粉体加工关键技术.doc

第一讲　绪 论
粉体工程(粉体加工技术)：是一门在掌握超细粉碎理论基本上，以超细粉碎设备构造及工作原理、超细粉碎工艺流程为重要学习内容课程。
一　非金属矿产及加工运用简介
1 非金属矿产发展
非金属矿产：是指金属矿产和燃料矿产以外，自然产出一切可以提取非金属元素或具备某种功能可供人们运用、技术经济上有开发价值矿产资源。
（因而类矿产大多不是以化学元素，而是以有用矿物为运用对象，因此亦称为工业矿物与岩石。）
在人类发展过程中，非金属矿产起了决定性作用。
古代：　石器（工具）　　　陶器　　　　青铜器（金属）　　　非金属矿产受挫　
近代：　技术进步和材料构造多元化，促使了非金属矿产地位不断上升。
从科学技术角度看：已进入信息时代
从矿产资源运用看：进入一种以非金属资源为中心综合开发时代。
(50年代开始，世界非金属矿产产值已经超过金属矿产产值，发达国家非矿产值超过金属矿产2~3倍。)
国内非金属矿产发展状况
国内是世界上最早运用非金属矿产国家之一。但是近代由于封建制度闭关自守及帝国主义国家列强侵略掠夺，国内非金属矿产发展落后于西方发达国家。
国内已发既有经济价值非金属矿产有100各种，是世界上品种齐全、储量丰富少数国家之一。
储量居世界前列非金属矿产有：石膏、石墨、滑石、膨润土、石棉、萤石、重晶石等
储量在世界上有重要地们非金属矿产有：高岭土、硅藻土、沸石、珍珠岩、石灰石等。
非常具备发展潜力非金属矿产有：硅灰石、长石、凸凹棒石、海泡石等。
80年代开始国内非金属矿产日益受到关注（非金属在世界市场走俏）近十几年来国内非金属矿产出口增长，已成为出口创汇一种重要方面。
但国内非金属矿产加工技术――比较落后
出口非金属矿产产品种类――原矿和初级产品
（许多工业部门和人们寻常生活所需非金属矿深加工产品还需进口，有甚至是咱们出口原矿或初级产品加工而成。）
2 非金属矿产开发运用新趋势
从当前国内外非金属矿产开发运用特点，可反映出如下几种趋势：
（1） 已开发老品种，其运用范畴和开发深度不断扩大。
体现形式――大某些矿种已不限于一两个工业部门少数用途，老矿种新特性新功能不断被发现并得到运用(如高岭土)。
（2） 新开发新矿种不断浮现，且许多新矿种在应用方面体现出独特性能。
（3） 由直接运用非金属矿原料或粗加工产品（选矿精矿及粉料产品）向深加工及制成品方向扩展。
（4） 人工合成非金属矿物和天然非金属矿资源综合运用，也愈来愈受注重。
总之，随着科学技术不断进步和社会需求多样化，单纯运用非金属矿物原料或选矿粗加工产品，已在诸多方面不能适应市场发展需要，非金属矿产深加工也成为非金属矿行业发展必然趋势。因此，为适应市场和科学技术发展需要，非金属矿矿产发展方向应为：
非金属矿矿产发展：向高纯化、超细化、功能化、多品种、多系列方向发展。
非金属矿公司发展：向集团化综合加工方向发展。
3 非金属矿深加工重要内容
各类矿产应用特点
金属矿产：通过冶炼提炼出其中金属元素　　　　　　　这两类矿产都是以变化矿物原料
燃料矿产：运用并通过热化学反映提取其中 化学构造来达到其运用目。
热能或有机化学组分。　
非金矿产：绝大某些是运用其固有技术物理性能，或运用其加工后来形成物理特性及物理化学性能。
材料工业三大支柱：无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料
无机非金属材料：运用某些矿物原料加工成其有某种功能、能被人们直接运用材料。
1）非金属矿产加工运用阶段
在开发运用非金属矿产资源途径中，最简朴是直接运用（砂、石、粘土和经选矿提高了运用层次和经济价值产品），但其本质仍是一种原料（制取某种材料原料）。如果要将采出非金属矿产加工成经济价值高各类功能性材料，要通过如下几各加工阶段。
　（1）初加工
非金属矿产初加工――指老式矿物加工办法对矿物或岩石进行破碎、磨矿、分级以及有用矿物分选或富集。
