀況；缺陷：非持續(xù)分布，缺少各粒級范疇內(nèi)信息，不能完整地反映整個粒群粒度特性。2.2函數(shù)曲線圖法2.2.1微分分布曲線圖（頻率分布圖）當(dāng)所提供物料粒度級別多，粒級間隔足夠小時，連接矩形圖每一種矩形頂邊中點(diǎn)，可得到一條光滑曲線，這條曲線既為該粒群微分分布曲線（頻率或密度函數(shù)曲線）粒度微分分布曲線表達(dá)是各個粒徑相相應(yīng)百分含量。物理意義：微分粒度區(qū)間（D到）顆粒所占數(shù)量——產(chǎn)率。2.2.2積分分布曲線圖（累積分布圖）將一種粒度到另一種粒度間各級產(chǎn)率相加，也就是通過積分求和辦法得出密度函數(shù)：上式中稱為粒群粒度分布函數(shù)，反映粒群函數(shù)圖線稱為該粒群粒度分布函數(shù)圖（累積分布曲線）。表達(dá)不大于或不不大于某指定粒度累積產(chǎn)率百分?jǐn)?shù)。負(fù)累積分布曲線：不大于某指定粒度累積分布曲線（）正累積分布曲線：不不大于某指定粒度累積分布曲線（）函數(shù)表達(dá)法函數(shù)法：用數(shù)學(xué)辦法將物為粒度數(shù)據(jù)歸納、整頓并建立能反映物料粒度分布規(guī)律數(shù)學(xué)模型——粒度特性方程。粒度特性方程便于進(jìn)行記錄分析，數(shù)學(xué)計(jì)算和應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜分析運(yùn)算。粒度特性方程可以體現(xiàn)：粒度分布狀況、通過解析辦法可以求出各種平均徑、比表面積、單位質(zhì)量顆粒數(shù)等。到當(dāng)前為止，粒度特性方程均為經(jīng)驗(yàn)式，上世紀(jì)代以來，人們已提出數(shù)十種特性方程，在礦物加工中最慣用有3種。蓋茨(Gates)高登(Gaudin)舒茲曼(Schutzmann)yy粒度特性方程（GGS）式中：F（D）——篩下物（負(fù)累積產(chǎn)率）；%Dmax——物料中最大粒度D——粒度m——分布模數(shù)（與材料性質(zhì)、設(shè)備性能關(guān)于）鄂式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)及棒磨機(jī)細(xì)粒級產(chǎn)品符合該方程，球磨機(jī)產(chǎn)物近似符合。羅辛（Rosion）——拉姆勒(Rammler)斯波林(Sperling)、本尼特（Bennett）稱RRSB方程。式中：R（D）——篩上物（正累積產(chǎn)率）；%F（D）——篩下物（負(fù)累積產(chǎn)率）；%D——粒度De——臨界粒度（R（D）=36.8或F（D）=63.2時相應(yīng)粒度n—分布模數(shù)（均勻系數(shù)，表達(dá)粒度范疇寬窄）四平均粒徑在礦物加工過程中，實(shí)際所接觸是顆粒群體，因而用粒度對粉體群顆粒大小進(jìn)行描述，即平均粒徑。粒群平均徑可由作圖法和數(shù)理記錄辦法求出。用圖示法表達(dá)粒群平均粒徑在直角坐標(biāo)系中，以粒徑為橫坐標(biāo)，以粒子數(shù)頻度和累積百分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，做出粒群頻率分布曲線和累積分布曲線，在此圖上可近似查出如下粒徑：峰值粒徑――頻率分布曲線最高處相應(yīng)橫坐標(biāo)；（Dmod）中位（中值）粒徑――累積分布曲線50%高度處相應(yīng)橫坐標(biāo)(Dmed)。用記錄法求粒群平均粒徑用記錄辦法計(jì)算平均粒度辦法諸多，但對特定粒群，用不同辦法計(jì)算所得到平均粒度值是不同，有甚至相差甚遠(yuǎn)。由于任何一種平均值，僅代表了記錄值某一方面，而不能全面表征各數(shù)量間關(guān)系，因而，在實(shí)際應(yīng)用時，要依照詳細(xì)對象來合理地選取某一種計(jì)算辦法。2.1幾種用于平均粒徑計(jì)算表達(dá)式如果顆粒粒徑遵循某種規(guī)律并可用函數(shù)表達(dá)，則平均粒徑可由函數(shù)表達(dá)式計(jì)算。如假設(shè)顆粒體下正立方體，以n為顆粒數(shù)，d為邊長，ρP表達(dá)密度，則此粒群是由粒徑構(gòu)成集合體，每種顆粒個數(shù)為其物理特性可用各粒徑函數(shù)加成表達(dá)：某些可用計(jì)算粒徑重要函數(shù)表達(dá)式顆?？傞L顆粒群總表面積顆粒群總體積顆粒群總重量顆粒群比表面積平均比表面積2.1幾種平均粒徑計(jì)算以個數(shù)為基準(zhǔn)計(jì)算由于顆粒群是構(gòu)成集合體，且每種顆粒個數(shù)為則顆粒群總長度可表達(dá)到：將所有顆粒視為粒徑為D均一顆粒，即可上式中d由D代替得：由有則個數(shù)平均徑得：以質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)算顆粒群顆?？傞L度、總面積和質(zhì)量等物理參量都與粒群顆粒數(shù)n有一定關(guān)系，設(shè)顆粒為邊長為d立方體，總長度為，總面積為，總質(zhì)量為，各參量與個數(shù)關(guān)系為：以顆粒比表面積定義為例：由有則個數(shù)基準(zhǔn)和質(zhì)量基準(zhǔn)可以互換（計(jì)算公式14頁），各種平均粒徑計(jì)算見表1-5、1-6（13-14頁）。五顆粒形狀顆粒形狀：顆粒輪廓邊界或表面上各點(diǎn)圖像，稱為顆粒形狀。顆粒形狀是顆粒幾種幾何性質(zhì)（粒度、形狀、表面構(gòu)造、孔構(gòu)造）中較為重要一種，顆粒形狀對顆粒群許多性質(zhì)和行為均有影響（比表面積、流動性、固著力、增強(qiáng)性、填充性和研磨性等），鑒于上述因素，工業(yè)上對作為添加劑粉體產(chǎn)品有不同規(guī)定。序號產(chǎn)品種類對性質(zhì)規(guī)定對顆粒形狀規(guī)定1橡膠填料增強(qiáng)性和耐磨性非長形顆粒2塑料填料高沖擊強(qiáng)度長形顆粒3涂料、墨水、化妝品固著力強(qiáng)、反光效果好處狀顆粒4磨料研磨性多角狀5洗滌劑和食品工業(yè)流動性球形顆粒6炸藥引爆物穩(wěn)定性光滑球形顆粒1顆粒形狀定性分析顆粒形狀千差萬別，描述顆粒形狀辦法分兩類：定性分析（語言術(shù)語）和定量分析（數(shù)學(xué)語言）。定性分析就是用某些定性術(shù)語來描述顆粒形狀。