粉體工程導論

前言

人們對粉體的加工和利用有悠久的歷史。在我國古代，北京周口店山頂洞人用赤鐵礦粉飾石珠等；新石器時代，人們在燒制陶器的原料陶土中添加石英等粉體，改善成品陶器的耐熱急變性能；仰韶文化時期，人們用赤鐵礦、黑錳礦等粉體作顏料制作彩陶，把“料姜石”磨細為“白灰面”涂抹洞壁；商代，人們把長石、石英等粉體加入黏土，配成釉料用于制造釉陶，用朱砂和碳素制墨寫成甲骨文；周代，人們以明礬作媒染劑，用茜素染出紅布；秦代，人們用朱砂、藍銅礦、雌黃等粉體作顏料，制出彩繪陶兵馬俑；漢代，人們用高嶺土成功燒制瓷器；唐代，人們用氧化鐵、氧化銅、氧化鈷等粉體作顏料釉，制成聞名于世的“唐三彩”釉陶；宋代，人們以石灰調(diào)制防染劑，用于制作藍印花布。在國外，古埃及人在泥漿中摻入砂后砌成土磚，用于建造金字塔；古羅馬人在石灰中摻入砂和磨細的火山灰，制得原始水泥“羅馬砂漿”。當代，粉體工程支撐著國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。2008年，我國粉碎加工小麥1.1億噸，玉米1.7億噸，水泥13.9億噸，煤炭27.2億噸，鐵礦石8.2億噸，稀土礦石8.2億噸，以及鋁土礦石、銅礦石、金礦石等數(shù)億噸。人們的衣、食、住、行無不與粉體密切相關(guān)，新材料、新能源、新工藝等領(lǐng)域的高新技術(shù)也無不滲透著粉體的貢獻。但是，隨之也帶來了環(huán)境污染、生產(chǎn)及人身安全問題，如煤礦井下粉塵爆炸、粉體作業(yè)環(huán)境導致塵肺病、燃煤排放大量煙塵污染大氣等。掌握粉體工程的理論和技術(shù)，對從事礦物加工、粉末冶金、無機非金屬材料、環(huán)境保護等方面工作的研究者和工程技術(shù)人員是非常重要的。對粉體的記載也由來已久。我國西漢的《神農(nóng)本草經(jīng)》記載了硝石粉能治20多種疾病，東漢的《周易參同契》提到了硫磺粉用于煉丹，明代的《本草綱目》記載了銅礦、水晶等多種粉體人藥，明代的《天工開物》描述了原始粉末冶金工藝。在國外，從近代開始大量地論述粉體。1943年美國學者達拉瓦勒（J.M.Dallavalle）出版了Micromeritics，1960年德國學者麥爾道（I.R.Meldau）編寫了Handbuch derStaubtechnik，1966年美國學者奧爾（C.Orr）出版了Particulate Technology。此后，國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了多種版本的粉體工程方面的專著和教材。本書基于作者在粉體的制備、表征、應(yīng)用等方面研究的理論和技術(shù)成果，并結(jié)合國內(nèi)外粉體工程的最新發(fā)展，闡述粉體工程的基本理論、工程技術(shù)、工藝設(shè)備，主要內(nèi)容包括粉體的幾何性質(zhì)、力學性質(zhì)、粉碎制備、分級與分離、儲存與轉(zhuǎn)運、混合與造粒、粉塵的危害與防治等。對粉體工程的各個環(huán)節(jié)，先闡述經(jīng)典理論、成熟技術(shù)、重要設(shè)備、應(yīng)用實例，再探討其中存在的問題和今后的發(fā)展方向。