初加工任务：为材料工业部门提供从颗粒粒级上或有用矿物品位上都合格原料矿物。
　（2）深加工
非金属矿产深加工――将通过采选粗加工后原料矿产，依照顾客或制品对其技术物理性能及界面性能规定，再进一步进行精细加工过程。（深加工相对初加工加工解决限度而言）
非矿深加工产品特性：
经深加工矿物已不在是一种原料，而是具备某些优秀性能可供直接运用材料。详细体当前：
l 保持了原料矿物单一材料性与固体分散相特性。
l 矿物与化学成分不发生主线变化
l 所被运用技术物理特性与界面化学性能有质奔腾
l 有时会发生局部晶层构造变异与表面化学性能变化
经深加工产品在性能上己远不同于初加工产品，其固有天然矿物性能己发生质变化（进行深加工重要目）。
例：膨胀珍珠岩或蛭石、煅烧高岭土、活性白土、轻质碳酸钙 (PCC)等。
　　　　 窑 CaCO3+(heat) CaO+CO2　　　　（生石灰）
轻质碳酸钙生产方程式：熟化器 CaO+H2O Ca(OH)2 + 热　　（熟石灰）
反映器 Ca(OH)2+ CO2 CaCO3 + 热
重质碳酸钙(GCC) (方解石、白云石)直接超细粉碎加工得到碳酸钙粉体产品。
轻质碳酸钙特点：构造或晶体形态可选；凝聚限度可选；粒度分布窄---可觉得某一特定用途“度身定做”。
2）非金属矿深加工重要内容
（1） 精细提纯　重要是指采用化学选矿等办法提纯；
（2） 超细粉碎　涉及具备特殊构造矿物剥离及超细分级；
（3） 矿物改性与改型　化学解决改性、界面解决改性、热解决改性；
（4） 特殊机械加工　矿物（或岩石）切、磨、抛、雕等工艺。
　二 超细粉体技术研究内容、作用及发展趋势
1 超细粉体技术研究内容及范畴
1）超细粉体定义
超细粉体技术是近几十年来发展起来新技术，其名词解释和基本概念尚无统一定义。
超细定义： Ultrafine Superfine Varyfine
粒径范畴： <100μm <30或<10μm <1μm 国外通用<3μm
国内定义： 超细 超微 超细微 粒径； <3μm 或<10μm；
<100μm或<300μm 100%不大于<30μm定义。　 　　　 李凤生
按粉体粒径大小又分为：微 米 级 1μm~30μm； 《超细粉体技术》
亚微米级 0.1μm~<1μm；
纳 米 级 0.001μm~<0.1μm
细粉 10μm~1000μm； 老式粉碎和磨粉设备加工
超细粉 0.1μm~10μm； 超细粉碎设备加工 郑水林
超微细粉 0.001μm~0.1μm； 难以完全用机械粉碎办法加工， 《超细粉碎》
需采用其他物理化学办法加工
超细粉碎：普通将加工0.1μm~10μm超细粉体粉碎和相应分级技术称超细粉碎
2）超细粉体涵盖有关技术
制备技术；分级技术；分离技术；干躁技术；输送、混合与均化；表面改性；粒子复合；粒度及性能检测；制造及储运过程中安全、包装与运送，应用等技术。
由于粒度级别不同导致粉体材料性质和有关技术有很大差别，又可分为：
微米技术；亚微米技术；纳米技术。
3）所涉及学科领域
化工；材料；医药；生物工程；食品；军工；航天；电子；机械；力学；物理；化学；光学；电磁学；机械力化学；液体力学；空气动力学。
2 超细粉体在国民经济中应用
超细催化剂------可使石油解裂速度提高1~5倍
油漆、涂料、染料------高附着力、高性能
1）化工领域造纸、 　 橡胶------增强、增光、抗老化（碳酸钙、氧化钛）
化纤、纺织------提高光滑度（加入氧化钛、氧化硅）
日用化工-----化妆品、牙膏等（应用最早行业）
　医药细化------提高吸取率（超微钙）
2）生物、医学 　亚微米及纳米级针剂
　保健品细化------提高吸取率
超硬、抗冲击材料-----陶瓷粉、硬塑（重量轻）
　 超细氧化剂、炸药-----燃烧速度提高1~10倍
3）军事、航空、电子、航天等领域 超细氧化铁粉-----高性能磁材料
超细氧化硅------高性能电阻材料