名稱定義形狀球形圓形球體滾圓形表面比較光滑近似橢圓形多角形具備清晰邊沿或粗糙多面形體不規(guī)則體無任何對稱形體粒狀體具備大至相似量鋼不規(guī)則體片狀體板片狀形體枝狀體形狀似樹枝體纖維狀規(guī)則或不規(guī)則線狀體多孔狀表面或體內(nèi)具有大量孔隙定性分析非常粗糙，不夠確切，難以精確地描繪顆粒形狀。2顆粒形狀定量分析單一顆粒形狀尺寸放置在水平面上單一顆粒處在穩(wěn)定狀態(tài)時，在互相正交三個方向上測得最大值為：L----長徑，B----短徑，T----厚度。1）均齊度顆粒兩個外表尺寸比值稱為均齊度（比率）。長短度N=L/B扁平度M=B/T2）柱狀度如顆粒平均厚度記為，則與之比稱為柱狀比，即。4）布滿度體積布滿度：顆粒外接長方體體積與該顆粒體積之比，。面積布滿度：顆粒投影外接距形面積與該顆粒投影面積之比，。7）球形度（真球度）表達(dá)顆粒接近于體形狀限度。（球=）8）圓形度定義了顆粒投影形狀與圓接近限度9）形狀系數(shù)形狀系數(shù)----規(guī)則形狀顆粒體積、面積分別與其線性尺寸因次比例關(guān)系。設(shè)顆粒直徑為d，面積為S，體積為V，則：則表面形狀系數(shù)體積形狀系數(shù)比表面形狀系數(shù)對于不規(guī)則顆粒，形狀系數(shù)隨粒度計(jì)算辦法而變（如幾種投影徑），研究粒群顆粒形狀時，要分別有其平均值。第一章作業(yè)回答下列問題：什么叫非金屬礦產(chǎn)？各類礦產(chǎn)應(yīng)用特點(diǎn)是什么？什么叫超細(xì)粉碎？研究超細(xì)粉體制備技術(shù)重要目是什么？第二章作業(yè)粒度分析綜合數(shù)據(jù)表粒度范疇間隔平均粒度顆粒數(shù)相對頻率負(fù)累積頻率正累積頻率1.4~2.00.61.710.10.1100.02.0~2.80.82.440.40.599.92.8~4.01.23.4222.22.799.54.0~5.61.64.8696.99.697.35.6~8.02.46.813413.423.090.48.0~11.23.29.624924.947.977.011.2~16.04.813.625925.973.852.116.0~22.46.419.216016.089.826.222.4~32.09.627.2737.397.110.232.0~44.812.838.4212.199.22.944.8~64.019.254.460.699.80.864.0~89.625.676.820.2100.00.2合計(jì)依照上表所給數(shù)據(jù)：分別畫出粒度分布矩形圖、正累積分布曲線圖、負(fù)累積分布曲線圖在粒度分布圖上標(biāo)出峰值粒徑和中值粒徑設(shè)顆粒是邊長為d立方體，試求顆粒群體總長度、總表面積、總體積、總質(zhì)量、比表面積和平均比表面積（ρP=1400kg/m3）分別求出以顆粒基準(zhǔn)和質(zhì)量基準(zhǔn)顆粒體平均粒徑第3章顆粒粒度和形狀測量辦法顆粒粒度和形狀能明顯影響粉體產(chǎn)品性質(zhì)和用途，顆粒測量在細(xì)粒特性方面也很重要，在選礦、超細(xì)粉體生產(chǎn)、催化劑、造紙、油漆、顏料和精細(xì)化工等工業(yè)中，顆粒測量又是過程控制和描述產(chǎn)品特性應(yīng)用最廣技術(shù)之一，因而對粉體顆粒粒度和形狀測量日益受到人們注重。3.1測量辦法分類既有測量辦法諸多，有直接測量法、間接測量法。直接測量是依照顆粒幾何尺寸進(jìn)行（篩分法和顯微鏡法），間接測量是先擬定與顆粒尺寸關(guān)于性質(zhì)參數(shù)，然后用理論或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算粒徑大?。ǔ练e法等）?；诟鞣N測量辦法使用原理不同，所得參數(shù)（粒度變量――長度、面積、體積、質(zhì)量等）也不同，同步粒度構(gòu)成（總體數(shù)量――顆?；蛸|(zhì)量百分?jǐn)?shù)等）也有不同表達(dá)辦法。不同測量辦法對比分類測量辦法基本原理測量范疇（μm）特點(diǎn)篩分法絲網(wǎng)篩用一定大小篩子，將被測試樣提成兩某些，留在篩上面粒徑較粗不通過量（篩余量）和通過篩孔粒徑較細(xì)通過量（篩過量）。37~4000電鑄篩5~120沉降法移液管法依照Stokes沉降原理，分散在沉降介質(zhì)中樣品顆粒，其沉降速度是顆粒大小函數(shù)，運(yùn)用移液管測定出液體濃度變化，可計(jì)算出顆粒大小和粒度分布。儀器便宜，辦法簡樸，測定所需時間長，分析計(jì)算工作量大。比重計(jì)法運(yùn)用比重計(jì)在一定位置所示懸濁液比重隨時間變化測定粒度分布1~100儀器便宜，辦法簡樸，測定工作量大。濁度法運(yùn)用光透法或X射線透過法測定液體因濃度變化而引起濁度變化，從而測定樣品粒度和粒度分布。0.1~100自動測定，數(shù)據(jù)不需解決便可得到分布曲線，可用于在線粒度分析。天平法通過測定已沉積下來顆粒累積重量，測定樣品粒度和粒度分布。0.1~150自動測定和自動記錄，儀器較貴，測定小顆粒誤差較大。離心沉降法在離心力場中，顆粒沉降也服從Stokes定律，運(yùn)用圓盤離心機(jī)使顆粒迅速沉降并測出其濃度變化，從而得出料度大小和分布。0.01~30BT3000A（0.04~45）測定速度快，可測亞微米級顆粒，應(yīng)用較廣泛。成果受環(huán)境和人為影響較大，重復(fù)性性較差。電感應(yīng)法庫爾特計(jì)數(shù)器懸浮在電解液中顆粒，通過一小孔時，由于排出了一某些電解液而使體電阻發(fā)生變化，導(dǎo)致小孔兩側(cè)電壓發(fā)生變化，其變化規(guī)律是顆粒大小函數(shù)。0.4~200辨別率高，重復(fù)性好，操作較簡便。易堵孔，動態(tài)范疇小，不適當(dāng)測量分布范疇較寬樣品。光散射法激光粒度分布儀當(dāng)分散在液體中顆粒受到激光照射時，會產(chǎn)生光衍射和散射現(xiàn)象，并且顆粒越小散射角越大，通過透鏡后在焦平面上形成與顆粒大小和多少關(guān)于光環(huán)，用光電接受器接受到此信號便可計(jì)算出關(guān)于數(shù)據(jù)。0.05~自動化限度高，動態(tài)范疇大，測量速度快，操作簡便，重復(fù)性好，可用于在線粒度測量。顯微鏡法光學(xué)顯微鏡把樣品分散在一定分散液中制取樣片，測其顆粒影像，將所測得顆粒按大小分級，便可求出以顆粒個數(shù)為基準(zhǔn)粒度分布。1~100直觀性好，可觀測顆粒形狀，但分析精確性有時受操作人員主觀因素影響，不能自動進(jìn)行測量和計(jì)算。電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡辦法相似，用電子束代替光源，用磁鐵代替玻璃透鏡，顆粒用顯微照片顯示出來。