內(nèi)容概要

　　《粉體工程導論》綜合近年來國內(nèi)外粉體工程發(fā)展的最新理論和技術(shù)成果，結(jié)合作者在粉體制備、表征、應(yīng)用等方面的研究，以粉體的“認知-加工-利用-安全”為主線，系統(tǒng)地闡述粉體工程的基本理論、工程技術(shù)、工藝設(shè)備。全書主要內(nèi)容包括粉體的幾何性質(zhì)、力學性質(zhì)、粉碎制備、分級與分離、儲存與轉(zhuǎn)運、混合與造粒、粉塵的危害與防治等。　　《粉體工程導論》可作為普通高等學校礦物加工、無機非金屬材料、金屬材料等專業(yè)的本科生教材或教學參考書，也可供煤炭、冶金、建材、化工、環(huán)保等領(lǐng)域從事粉體加工利用和粉塵控制方面工作的科研人員和工程技術(shù)人員參考使用。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 粉體的發(fā)展史1.1.1 古代對粉體的加工利用1.1.2 現(xiàn)代的粉體工程 1.1.3 粉體工程學科的形成1.2 粉體的定義1.2.1 粉體與顆粒的關(guān)系1.2.2 粉體的存在狀態(tài) 1.3 粉體的分類1.3.1 按成因分類1.3.2 按制備方法分類 1.3.3 按顆粒分散狀態(tài)分類1.3.4 按顆粒大小分類第2章 粉體的幾何性質(zhì)2.1 粉體的粒度2.1.1 顆粒的三維尺寸2.1.2 用當量直徑表示2.1.3 用統(tǒng)計平均徑表示2.1.4 粉體的平均粒徑2.2 顆粒的形狀2.2.1 形狀系數(shù)2.2.2 形狀指數(shù)2.3 粒度分布2.3.1 正態(tài)分布2.3.2 對數(shù)正態(tài)分布2.3.3 羅辛-拉姆勒分布2.4 粒度的測定2.4.1 粒度測定方法的分類2.4.2 篩分法2.4.3 光學顯微鏡2.4.4 透射電鏡和掃描電鏡2.4.5 原子力顯微鏡2.4.6 光散射法和消光法2.4.7 庫爾特計數(shù)器2.4.8 氣體吸附法2.4.9 水力分析法2.4.10 粒度測定方法的選擇2.5 粉體的填充結(jié)構(gòu)2.5.1 描述粉體填充結(jié)構(gòu)的參數(shù)2.5.2 均-球形顆粒的規(guī)則填充2.5.3 均-球形顆粒的實際填充2.5.4 二組分球形顆粒的填充2.5.5 多組分球形顆粒的規(guī)則填充2.5.6 影響粉體填充結(jié)構(gòu)的因素2.6 控制粉體粒度的實例2.6.1 水煤漿中煤粒度的控制 2.6.2 蒙脫石和二氧化鈦粒度對吸附能力的影響2.6.3 活性炭粒度對吸附能力的影響第3章 粉體的力學性質(zhì)3.1 顆粒間的附著力3.1.1 范德華力3.1.2 靜電吸引力3.1.3 水分毛細管力3.1.4 磁性力3.1.5 機械咬合力3.2 濕粉體內(nèi)的液橋力3.2.1 填充層內(nèi)的靜態(tài)液相3.2.2 液橋作用力3.2.3 顆粒間的持液量3.2.4 粉體空隙的抽吸勢3.2.5 液體在粉體層毛細管中的上升高度3.3 粉體的摩擦力3.3.1 內(nèi)摩擦角3.3.2 安息角 3.3.3 壁摩擦角和滑動摩擦角3.3.4 動內(nèi)摩擦角3.3.5 空隙率對粉體摩擦角的影響3.4 粉體的壓力3.4.1 粉體的側(cè)壓力系數(shù)3.4.2 粉體內(nèi)的靜壓力分布3.4.3 粉體的動態(tài)壓力3.5 流體中粉體的運動阻力3.5.1 流體中粉體顆粒的受力分析3.5.2 粉體顆粒的阻力系數(shù)和雷諾準數(shù)3.6 粉體對流體的阻力3.6.1 層流透過流動阻力3.6.2 湍流透過流動阻力3.6.3 粉體的流化阻力第4章 粉體的粉碎制備4.1 粉碎理論4.1.1 粉碎的概念4.1.2 被粉碎物料的性質(zhì)4.1.3 粉碎方式及粉碎模型4.1.4 低溫粉碎4.1.5 混合粉碎4.1.6 粉碎功耗學說4.1.7 粒子聚集理論與粉碎方式選擇4.2 粉碎機械4.2.1 粉碎機械的分類4.2.2 行星球磨機4.2.3 攪拌磨4.2.4 氣流粉碎機4.2.5 高速機械沖擊式粉碎機4.3 助磨劑4.3.1 助磨劑的作用機理4.3.2 助磨劑的分類及應(yīng)用4.4 機械力化學原理4.4.1 機械力化學的概念4.4.2 機械力化學的作用機理4.4.3 機械力化學引起的晶體結(jié)構(gòu)變化4.4.4 機械力化學引起的物理化學性質(zhì)變化4.4.5 