超细石墨-----高性能显象管和电子对抗材料
3 超细粉碎技术发展、现状及趋势
1） 发展简史
超细粉碎是随着当代科学技术发展而兴起一门跨学科、跨行业高新技术，同步也是老粉碎技术新发展和新应用。
超细粉碎技术发展于上世纪60~70年代。
压碎机
粉碎技术发展 16世纪----19世纪中叶新概念磨机 诸各种类破碎机至今仍在应用
研磨机
　粉碎工艺不断改进
20世纪70年代至今 超细粉碎技术逐渐完毕并趋于完善
　 新设备不断延生
（1） 超细粉碎设备发展
超细粉碎技术发展初期，着重粉碎技术和设备研究开发。
70年代前，只能粉碎到325目，而当代工业需要多为500~1250目，更高者甚至规定亚微敉或纳米级，因而规定不断推出新超细粉碎设备。
美、德、前苏联相继研制出新型气流粉碎机、高效搅拌研磨机、高速冲击式粉碎机、冷冻粉碎机等数十种新型粉碎设备。
近年来发展起来超细粉碎机有：行星式球磨机、振动球磨机、搅拌球磨机棒机等。
针对某些特殊性能材料，新研制出砂磨机、剥片机、胶体磨机等。
（2）粉体分级技术研究与发展
由于当代科学技术不断发展，应用部门对超细粉体提出规定越来越高（粉体细、粒径分布窄）。而机械粉碎办法加工出来粉体粒径分布普通较宽，为满足顾客规定，须对粉体进行分级解决。
16世纪此前就浮现以筛分为代表分级技术，但筛分对超细粉体则无能为力。70年代开始，随着新型超细粉设备延生，分级技术也有了奔腾性发展。
到当前为止，分级办法有两种，干式和湿式。干式分级极限在微米级，湿式分级可达亚微米级。
超细粉体分级机重要类型：叶轮式、涡流式、漩流式、碟式、卧螺式等。
分级机使用方式：单元操作使用和组合使用。多用粉碎机与分级机组合使用，其长处是：
可提高系统产量，避免物料过粉碎，同步可减少能耗和成本。
2）超细粉体技术发展趋势
由于超细粉体技术是一门跨学科跨行业新兴技术，此后发展就集中在如下几种方面：
（1） 超细粉体制备
（2） 超细粉体性能研究
（3） 超细粉体应用究
对于超细粉体制备技术，重要在于研究更新制备原理、办法和设备，其重要目在于：
l 能制备出粉体粒度更细、分布更均匀、分散和表面性能更优粉体产品；
l 设备生产能力大，产量高、能耗低、耐磨性好、使用寿命长；
l 工艺简朴、生产持续、自动化限度高、产品质量稳定。
3）此后研究重要任务
超细粉体性能研究。可望通过粒子设计对粉体进行改性或复合解决，使其达到抱负性能。
4）此后研究重要内容：
超细粉体应用，重点放在拓宽超细粉体在国民经济中应用领域和拌随浮现各种问题。
开拓超细粉体新应用领域进而引起某些技术领域技术革命或变革是超细粉体同步也是非金属矿行业与否有生命力核心。
三　授课内容及有关参照资料
1　授课内容
　　　　　　　　　　　　　颗粒粒径及颗粒形状
　1）粉体颗粒几何特性　　　　 颗粒粒度测量办法
粉体摩擦特性
　2）粉体特性　　　　　　　　　 颗粒断裂与破碎
超细粉体制备办法简介
3） 超细粉体粉碎技术　　　　　超细粉体制备惯用设备（工作原理、设备构造）
超细粉碎设备工作参数
　　　　　　　　　　　　　　　 分级重要目和原理
4） 超细粉体分级技术 　　惯用分级办法简介
　　　　　　　　　　　　　　　　惯用分级设备（工作原理、设备构造、重要参数）
5） 超细粉碎工艺 　 　　超细粉碎工艺流程
　　　　　　　　　　　　　　　　超细粉碎工艺实例　　　　　
2　 使用教材及参照资料
教　　材： 《超细粉碎》　　　　　　 郑水林　编著　　中华人民共和国建材出版社
参照资料： 《粉体加工技术》　　　　 卢寿慈　主编　　中华人民共和国轻工业出版社
《超细粉体技术》　　　　　李凤生　主编　　国防工业出版社
《矿物加工颗粒学》　　　　曾凡等　编著　　中华人民共和国矿业大学出版社
《破碎筛分设备选用手册》　唐敬麟　主编　　化学工业出版社
《超细粉碎分级技术》 盖国胜 主编 中华人民共和国轻工业出版社
3 授课安排 课堂授课： 44学时 实 验： 16学时