掃描電鏡0.005~50透射電鏡0.001~10測定亞微米及納米級顆粒粒度分布和形狀基本辦法，廣泛用于科學(xué)研究，儀器貴重，需專人操作。3.2試樣采用與解決在生產(chǎn)過程中要經(jīng)常對原料、中間產(chǎn)品和生產(chǎn)管理過程中所需輔助材料進(jìn)行數(shù)量和質(zhì)量上檢查，這時不也許將所有物料拿來檢查，只能從總體物料按規(guī)定中抽取少量在物理和化學(xué)等各方面性質(zhì)能代表所要檢查總體物料總體性質(zhì)、供分析化驗(yàn)用樣品，這種從大量物料中抽取出來少量、具備代表性以供分析化驗(yàn)用樣品，稱為試樣，抽取過程叫采樣。3.2.1試樣采用普通原則采樣工作就是從大量原始物料（總體）中取出少量試樣，與總體相比，試樣量是極小，但是規(guī)定這某些試樣理化性質(zhì)必要盡量接近總體性質(zhì)，而實(shí)驗(yàn)分析目也就量要通過對這一小某些試樣化驗(yàn)來理解總體。如果采用試樣自身不能對的反映總體各種性質(zhì)，則闡明該試樣不具備代表性，這樣狀況下，無論制樣和化驗(yàn)分析成果如何精確，也談不上體現(xiàn)總體性能和指標(biāo)，因此稱樣品和總體間各方面性質(zhì)符合限度為樣品代表性。由此可見，采樣一種很重要問題就是能采集到能充分代表總量各方面性質(zhì)試樣。但由于各種物料均存在不同限度離散性，不也許規(guī)定所采試樣各方面性質(zhì)和物料總量完全相似，雖然樣品和總體間誤差是不可避免，但也應(yīng)盡量使減少到最低限度，要達(dá)到上述規(guī)定，就需十分認(rèn)真地按關(guān)于規(guī)程和操作辦法進(jìn)行。保證樣品具備代表性幾種原則：若被檢核對象是均勻物質(zhì)（溶液、各種添加藥劑和混合均勻具有顆粒液體），則從中采用少量試樣就具備代表性；如果被檢核對象在不同步間內(nèi)都比較均勻，則可在較長時間中采用一次樣品，也具備代表性。若被檢核對象是不均勻物質(zhì)時，采用試樣量過少時很難保證樣品具備代表性，這時要依照詳細(xì)狀況在不同地點(diǎn)或不同步間采用各種試樣（子樣），并將這些子樣匯集到一起成為供化驗(yàn)用試樣（總樣）。由于各種子樣合到一起總樣質(zhì)量相對化驗(yàn)所需試樣量多余諸多，因而在進(jìn)行化驗(yàn)前對總樣進(jìn)行縮分減量解決，直減到適合化驗(yàn)用量為止。子樣：采樣器具操作一次所采用一份試樣?？倶樱簭囊环N采樣單元中取出所有子樣合并而成試樣。3.2.2試樣采用從總體物料中采樣辦法和地點(diǎn)諸多，如從持續(xù)物流中采樣，從一批物料中采樣，從許多已裝滿物料袋中取樣，從堆上和車中取樣等。從膠帶輸送機(jī)上取樣從膠帶輸送機(jī)上取樣地點(diǎn)重要有兩處，一是在輸送機(jī)卸料端取樣，另一處是在輸送機(jī)膠帶上取樣。在卸料端取樣時，取樣工具為接料斗，注意防止粗細(xì)顆料離淅現(xiàn)象，接料斗接料面積最佳為全斷面接，如不能全斷面接料，使料斗長斷面垂直于皮帶輪作橫向移動。在膠帶上面取樣時，必須將膠帶上一小段長度內(nèi)物料所有取下，由于膠帶邊、中間、表層和底部物料大小不同。取樣可用機(jī)械刮樣器或停機(jī)手工采出。2）從斗式輸送機(jī)中采樣隨機(jī)抽取一某些料斗，將斗內(nèi)物料所有取出。3)袋中取樣在袋中取樣時，可隨機(jī)或有順序地間隔選取數(shù)袋物料，用勺式取樣器在每袋中采用。4）在車廂或容器內(nèi)取樣盡量不要在車廂內(nèi)取樣，如一旦需要在車廂內(nèi)取樣時，應(yīng)先布置取樣點(diǎn)，然后用取樣勺取樣。從料堆上取樣最佳不要在料堆上取樣，由于形成料椎時容易形成粗細(xì)粒分離現(xiàn)象（對粒度較大物料而言）。如必須在料堆上取料時，須在堆上中下布置若干測點(diǎn)（下測點(diǎn)不要貼近地面），用勺式取樣器取樣，有條件可用氣動取樣器取樣。3.2.3試樣解決從總體物料中所采用總樣，還不能直接作為化驗(yàn)用試樣，1)量太多，2)物料有時會發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，因而在測定前要對試樣進(jìn)行摻合、縮分和分散解決。試樣摻和縮分為了使在總體中不同地取樣點(diǎn)取出各子樣所合并成總樣更具備代表性，要對合并成總樣進(jìn)行摻合（混合），目使其更均勻，然后縮分，目是從摻合好總樣中進(jìn)一步取出能代表總樣性質(zhì)適合化驗(yàn)用量少量用品。因此：摻合（混合）：將試樣混合均勻過程縮分：按規(guī)定辦法將一某些試樣留下，別的某些棄掉以減少試樣數(shù)量過程。縮分辦法：（1）抓取取樣從預(yù)先混勻物料中多次隨意地抓取少量物料，此種辦法簡樸，但誤差往往較大。（2）堆錐四分法此種辦法兼能完畢摻合和縮分操作過程。其主環(huán)節(jié)是先把試樣物料摻合好并堆成一種圓錐體，然后把圓錐體壓成厚度均勻圓餅形，并均勻提成四份（扇形），取其相對兩份留作試樣繼續(xù)縮分或直接作為化驗(yàn)用樣，別的兩份棄掉。詳細(xì)操作辦法：將待縮分物料堆成圓錐體，堆錐時物料要從錐頂撒落，每鏟不能太滿并分2~3次撒落。堆好后至少要進(jìn)行一次移堆。攤平（壓平）堆錐時要用力均勻，向四周推力要一至。所分四份要均勻，最佳用十字分樣板劃分。堆錐法在操作不當(dāng)時會產(chǎn)生較大誤差，當(dāng)粒度較大時會產(chǎn)生粒度偏析現(xiàn)象。試樣過大時需重復(fù)多次，勞動量較大。（3）等分格法對于性質(zhì)較均勻物料，可用等分格法進(jìn)行縮分試樣。詳細(xì)操作辦法：將預(yù)先摻合好試樣攤成一種等厚扁長方形，然后劃提成20等分（5×4），再將其中一份樣品所有取出。長處是留樣量小。（4）縮分器（二分器）法叉溜式縮分器是由一列平等交錯排列，供料寬度相等斜槽構(gòu)成。使用時將物料從頂端均勻地左右擺動撒入，試樣從下部兩側(cè)均等分出。依操作次數(shù)可得到原樣1/2,1/4,1/8,······分量，直到試樣被縮分到所需要數(shù)量為止。長處：縮分精度高，受人為影響因素小。被測物料分散解決粉體顆粒再團(tuán)聚是個自發(fā)過程，特別是超細(xì)粉體，團(tuán)聚現(xiàn)象更容易發(fā)生。無論何種測量辦法，分析成果精確性在很大限度上都依賴于測量前對被測物料分散解決。以便使顆粒粒子呈單顆粒離散狀態(tài)分散在介質(zhì)中。粒度越細(xì)物料，分散解決必要性越明顯。慣用顆粒分散解決過程有分析介質(zhì)選取、分散劑添加、懸浮液濃度和施加外力等四個方面。