機械力誘導的化學反應(yīng)4.4.6 影響機械力化學的因素4.5 機械力化學的應(yīng)用4.5.1 粉體的機械力化學改性4.5.2 機械力化學用于冶金工業(yè)4.5.3 機械力化學用于制備新材料4.5.4 機械力化學用于生產(chǎn)水泥和混凝土4.5.5 機械力化學用于制備礦物肥料4.5.6 機械力化學在應(yīng)用中的特點第5章 粉體的分級與分離5.1 粉體分離效果的評價5.1.1 分離效率5.1.2 分級粒徑與分級精度5.2 粉體的篩分5.2.1 篩面5.2.2 篩分作業(yè)5.2.3 篩分機械5.3 超細粉體的分級5.3.1 超細分級原理5.3.2 干式分級和濕式分級5.3.3 超細分級的問題5.4 固氣分離5.4.1 固氣分離的目的5.4.2 固氣分離效果的評價5.4.3 固氣分離設(shè)備的分類5.4.4 旋風除塵器5.4.5 袋式除塵器5.4.6 電除塵器5.5 固液分離5.5.1 沉降濃縮5.5.2 過濾5.5.3 離心分離5.5.4 噴霧干燥……第6章 粉體的儲存與轉(zhuǎn)運第7章 粉體的混合與造粒第8章 粉塵的危害與防治參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：4.粉體入藥在元代“御藥院方”中，將珍珠碾為極細的粉體人藥；在西漢《神農(nóng)本草經(jīng)》（我國現(xiàn)存最早的中藥學專著）中，硝石粉（KNO3）被列為上品中的第六位，認為它能治20多種??；明代李時珍的《本草綱目》中記載了水晶粉（a-SiO2）、銅礦粉、鰻鱺骨粉、牡蠣殼粉、蟹殼粉等人藥。西漢時期的方士開始煉制礦物藥“仙丹”。東漢末年，魏伯陽的《周易參同契》（世界上最古老的煉丹著作）專講煉丹，提到硫磺等礦物粉體的使用。在煉丹的基礎(chǔ)上，煉丹家把硫磺、硝石、木炭三種粉體按一定比例混合（三者的物質(zhì)的量之比為1：2：3，質(zhì)量比約為10：75：15），發(fā)明了火藥，時間在唐憲宗元和三年（公元808年）之前。由于煉丹家喜歡保守秘密，現(xiàn)尚無法知道火藥發(fā)明的具體年代。5.古代制備粉體的工具大地灣遺址出土大量彩陶的同時，出土了沾有顏料的石斧，由此推測先民們用石斧粉碎顏料礦物；還出土了上百件研磨石、研磨盤，可能是用于研磨彩陶顏料的成套工具。研磨石有圓形、圓錐形、橢圓柱形，均有一個光滑的研磨面；研磨盤形狀多樣，但都有一個凹陷的磨坑。古代逐步發(fā)展起來用于粉碎固體的石斧、石杵、石臼、石磨、石碾等石器，原材料易得、材質(zhì)污染小、制造簡單、使用方便，而得以廣泛應(yīng)用，以至于像石臼、石磨、石碾等沿用至今，但石器不能用于粉碎硬度大的物料。古代銅器和鐵器的出現(xiàn)，有助于粉碎硬度較大的物料，但生產(chǎn)效率仍較低，粉體粒度的可控性還較差。1.1.2 現(xiàn)代的粉體工程如今人們的衣、食、住、行，國民經(jīng)濟的各個行業(yè)，無不與粉體密切相關(guān)，新材料、新能源、新工藝等領(lǐng)域的高新技術(shù)無不滲透著粉體的貢獻。涉及粉體工程的主要工業(yè)領(lǐng)域可歸納為如下幾個方面：（1）冶金工業(yè)。各種金屬礦石的磨礦、選礦、團礦、燒結(jié)，粉末冶金、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、金屬淬火、合金調(diào)制，鑄造型砂、金屬塑性加工、金屬腐蝕、金屬表面處理，高爐煉鐵用焦的原料煤粒度和煤種配比，鐵合金生產(chǎn)用焦的粒度控制等。（2）無機非金屬材料工業(yè)。水泥、玻璃、石灰、陶瓷、耐火材料、保溫材料、碳素材料等工業(yè)原料的粉碎、熱處理，感壓材料、感熱材料、熒光粉體、照相感光材料、錄音錄像磁性材料的制備等。（3）煤炭工業(yè)。煤粉碎、選煤、配煤、水煤漿制備、粉煤氣流輸送、流化床煤燃燒、煙氣集塵、粉煤灰利用、煤泥水處理、煤塵爆炸防治等。

編輯推薦

《粉體工程導論》編輯推薦：描述粉體工程的理論、技術(shù)、設(shè)備，圖文并茂，簡明易懂。以粉體“認知-加工-利用-安全”為主線，層層深入，條理清晰。以粉體新材料研究和粉體工業(yè)生產(chǎn)為核心，立足實踐，注重實用。簡述國內(nèi)外粉體工程的最新理論和技術(shù)，追蹤前沿，啟迪創(chuàng)新。

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