作业：
1 回答下列问题：
什么叫非金属矿产？
各类矿产应用特点是什么？
什么叫超细粉碎？
研究超细粉体制备技术重要目是什么？
第二讲　颗粒表征
一　颗粒概述
1 颗粒与颗粒体
颗粒：描述物料细分状态个别物理单元叫颗粒（或颗粒是物料离散单元）。
自然界中大某些固体物质都是以颗粒状态存在（土壤、泥沙、尘埃、谷物、面粉、糖、盐、矿砂、药丸、煤粉、涂料等等）。
颗粒体：大量颗粒集合体
粉　体：由大量细小颗粒构成集合体（1mm如下、英国）
2 颗粒分类
1） 按颗粒成因分类――自然粒体　工业粉尘　人工颗粒　
自然粒体――由自然力作用而成　
作用方式――风化、冲击波、火山爆发
颗粒类型――石英粉砂、泥沙、火山灰
工业粉尘――工业生产活动中某些生产环节所产生污染粉尘　
产尘形式――燃烧、矿石采掘、破碎、运送、掺合等
粉尘类型――细粉扩散到大气中
人工粒体――人工办法制造粒体（各工业部门产物（产品）
颗粒类型――精矿粉、水泥、奶粉、食糖、各种填料、涂料和化肥等
2） 按颗粒大小分类
颗粒大小分类表
粒限（µm）
＋500
500~100~75
75~10
10~1~0.1
-0.1
粒 级
粗 粒
中 粒
细 粒
亚超细粒
超细粒
加工工艺
破碎
粗磨
细磨
超细粉碎
化学法
观测手段
肉 眼
放大、显微镜
电子显微镜
二　颗粒几何特性
颗粒几何特性重要指颗粒大小、外形、表面积等。对于粉体颗粒来说，颗粒大小最为重要。实际中，惯用颗粒在空间中所占线性（一维）尺寸表达颗粒大小。相应地，表征颗粒尺寸就是物料粒度和其分布特性，它在很大限度上决定颗粒加工工艺性质和效率高低，是选取设备及进行过程控制基本根据，因此，仅对物料应用而言，粒度是最重要指标之一。
1 粒径和粒度
粒径：对于单个颗粒来讲，某种表达其大小“线性长度”叫粒径。
粒度：在多颗粒系统中，颗粒平均值大小称粒度。
粒径是表达一种颗粒大小，而粒度是一组颗粒大小总体概括，单一粒径在实际应用中是不存在，因而习惯上将粒径和粒度通用。
2 粒径种类
由于超细粉体是多颗粒系统（各种粉体、液滴、气泡群等），其形状千变万化，用来表达其大小粒径也不同样。粉体颗粒形状有较规则球形体和正立方体，但多数为非球形和正立方体不规则体。对于球形和立方体来说，直径和边长就可以为粒径，但对不规则状粉体来讲，立方体边长，长方体长和等效球体径都可作为其粒径。
2.1 轴径
三轴径：在笛卡尔坐标系中，一种不规则颗粒三维空间最大尺寸外接长方体各边长度，为该颗粒三轴径。（相称每边都与其相切长方形盒子中，长方体三个边　长、宽、高）。
由轴径计算各种平均径
序 号
计算式
名 称
物理意义
1