（1）選取分析介質(zhì)分析介質(zhì)是指粒度測量時采用介質(zhì)，廣泛應(yīng)用是液體，特別是水及各種溶液。介質(zhì)作用就是使顆粒表面充分潤濕，以便在顆粒表面形成較厚溶劑化膜，促使顆粒彼此分離。對介質(zhì)規(guī)定是：極性表面礦粒以極性液體為介質(zhì)（石英、硅酸鹽等礦粒）；非極性表面礦粒以非極性液體為介質(zhì)（煤、石墨等礦粒）；密度大礦粒要采用稠度大液體（用水（酒精）+甘油、植物油、苯、庶糖等）；溶液中不能有氣泡產(chǎn)生（粘度大時攪拌產(chǎn)生）。（2）添加分散劑作用：使有些疏水性礦粒增長親水性。粒度測量中慣用介質(zhì)和分散劑六聚偏磷酸鈉高嶺土、石英、石灰石、重晶石、硅石、滑石粉分散聚磷酸鈉用于硅酸鹽礦物分散草酸鈉粘土類鞣酸石墨（3）懸浮液濃度被測懸浮液濃度也是影響顆粒分散一種重要因素，濃度高時不利于分散，且過高濃度會使體系偏離Stokes定律。因而除個別辦法（光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡）外，實(shí)際配備懸浮液濃度都很低：光透法0.02~0.1%（質(zhì)量百分濃度）；沉降法0.1~3%；片狀鈉基膨潤土0.01~0.05%（非常低）（4）施加外力細(xì)物料不但容易團(tuán)聚，并且有時尚有不同限度強(qiáng)度，因而除用上述介質(zhì)和分散劑分散外，還必要施加一定外力以克服粒間吸引勢能來達(dá)到分散目。手工搖動機(jī)械攪拌加熱或超聲波解決真空抽氣顆粒往往會發(fā)生各種顆粒結(jié)團(tuán)形成“團(tuán)粒”現(xiàn)象?！皥F(tuán)粒”是妨礙精確進(jìn)行粒度分布測量因素之一。因而在測量前要先將“團(tuán)粒”分離開來。這種促使“團(tuán)粒”分離成單體顆粒過程叫分散。分散普通在懸浮液狀態(tài)下進(jìn)行，顆粒在懸浮液中分散有三個階段，一為潤濕過程，即液體潤濕顆粒（或團(tuán)粒）表面；二為團(tuán)粒中顆粒分離；三為分散狀態(tài)保持。在這三個階段中，使“團(tuán)?！狈蛛x是關(guān)健。有些時候僅靠分散介質(zhì)潤濕等作用還局限性以使她們不久徹底地分離開來，這樣就必要施以外力分散。外力分散效果最佳是超聲分散，分散時間普通為3-5分鐘。此外尚有攪拌、研磨等。這些分散辦法也往往結(jié)合起來使用（例如在超聲分散過程中高速攪拌），分散效果更好。顆粒分散效果檢查：1)將已配備好懸浮液滴一滴在顯微鏡載物片上，蓋上另一片玻璃以減慢揮發(fā)速度，然后放在顯微鏡下觀測，若顆?；ゲ徽辰Y(jié)，以單顆粒形式存在，效果為好。2)如測量儀器能測量懸浮液濃度，在正式測試粒度前，對懸浮液重復(fù)進(jìn)行攪拌，并進(jìn)行多次測量，當(dāng)懸浮液濃度無明顯變化時，可以為分散效果較好。3.3顆粒粒度測量辦法3.3.1篩分法篩分是最古老、最慣用、最簡便和最直觀粒徑測量和分級辦法。19世紀(jì)中葉此前，重要用來對較粗顆粒物料按其粒徑大小進(jìn)行大體分級，到19世紀(jì)中期可以制造出高精度篩子后來，篩分法才作為一種顆粒粒徑測量辦法得到廣泛應(yīng)用。篩分基本作法：使已知質(zhì)量試樣相繼通過逐個變細(xì)篩網(wǎng)，并稱量每個篩網(wǎng)上收集（剩余）試料量，計(jì)算出每個粒級質(zhì)量百分?jǐn)?shù)即可。篩分辦法有干篩和濕篩兩種。篩孔也有圓形和方形兩種。用于測量粒徑和分級慣用一組篩孔由大到小套篩，也稱實(shí)驗(yàn)篩系。篩孔尺寸系列在一套原則篩系中，相鄰篩網(wǎng)篩孔有一定比例關(guān)系，泰勒篩當(dāng)代篩或，習(xí)慣上將稱間隔系列，比較慣用。將系列稱持續(xù)系列，用于有特殊規(guī)定或?qū)嶒?yàn)研究上。篩分辦法（干法）選取篩徑一方面選取篩最大和最小篩徑--按大概不超過5%留在最粗篩網(wǎng)上和通過最細(xì)篩網(wǎng)，擬定出最粗和最細(xì)篩子孔徑，再按向下或向上選出中間篩徑系列，或在最大和最小篩徑之間選5-7個篩徑構(gòu)成一套。篩分樣用量與篩子直徑、粉體密度和顆粒大小關(guān)于：75μm<D<250μm時，用量約40-60g，250μm>D>1000μm時，用量約100-150g。將一套篩子按孔徑大小由上到下疊加在一起，由最上層加入粗料，最下層有一種接細(xì)粉容器。篩分時間對數(shù)坐標(biāo)系中，第一階段通過量與第二階段通過量之間為過渡段，第一階段與第二階段兩段延伸交點(diǎn)所需篩分時間（或繼續(xù)篩分5min，如果通過量不大于試樣總量0.2%，以為篩分終點(diǎn)。建議在篩震機(jī)上振動一定期間（15~30min）后,稱取每個篩子上篩余物質(zhì)量。篩提成果解決篩分過程中損失量不得總?cè)肓狭?%，否則重做（注意清除篩面上附著物）。篩分測量成果數(shù)據(jù)表篩號1234567篩孔寬度（μm）<>篩余量（g）篩余量（%）負(fù)累積重量（%）平均孔寬（μm）<>試樣量（%）3.3.2沉降法沉降法測量顆粒粒度是基于顆粒在液體中沉降時遵從某種規(guī)律而得以廣泛應(yīng)用，重要是根椐顆粒在液體中最后沉降速度來擬定顆粒大小。而實(shí)際操作時，都不是直接測量顆粒最后沉降速度，而是測量某一種與沉降速度有關(guān)其他物理參量，如壓力、密度、重量、濃度或光透率等，進(jìn)而求得顆粒粒徑和分布。上述各參量測量可以在液面下某一固定深度進(jìn)行，即測量這些參數(shù)在該處隨時間變化規(guī)律，也可以某一擬定沉降時間后，再測定沿液體高度變化規(guī)律，至于使用哪種辦法測，要依測量儀器構(gòu)造特性來定，但它們基本原理都是相似，即建立在Stokes沉降理論基本上。1)Stokes沉降理論最后沉降速度：設(shè)顆粒密度為粒徑為D，在密度為粘度為無限容積液體中作沉降運(yùn)動，由于>，由Stokes沉降理論得最后沉降速度(3-1)解得：(3-2)Stokes公式假設(shè)條件：顆粒為球形剛體；一種獨(dú)立下沉顆粒；顆粒下降時作層流流動；與顆料相比，液體容器為無限大且不存在溫度梯度。2）沉降法測量臨界粒徑（1）粒徑測量上限Stokes公式是在是以層流為條件，就是說只有在層流區(qū)，阻力系數(shù)CD才干用十分簡樸公式表達(dá)。超過層流區(qū)后，CD與Re間關(guān)系就比較復(fù)雜了，因而擬定Stokes公式合用范疇，也就是擬定沉降法測量顆粒粒徑臨界值是十分重要。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)顆粒雷諾數(shù)Re<<1時，顆粒在液體中沉降才保持為層流狀態(tài)。這時(3-3)當(dāng)前大多以Re=0.2作為層流區(qū)邊界，代入(3-3)式得并與(3-1)式聯(lián)立求解得：(3-4)分析：顆粒密度大，臨界粒徑小，粘度大，臨界粒徑大。例：石英砂在水中沉降，密度2.65g/cm3，Dcr約60μm，鐵粉密度7.0g/cm3，Dcr只有39μm。增大η值（0.5或1.0）可提高沉降法測量上限，但誤差會增大。Allen以為，Re=0.2時，求出粒徑比實(shí)際約小2.5%，當(dāng)Re=1.0時，約小6.2%。由上述討論可知，重力沉降法測量上限普通應(yīng)為60-70μm。（2）粒徑測量下限當(dāng)顆粒在液體中下沉?xí)r，除受到重力、浮力和流動阻力作用之外，還會受到周邊液體分子熱運(yùn)動不斷撞擊。由分子運(yùn)動學(xué)理論可知，任意溫度下，液體分子（或氣體分子）自身會不斷地作不規(guī)則隨機(jī)熱運(yùn)動——布朗運(yùn)動。布朗運(yùn)動詳細(xì)特性就是以很高速度和頻率撞擊到任意表面上。簡樸地講，這種運(yùn)動對液體中沉降較大顆粒來說可以忽視不計(jì)，但對于特別小顆粒來講，布朗運(yùn)動對其是有影響。如一定期間t后，顆粒在任一方向上由于布朗運(yùn)動所引起位移為：(3-4)同樣，同一粒徑顆粒在同條件液體中重力沉降距離h也可計(jì)算出來。重力沉降位移h和布朗運(yùn)動記錄平均位移y對照表粒徑D/μm0.10.250.501.001.502.002.505.00hμm0.0060.0350.140.551.252.223.4613.8yμm2.941.861.340.930.760.660.580.42條件：球形顆粒時間1s密度=2g/cm3要點(diǎn)：a)2~3μm如下顆粒粒徑不適當(dāng)用重力沉降法測量；b)如試樣中有10%顆粒不大于上表粒徑下限，盡量不使用重力沉降法測；記錄平均位移y顆粒密度無關(guān)，而重力沉降位移h與密度關(guān)于，因此密度大顆粒測量下限可更小些。用離心沉降法測量，測量下限可以減少，由于顆粒受到離心加速度遠(yuǎn)不不大于重力加速度，這樣可以明顯減小布朗運(yùn)動影響，顯然轉(zhuǎn)速越高，可測量粒徑下限越低（以達(dá)0.05μm）。但由于速度過高時，其最后沉降速度必然加大，由(3-3)式知，其臨界上限會相應(yīng)減小，轉(zhuǎn)速很高離心沉降式粒度測定儀測量上限約為10μm（0.05μm~10μm）。3)離心沉降式粒度測量儀測量原理及測量辦法由以上對重力沉降辦法及原理討論，該法在實(shí)際應(yīng)用中重要受兩個方面限制，對于較細(xì)顆粒測量時間長和測量下限不能在?。?.5μm顆粒距離為15cm時沉降時間約7.4h）。而離心沉降法在很大限度上可以克服上述局限性，離心沉降時，顆粒受阻力、浮力和離心力作用（重力相對于離心力很小略去），為此只要以離心加速度ω2r代替重力加速度即可得到最后沉降速度與顆粒粒徑關(guān)系為：（3-5）（3-6）1-光源2-接受元件3—驅(qū)動馬達(dá)4—中空圓盤由以上所述可見，不論是重力沉降還是離心沉降，Stokes公式只是建立了沉降速度與粒徑之間單值相應(yīng)關(guān)系，因此要想求出顆粒粒徑，必要一方面懂得顆粒沉降速度。但是所有依沉降原理測粒徑儀器幾乎都不是直接測沉降速度，而是測量一種與之有關(guān)物理量來擬定沉降速度。至于測量哪個物理量，依儀器而定。如移液管法（濃度）、比重計(jì)法（密度）、沉降天平法（質(zhì)量）和光透法（光濁度）。由于離心沉降法在測試時是將測試液體放在高速旋轉(zhuǎn)中空圓盤內(nèi)，因而光濁度為測量信號是離心式沉降儀測量顆粒沉降速度唯一選取。中空圓盤由透明玻璃制成（有機(jī)玻璃），旋轉(zhuǎn)軸水平布置，轉(zhuǎn)速1500~8000r.p.m。操作時先向中空轉(zhuǎn)子內(nèi)充已知容積沉降液，之后啟動轉(zhuǎn)子并加速到所需轉(zhuǎn)速后，沉降液被甩向輪邊沿，形成一種水環(huán)。這時再將配制好試樣由轉(zhuǎn)子中心注入，試樣則沿轉(zhuǎn)子壁面甩向水環(huán)內(nèi)表面然后迅速并均勻地擴(kuò)散到整個表面，隨后顆粒便在離心力場作用下向輪緣方向沉降。當(dāng)顆粒沉降到光源照射位置時，由于顆粒大小和多少都會產(chǎn)生不同消光值（I/I0），對面光信號接受裝置及時接受并記錄下來，事實(shí)上不同消光值所表征也是顆粒徑尺度和分布規(guī)律。3.3.3光散射法光散射是近年來得到廣泛應(yīng)用一種顆粒測量辦法，它遵循光散射原理。簡樸地說，穿過純凈介質(zhì)光束沿直線傳播，但當(dāng)純凈介質(zhì)中存在顆粒時，光線將向四周散射，且光散射各參數(shù)與顆粒粒徑密切有關(guān)。光散射法所使用光源有白熾光和激光，當(dāng)前，激光光源得到了廣泛應(yīng)用，因而把此類儀器稱為激光粒度分析儀。1）激光衍射式粒度測量儀測量原理當(dāng)分散在液體中顆粒受到激光照射時，一某些光將偏離激光束本來傳播方向，以一定角度發(fā)散，這就是激光在顆粒作用下衍射或散射現(xiàn)象。不同粒徑顆粒使激光產(chǎn)生散射作用不同，大顆粒散射角?。恍☆w粒散射角大，并且顆粒越小，其散射角越大。該散射光通過富氏透鏡后，在透鏡焦平面上將形成“靶芯”狀散射光環(huán)，光環(huán)半徑與顆粒大小關(guān)于，光環(huán)光強(qiáng)度與有關(guān)粒徑顆粒多少關(guān)于，通過放置在焦平面上光電接受器陣列，就可以接受到激光對不同粒徑顆粒光散射信號。將光電接受器陣列上接受到信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換等變換后傳播給計(jì)算機(jī)，衍射理論和散射理論對這些信號進(jìn)行解決，就可以得到樣品粒度分布了。百特激光粒度分布儀特性（BT9300）能源半導(dǎo)體激光器發(fā)出波長為0.6328微米單色光，經(jīng)空間濾波和擴(kuò)束透鏡，濾去雜光形成直徑最大10mm平行單色光束。該光束照射測量區(qū)中顆粒時，會產(chǎn)生光衍射現(xiàn)象。衍射光強(qiáng)度分布服從夫朗和費(fèi)衍射理論。在測量區(qū)后付立葉轉(zhuǎn)換透鏡是接受透鏡（已知透鏡范疇），在它后聚焦平面上形成散射光遠(yuǎn)磁場衍射圖形。在接受透鏡后聚焦平面上放置一多環(huán)光電檢測器，它接受衍射光能量并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。