长短轴平均径
二轴平均径
平面图形上算术平均值
2

三轴平均径
三轴算术平均值
3

三轴调和平均径
与外接长方体比表面
各项相似球体直径
4

二轴几何平均径
平面图形上几何平均
5

三轴几何平均径
与外接长方体体积相似
立方体一条边
6

三轴等表面积平均径
与外接长方体表面积相似
立方体一条边
2.2 投影径
在用显微镜观测颗粒粒径时，由于颗粒最大稳定度（重心最低）总量处在最低平面，因此观测到是颗粒最大投影面积，因而，可按其投影大小定义颗粒粒径，由于颗粒不规则和不拟定性，投影径在如下几种：
1） 二轴径：颗粒投影外接矩形长和宽。
2） Fetret（弗雷特）径：与定方向颗粒投影相切两条平行线之间距离；记作。
3） Martin（马丁）径：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份直径；记作。
4） Krumbein(定方向最大径)：在一定方向上颗粒投影最大长度；记作。
5） Heywood（投影面积相称径）：与颗粒投影面积相等圆直径；记作。
6） 投影周长相称径：与颗粒投影周长相等圆直径；记作。
显然，对于不规则颗粒，在显微镜下所测得各种粒径与颗粒取向关于，但当测量颗粒数目诸多时，因取向所引起偏差大某些可以互相抵消，所得到成果是诸多颗粒粒径记录平均值。因而投影径也可称为记录平均径。
2.3 当量直径
　　形状规则颗粒可以用某种特性线段来表达其大小（直径、棱长等），由于矿物颗粒形状具备广泛不拟定性，其真实粒径不易拟定，因而惯用某些同体积规则物特性线段作为不规则颗粒“相称粒径”，亦称当量或演算直径。　
当量直径：通过测定某些与颗粒大小关于性质，推导出与线性量纲关于参数。
（如运用某种办法测得一不规则颗粒体积，再计算出该体积球直径，则所计算出直径就是该颗粒一种直径，“球“当量径）。
不同当量直径特性表
名　称
符号
公　式
物理意义或定义
体积直径

与颗粒具备相似体积圆球直径
面积直径

与颗粒具备相似表面积圆球直径
体积面积直径

与颗粒具备相似外表面积和体积比圆球直径
沉降速度相称径

层流区（）颗粒自由落直径
注： ――颗粒沉降速度　 ――介质粘度 ――颗粒密度 　 ――液体密度
2.4 筛分径
颗粒可通过最小方筛孔宽度
三　粒（径）度分布
由于所研究粉体是多颗粒系统，如果整个颗粒系统全为粒径相等颗粒，则颗粒系统叫：
单粒度体系：颗粒系统颗粒所有相等颗粒系统。
多粒度体系：颗粒系统中粉体由不同粒径颗粒构成。
粒径（粒度分布）：用简表格、绘图或函数形式来反映出粒度群体中各种颗粒大小及相应关系，称为粒度分布（状态）。
用颗粒特性尺寸（线性、面积、体积）和总量（个数、面积、体积）可完整表达出粒度群体颗粒状态。因此，特性尺寸称粒度变量，总量称总体数量。
粒度分布表达办法有列表法、作图法和函数法。
1 列表法
列表法：将粒度分析所得到原始数据及由此计算出相应数据列成可供粒度分析表格。
原始数据内容：粒度区间、各粒级质量、面积、体积及颗粒数等。
长处：通过列表办法简朴反映出各粒级分布状况，找出主导粒级、各粒级频度和累积含量等，同步也是其他表达办法基本资料。
缺陷：数据量大时列表麻烦，表中数据不持续，不能立即读出表中未列出数据。
（此种办法是粉体粒度分析中最惯用办法）
例：在某一组粉体样品中，已知样品总量N（个数/质量）、某一粒度值或大小范畴()和与之相应样品数量n，则某一粒度值或大小范畴样品产率（频率）用如下公式表达：