檢測器上中心小孔（中央檢測器）測定容許樣品體積濃度。在分析光束中顆粒衍射圖是靜止并集中在透鏡光軸范疇。因而顆粒動態(tài)通過度析光束也沒關(guān)于系。它衍射圖在任何透鏡距離總是常數(shù)。透鏡轉(zhuǎn)換是光學(xué)，因而極快。測量范疇：0.1μm--3400.1μm重復(fù)性誤差：<3%測試時間：2—3min測試辦法：濕法，樣品槽式或循環(huán)泵式第3章作業(yè)（復(fù)習(xí)題）依照測量原理分，粒度測量有幾種辦法什么叫子樣、總樣和采樣單元用于測量粒徑試樣，在測定之前要通過哪些解決過程對顆粒測量試樣進(jìn)行縮分和分散解決重要目是什么用沉降法測量顆粒粒徑時，臨界粒徑受什么因素制約，采用什么辦法或手段可以增大粒徑測量范疇（涉及自己想法）離心沉降法為什么能減少粒度測量下限，如何提高上限。規(guī)定：純熟掌握Stokes公式推導(dǎo)過程，假設(shè)條件及各參數(shù)含義。

第4章粉體慣用物理力學(xué)特性4.1粉體堆積物性幾乎所有非金屬礦粉體顆粒都是由較大塊度礦物或巖石粉碎而成，因此其物理和力學(xué)性質(zhì)還基本遵從于所屬礦物與巖石，但大塊礦物與巖石經(jīng)粉碎成較小顆粒后，特別是粉碎成超細(xì)顆粒，還是有諸多性質(zhì)發(fā)生了變化，重要是以量變?yōu)橹?，其中粉體堆積物性變化是一種重要方面。4.1.1粉體密度粉體顆粒密度分真密度和堆積密度(容積密度)。真密度重要反映是礦物成分密實(shí)限度，其定義可以理解為單位體積顆粒體（不含孔隙）質(zhì)量，也稱為比重。真密度：不具有內(nèi)外表面孔隙顆粒與同溫度（20oC）、同體積純水質(zhì)量之比，用表達(dá)。顆粒真密度只與構(gòu)成礦物成分關(guān)于，而與顆粒大小無關(guān)。堆積密度(容積密度)：顆粒群體在自由松散或有一定壓力狀態(tài)下單位充填體積質(zhì)量。填充粉體質(zhì)量/粉體填充體積=式中：M----填充粉體質(zhì)量VB----填充粉體體積粉體顆粒堆積密度不但取決于顆粒形狀、顆粒尺寸與分布，還取決于粉體堆積方式，因而，依堆積方式不同又分為松動堆積密度和緊密堆積密度。松動堆積密度——在重力作用下自然布滿狀態(tài)后密度（與存貯容器和包裝袋設(shè)計(jì)關(guān)于）。緊密堆積密度——通過機(jī)械振動破壞粉體中空隙后而便其達(dá)到緊密充填狀態(tài)后密度。由粉體堆積密度定義知自然或緊密堆積粉體填充體積由礦物實(shí)際體積孔隙體積構(gòu)成，為了衡量充填體積中實(shí)際體積和孔隙多少，慣用填充率和孔隙率來表征。填充率——在一定充填狀態(tài)下，顆粒實(shí)際體積占粉體所填充體積比率。如果令實(shí)際體積為Vp，堆積體積為VB，則：顆粒實(shí)際體積/粉體填充體積=孔隙率——粉體中所含空隙體積占粉體所填充體積比率。如果令空隙體積Vv，堆積體積VB，則：4.1.2顆粒（粉體）安息角安息角（自然坡度角）是反映粉體流動性一種重要指標(biāo)。粉體與流體流動行為重要差別在于：當(dāng)粉體從容器中流到一平面上時，與流體不同，流下粉體是堆積在平面上，且堆積尺寸隨粉體流下而增長，同步堆與平面夾角（堆積角）也不斷增長，當(dāng)增長到一定角度α?xí)r，不再繼續(xù)增長，則稱這個角度為安息角。安息角：所堆積粉體由自重運(yùn)動所形成堆積角。通過特定方式使粉體下落到固定平臺上堆成加圓錐體最大底角。從容器到平面流動行為示意圖在提高容器內(nèi)流動行為示意圖在旋轉(zhuǎn)容器內(nèi)流動行為示意圖安息角越小，闡明粉體流動性越好。球形顆粒較小(23~28)，較規(guī)則顆粒約30o左右，不規(guī)則顆粒約35o，極不規(guī)則顆約35o。對細(xì)顆粒粉體，具備較強(qiáng)可壓縮性和團(tuán)聚性，這時安息角與其形成過程有很大關(guān)系，如從容器中流好速度、容器提高速度和轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)等關(guān)于，因而不能算是細(xì)顆粒體基本物性。4.1.3粉體白度某些白色和近白色非金屬礦產(chǎn)品如陶瓷、涂料、白水泥、滑石、高嶺土、硅灰石、石膏、重質(zhì)和輕質(zhì)碳酸鈣等材料在應(yīng)用時有對其白度規(guī)定，因而有時需對粉體白度進(jìn)行測量。定義：表征物體白限度(GB/T17749－1999),用W或W10表達(dá)。辦法簡述：當(dāng)光譜反射比均為1抱負(fù)完全反射漫射體白度為100，光譜反射比均為零絕對黑體白度為零時，采用原則規(guī)定條件，測出試樣三刺激值，再用所規(guī)定公式計(jì)算出白度。三刺激值：匹配某一顏色所需要三個原色刺激量，用X,Y,Z表達(dá)。白度值越大，則白色限度越大。完全反射漫射體白度等于100。但是人對白感覺和物體光譜反射比大小并不是簡樸線性關(guān)系，而是與諸多復(fù)雜因素關(guān)于。因此白度并沒有確認(rèn)標(biāo)尺,在不同領(lǐng)域有不同白度評價公式。因而，白度定量表達(dá)和測量統(tǒng)一、量值精確一致是一件不容易事。為此國際照明委員會（CIE）曾專門成立關(guān)于技術(shù)委員會，企圖在目視評價、測量儀器及定量公式等方面解決測量和原則化問題，通過近工作和研究，于1982年CIE第二十屆大會正式推薦CIE1982白度計(jì)算公式。當(dāng)代色度學(xué)采用CIE所規(guī)定測量原理、數(shù)據(jù)解決和計(jì)算辦法，稱為CIE原則色度學(xué)色度系統(tǒng)。各個國家都公認(rèn)，國際照明委員會（CIE）關(guān)于色度學(xué)規(guī)定，是色度學(xué)基本原則。幾種計(jì)算白度公式設(shè)光照條件為在10℃視場d65光源,照射下，X,Y,Z為直接測得試樣三刺激值，則慣用幾種計(jì)算白度公式為：CIE86白度公式(甘茨白度，國際白度委員會1986發(fā)布)R457白度是一種簡易白度表達(dá)辦法，國內(nèi)此前在紙張和塑料等行業(yè)曾采用過，(457—峰值波長)。GB5950白度國內(nèi)《建筑材料與非金屬礦產(chǎn)品白度測量辦法》原則號GB/T5950-1996