粒度分析综合数据表
粒度

粒度
范畴

区间间隔

平均
粒度

颗粒数

相对频率

负累积
频　率

正累积
频　率

0
0.0~1.0
1.0
0.5
0
0.00
0.00
100.0
1
1.0~2.0
1.0
1.5
5
1.67
1.67
98.33
2
2.0~3.0
1.0
2.5
9
3.00
4.67
95.33
3
3.0~4.0
1.0
3.5
11
3.67
8.34
91.66
4
4.0~5.0
1.0
4.5
28
9.33
17.67
82.33
5
5.0~6.0
1.0
5.5
58
19.33
37.00
63.00
6
6.0~7.0
1.0
6.5
60
20.00
57.00
43.00
7
7.0~8.0
1.0
7.5
54
18.00
75.00
25.00
8
8.0~9.0
1.0
8.5
36
12.00
87.00
13.00
9
9.0~10.0
1.0
9.5
17
5.67
92.67
7.33
10
10.0~11.0
1.0
10.5
12
4.00
99.67
3.33
11
11.0~12.0
1.0
11.5
6
2.00
98.67
1.33
12
12.0~13.0
1.0
12.5
4
1.33
100.0
0.00
共计

300

2 作图法
作图法：在直角坐标系中用矩形或曲线图办法将粒度分布状况表达出来。
惯用来表达粒度分布图形有矩形图、
频率分布函数图和累积分布函数图。
2.1 矩形图法
作图办法：在直角坐标系中，以粒度范畴

为长度在横坐标轴上做矩形底边，以各级
频率（颗粒数、百分含量或单位长度频率
为矩形高作平行于纵坐标轴矩形。
长处：可一目了然地看出各粒级变化及
主导级别等状况；
缺陷：非持续分布，缺少各粒级范畴内
信息，不能完整地反映整个粒群
粒度特性。
2.2 函数曲线图法
2.2.1 微分分布曲线图（频率分布图）
当所提供物料粒度级别多，粒级间隔足够小时，连接矩形图每一种矩形顶边中点，可得到一条光滑曲线，这条曲线既为该粒群微分分布曲线（频率或密度函数曲线）
粒度微分分布曲线表达是各个粒径相相应百分含量。
物理意义：
微分粒度区间（D到）颗粒所占数量——产率。
2.2.2积分分布曲线图（累积分布图）
将一种粒度到另一种粒度间各级产率相加，也就是通过积分求和办法得出密度函数：

上式中称为粒群粒度分布函数，反映粒群函数图线称为该粒群粒度分布函数图（累积分布曲线）。表达不大于或不不大于某指定粒度累积产率百分数。
负累积分布曲线：不大于某指定粒度累积分布曲线（ ）
正累积分布曲线：不不大于某指定粒度累积分布曲线（ ）

3 函数表达法
函数法：用数学办法将物为粒度数据归纳、整顿并建立能反映物料粒度分布规律数学模型——粒度特性方程。
粒度特性方程便于进行记录分析，数学计算和应用电子计算机进行复杂分析运算。
粒度特性方程可以体现：
粒度分布状况、通过解析办法可以求出各种平均径、比表面积、单位质量颗粒数等。
到当前为止，粒度特性方程均为经验式，上世纪代以来，人们已提出数十种特性方程，在矿物加工中最惯用有3种。
1） 盖茨(Gates)高登(Gaudin)舒兹曼(Schutzmann)yy 粒度特性方程（GGS）

式中：F（D）——筛下物（负累积产率）；%
Dmax——物料中最大粒度
D——粒度
m——分布模数（与材料性质、设备性能关于）
鄂式破碎机、辊式破碎机及棒磨机细粒级产品符合该方程，球磨机产物近似符合。
2） 罗辛（Rosion）——拉姆勒(Rammler) 斯波林(Sperling)、本尼特（Bennett）
称RRSB方程。