Hunter白度L、a、b為Hunterlab測色系統(tǒng)參量Stensby白度Stephansen白度以上六種計(jì)算白度公式系用WSD-III型全自動白度儀測量時可選取白度計(jì)算公式。4.2力學(xué)特性4.2.1粉體摩擦性1）粉體庫倫定律粉體雖然有流動性，但與液體有很大不同，在無任何側(cè)向限制時還可以堆積成一定角度堆，而不向液體那樣流向四周，因素是粉體各顆粒間不存在一種非常重要特性——摩擦性。正是粉體顆粒間有磨擦性，限制了堆積顆粒向下滑動。但繼續(xù)堆積時，重力加大到一定限度，粉體會突然滑移，理論和實(shí)驗(yàn)成果都表白，開始滑移時，滑移面上切向應(yīng)力τ是正應(yīng)力σ函數(shù)。（4-1）當(dāng)粉體開始滑移時，如滑移面貌一新上切向應(yīng)力τ與正應(yīng)力σ成正比時，有：（4-2）稱滿足這個條件粉體為庫倫粉體，則式（4-2）為庫倫定粉體定律。式中：μC是粉體摩擦系數(shù)（內(nèi)摩擦系數(shù)），C是初抗剪強(qiáng)度，C=0時，稱簡樸庫倫粉體。庫倫定律是粉體流動（臨界流動）充要條件。當(dāng)粉體中任一平面內(nèi)剪應(yīng)力：處在靜止?fàn)顟B(tài)，滿足沿該平面滑移；不發(fā)生。2）粉體內(nèi)摩擦角物體在平面和斜面上運(yùn)動示意圖對簡章庫倫粉體，庫倫定律為：上式兩邊同步乘以滑移面面積得到力形式庫倫定律為：（4-3）這一關(guān)系式等同于物體在平面上摩擦定律，當(dāng)將物體放在與平面成φ角斜面上時，物體重力N分解成與斜面垂直FN和與斜面平行Ft兩個分力。則：（4-4）（4-5）當(dāng)斜面角度局限性以使物體下滑或處在臨界狀態(tài)時，沿斜面分力Ft與正應(yīng)力FN所引起摩擦力相等：而則：（4-6）式（4-6）也稱為庫倫摩擦系數(shù)，φ則稱為粉體內(nèi)摩角。3）粉體內(nèi)摩擦角測定粉體內(nèi)摩擦角測定裝置由上下兩個盛粉體圓盒構(gòu)成。下盒放在有滾珠導(dǎo)軌上，并可通過勻速電機(jī)或手動施加水平方向力，上盒與測力裝置相連，并有一上蓋對兩盒同步加垂直應(yīng)力。4.2.2粉體強(qiáng)度特性材料強(qiáng)度是指對外力抵抗能力，普通以材料破壞時單位面積上所受力，即N/m2或Pa來表達(dá)。按受力方式不同，可分為壓縮強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度等。按材料內(nèi)部均勻性和與否有缺陷又分為理論強(qiáng)度和實(shí)際強(qiáng)度。1）理論強(qiáng)度不含任何缺陷完全遠(yuǎn)均質(zhì)材料強(qiáng)度稱為理論強(qiáng)度。它相稱于原子、離子或分子間結(jié)合力。由離散子間庫倫引力形成離子鍵和由原子間互作用力形成共價鍵結(jié)合力最大，為最強(qiáng)鍵。普通來說，原子或分子間作用力間距而變化，并在一定距離后保持平衡，而理論強(qiáng)度即是這一平衡所需要能量，可通過能量計(jì)算求得：γ——表面能；E——彈性模量；a——晶格常數(shù)材料理論強(qiáng)度計(jì)算值是相稱大。2）實(shí)際強(qiáng)度當(dāng)完全均質(zhì)材料所受應(yīng)力達(dá)到其理論強(qiáng)度時，所有原子和分子間結(jié)合將同步發(fā)生破壞，則整個材料將分散為原子或分子單元（特細(xì)均勻破碎）。然而，世上沒有一種絕對均質(zhì)宏觀材料，因此材料破壞往往都分裂成大小不一塊狀，闡明各質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合牢固限度并不相似，即存在著某些相對薄弱局部，使得在材料受力未達(dá)到理論強(qiáng)度之前，這些薄弱部位就已達(dá)到極限強(qiáng)度，因而，材料實(shí)際（實(shí)測）強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度（1/100~1/1000）。（金剛石1800Mpa/200GPa；鐵200~1800Mpa/40GPa；石英玻璃50Mpa/16GPa）。事實(shí)上，每種材料實(shí)際強(qiáng)度與其自身構(gòu)成、均質(zhì)限度關(guān)于，材料實(shí)際強(qiáng)度是通過對材料進(jìn)行實(shí)際測定得到，但材料實(shí)測強(qiáng)度大小還與測定條件關(guān)于（尺寸大?。患虞d速度；測定期介質(zhì)環(huán)境等）。粉體材料強(qiáng)度要點(diǎn)：強(qiáng)度高低是材料內(nèi)部價鍵結(jié)合能體現(xiàn)，從某種意義上講，粉碎過程是通過外部作用力對物料施以能量，當(dāng)該能量足以超過其結(jié)合能時，材料即發(fā)生形變以至粉碎。3）硬度硬度也是反映材料在抵抗外力對其破壞一種重要指標(biāo)。其詳細(xì)定義應(yīng)為：硬度——材料抵抗其他物體對其作用而產(chǎn)生局部破壞或變形能力。也可以理解為在固體表面產(chǎn)生局部破壞或變形所需能量，這一能量與材料內(nèi)部化學(xué)鍵強(qiáng)度及配位數(shù)關(guān)于。硬度測量辦法：刻劃法；壓入法；彈子回跳法和磨蝕法等。實(shí)際應(yīng)用中慣用創(chuàng)造測某種測定辦法人名命名各種硬度：莫氏硬度――刻劃法布氏硬度、韋氏硬度――壓入法肖氏硬度――彈子回跳法普通無機(jī)非金屬材料用莫氏硬度表達(dá)，金屬材料用布氏硬度表達(dá)。材料莫氏硬度分10級，由小到大排列為：1滑石；2石膏；3方解石；4螢石；5磷灰石；6長石；7石英；8黃晶；9剛玉；10金剛石近年來顯微硬度計(jì)應(yīng)用日益廣泛，在顯微鏡下可測邊長僅有千分之幾到百分之幾毫米壓入量，并可觀測其彈性變形。硬度所代表材料物性關(guān)系與晶體構(gòu)造關(guān)于，原子離子小電荷或電價大，晶體構(gòu)造質(zhì)點(diǎn)越大者，則硬度大；硬度大者，耐磨性越好；雖和強(qiáng)度定義不同，但本質(zhì)同樣（與質(zhì)點(diǎn)鍵結(jié)合狀況關(guān)于），兩者之間詳細(xì)關(guān)系雖尚未擬定，普通硬度強(qiáng)度也高。4）材料脆性和韌性材料脆性脆性是一種與韌性相反性質(zhì)，從變形方面看，脆性材料受力破壞時，直到斷裂前也只是浮現(xiàn)極小變形，因此強(qiáng)度極限不會超過彈性極限。從強(qiáng)度上看，脆性材料運(yùn)動載荷或沖擊能力差，也就是說其抗拉伸能力遠(yuǎn)不及抗壓縮能力（硅酸巖材料、建材、陶瓷等；1/10~1/20）。因此破碎脆性高材料選用沖擊類粉碎機(jī)械。材料韌性是指在外力作用下，塑性變形過程中吸取能量能力（外力撤掉后釋放能力）。吸取能量大，韌性越好，是介于柔性和脆性之間一種材料能。與脆性材料正好相反，韌性材料抗拉伸和抗沖擊性較好，但抗壓縮性較差。因而復(fù)合材料工程中，讓脆性材料與韌性材料有機(jī)地復(fù)合，可使兩者間優(yōu)勢互補(bǔ)，從而得到一種綜合性能非常好材料，且是任何一種單獨(dú)存在時所不能具備。（橡膠和塑料中加無機(jī)礦物粉體；砼中加鋼筋）易磨（碎）性僅用強(qiáng)度和和硬度局限性以精準(zhǔn)地表達(dá)材料粉碎難易限度，因粉碎過程除決定于材料物性外，還受物料粒度、粉碎方式（設(shè)備、工藝）等諸多因素關(guān)于。因而學(xué)用易磨性來表達(dá)材料粉碎難易限度。易磨性――在一定粉碎條件下將物料粉碎至某一粒度所需要比功耗，即單位質(zhì)量物料從一定粒度粉碎至某一指定粒度所需能量。第5章材料粉碎機(jī)理與過程5.1粉碎概論5.1.1材料破壞、破碎與粉碎概念要使材料達(dá)到粉碎狀態(tài)，一方面應(yīng)使其破碎，而材料破碎又是在破壞基本上完畢。破壞：固體物料在外力作用下產(chǎn)生了不能恢復(fù)永久形變時稱物體發(fā)生了破壞。破壞過程：承受力作用――彈性變形（未壞前）――繼續(xù)受力――變形――材料硬化――永久變形(強(qiáng)度極限)――極限狀態(tài)――破壞。特性：材料在互相垂直應(yīng)力作用下被拉裂或剪壞，破壞了試樣完整性后，載荷不再增長。破碎：破壞后來材料繼續(xù)施加作用力，使已壞了材料進(jìn)一步碎裂（使大塊物料碎裂成小塊物料）加工過程。粉碎：使小塊物料破裂成粉末狀物料加工過程稱粉碎。破碎和粉碎相應(yīng)機(jī)械稱破碎和粉碎機(jī)械，其加工過程稱破碎和粉磨過程，按相應(yīng)粒度可分為：粗碎――將物料破碎至100mm左右粗粉碎――將物料破碎至0.1mm左右破碎中碎――將物料破碎至30mm左右粉磨中粉碎――將物料破碎至60μm左右細(xì)碎――將物料破碎至3mm左右細(xì)粉碎――將物料破碎至5μm如下破碎和粉碎粒體受力特性：由于破碎和粉碎粒體粒度和斷裂面形狀不盡相似，因此對其應(yīng)力不易擬定，且粉碎與單個材料破壞不同，它是指對集團(tuán)作用，普通以粉碎總量所消耗能量來衡量粉碎難易和施加力多小，由于各個顆粒在粉碎時所受狀態(tài)不同，要一一擬定是不也許，只能擬定其近似狀態(tài)，因此建立粉碎理論是相稱困難。5.1.2基于裂紋及其擴(kuò)展格里菲斯（Griffith）理論前面以經(jīng)提到，材料實(shí)際強(qiáng)度要比理論強(qiáng)度小多，對這種現(xiàn)象解釋，來源于Griffith強(qiáng)度理論。在抱負(fù)狀況下，如果施加外力未超過物體應(yīng)變極限，則物體被壓縮而作彈性變形，當(dāng)除去載荷時，物體又會恢復(fù)原狀而未被粉碎。事實(shí)上，在上述過程中物體雖未破壞，沒有增長新表面，卻生成若干裂紋，特別是擴(kuò)展了物體原有微裂紋，加上由于局部薄弱面存在（如不均質(zhì)量性節(jié)理面，原有大裂紋）。Griffith以為，由于材料中存在這些細(xì)微裂紋，在則因顆粒形狀不規(guī)則，致使所施加力一方面作用在材料表面突出點(diǎn)上，會在裂紋或突出點(diǎn)周邊產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。且裂紋尖端應(yīng)力最大，應(yīng)力集中限度用應(yīng)力集中系數(shù)表達(dá)（最大集中應(yīng)力/最大主力）。如果最大應(yīng)力是拉應(yīng)力，由于脆性材料抗拉強(qiáng)度小，極易導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展，但裂紋擴(kuò)展還必要力和能量兩個條件。裂紋擴(kuò)展力條件：在裂紋尖端產(chǎn)生拉應(yīng)力必要不不大于裂紋尖端分子之間結(jié)合力。由由于是1/1000~1/100即是2~3個數(shù)量級，以2個數(shù)量級為例，/==102得：如則裂紋擴(kuò)展能量條件：裂紋擴(kuò)展時產(chǎn)生新表面所需表面能：因變形而貯存于固體中條件EV>Es則裂紋擴(kuò)展臨界應(yīng)力為：格里菲斯理論理解要點(diǎn)：當(dāng)材料應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度時，裂紋將擴(kuò)展，當(dāng)與拉應(yīng)力垂直裂紋長度增長時，應(yīng)力集中將更大，而裂紋擴(kuò)展一旦開始，就必然導(dǎo)致材料破壞。裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展不是材料破碎唯一形式，但是脆性材料破壞重要過程。裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展必要滿足力和能量兩個條件，即在裂紋尖端產(chǎn)生拉應(yīng)力必要不不大于裂紋尖端分子之間結(jié)合力和材料因變形而儲存能量要不不大于裂紋擴(kuò)展時產(chǎn)生新表面能所需能量。5.2粉碎施力辦法與作用固體材料在機(jī)械力作用下由塊狀物料變?yōu)榱罨蛴闪钭優(yōu)榉蹱钸^程均屬于粉碎范疇，由于物料性質(zhì)及粉碎細(xì)度不同，粉碎方式辦法也相應(yīng)不同，按施加外力方式不同，物料粉碎普通通過擠壓、沖擊、磨削和劈裂幾種方式進(jìn)行，各種粉碎設(shè)備也工作原理也多以這幾種原理為主。按粉碎過程所處環(huán)境不同干式和濕式；按粉碎工藝分開路和閉路，按粉碎產(chǎn)品細(xì)度不同分普通細(xì)度和超細(xì)粉碎。1）擠壓粉碎擠壓粉碎是粉碎設(shè)備工作部件對物料施加擠壓作用，物料在壓力作用下發(fā)生粉碎。擠壓磨、鄂式破碎機(jī)屬此類粉碎設(shè)備。物料在兩個工作面之間受到相對緩慢壓力而被破碎。因壓力作用緩慢和均勻，故物料粉碎過程較均勻。這種辦法多用粗碎，近年來有幾mm如下鄂破碎機(jī)。擠壓式產(chǎn)出物料有時會呈片狀粉料，因慣用粉磨前預(yù)粉碎設(shè)備。2）擠壓――剪切粉碎是擠壓和剪切兩種基本粉碎辦法相結(jié)合粉碎方式，雷蒙磨（懸擺式）及各種立式磨通慣用擠壓――剪切方式粉碎物料。3）沖擊粉碎沖擊粉碎涉及高速運(yùn)動粉碎體對被粉碎物料沖擊、高速運(yùn)動物料向固定壁（靶）沖擊及物料之間高速沖擊。這種沖擊粉碎可在較短時間內(nèi)發(fā)生多次沖擊碰撞，且每次碰撞粉碎時間都是在瞬間完畢，粉碎體與被粉碎物料動量互換非常迅速。4）研磨、磨削粉碎研磨