式中：R（D）——筛上物（正累积产率）；%
F（D）——筛下物（负累积产率）；%
D——粒度
De——临界粒度（R（D）=36.8或F（D）=63.2时相应粒度
n—分布模数（均匀系数，表达粒度范畴宽窄）

四　平均粒径
在矿物加工过程中，实际所接触是颗粒群体，因而用粒度对粉体群颗粒大小进行描述，即平均粒径。粒群平均径可由作图法和数理记录办法求出。

1 用图示法表达粒群平均粒径
在直角坐标系中，以粒径为横坐标，以粒子数频度和累积百分数为纵坐标，做出粒群频率分布曲线和累积分布曲线，在此图上可近似查出如下粒径：
峰值粒径――频率分布曲线最高处相应横坐标；
　　　　　　（Dmod）
中位（中值）粒径――累积分布曲线50%高度处相应横坐标(Dmed)。
2 用记录法求粒群平均粒径
用记录办法计算平均粒度办法诸多，但对特定粒群，用不同办法计算所得到平均粒度值是不同，有甚至相差甚远。由于任何一种平均值，仅代表了记录值某一方面，而不能全面表征各数量间关系，因而，在实际应用时，要依照详细对象来合理地选取某一种计算办法。
2.1 几种用于平均粒径计算表达式
如果颗粒粒径遵循某种规律并可用函数表达，则平均粒径可由函数表达式计算。如假设颗粒体下正立方体，以n为颗粒数，d 为边长，ρP表达密度，则此粒群是由粒径构成集合体，每种颗粒个数为其物理特性可用各粒径函数加成表达：

某些可用计算粒径重要函数表达式
颗粒总长
颗粒群总表面积
颗粒群总体积
颗粒群总重量
颗粒群比表面积
平均比表面积
2.1 几种平均粒径计算
1） 以个数为基准计算
由于颗粒群是 构成集合体，且每种颗粒个数为则颗粒群总长度可表达到：

将所有颗粒视为粒径为D均一颗粒，即可上式中d由D代替得：

由 有 则个数平均径得：
2） 以质量为基准计算
颗粒群颗粒总长度、总面积和质量等物理参量都与粒群颗粒数n有一定关系，设颗粒为边长为d立方体，总长度为，总面积为，总质量为，各参量与个数关系为：

以颗粒比表面积定义为例：

由 有
则
个数基准和质量基准可以互换（计算公式14页），各种平均粒径计算见表1-5、1-6（13-14页）。
五 颗粒形状
颗粒形状：颗粒轮廓边界或表面上各点图像，称为颗粒形状。
颗粒形状是颗粒几种几何性质（粒度、形状、表面构造、孔构造）中较为重要一种，颗粒形状对颗粒群许多性质和行为均有影响（比表面积、流动性、固着力、增强性、填充性和研磨性等），鉴于上述因素，工业上对作为添加剂粉体产品有不同规定。
序号
产品种类
对性质规定
对颗粒形状规定
1
橡胶填料
增强性和耐磨性
非长形颗粒
2
塑料填料
高冲击强度
长形颗粒
3
涂料、墨水、化妆品
固着力强、反光效果好
处状颗粒
4
磨料
研磨性
多角状
5
洗涤剂和食品工业
流动性
球形颗粒
6
炸药引爆物
稳定性
光滑球形颗粒
1 颗粒形状定性分析
颗粒形状千差万别，描述颗粒形状办法分两类：定性分析（语言术语）和定量分析（数学语言）。
定性分析就是用某些定性术语来描述颗粒形状。

名 称 定 义 形 状
球 形 圆形球体
滚圆形 表面比较光滑近似椭圆形
多角形 具备清晰边沿或粗糙多面形体
不规则体 无任何对称形体
粒状体 具备大至相似量钢不规则体
片状体 板片状形体
枝状体 形状似树枝体
纤维状 规则或不规则线状体
多孔状 表面或体内具有大量孔隙
定性分析非常粗糙，不够确切，难以精确地描绘颗粒形状。

2 颗粒形状定量分析
单一颗粒形状尺寸
放置在水平面上单一颗粒处在稳定状态时，在互相正交三个方向上测得最大值为：
L----长径，B----短径，T----厚度。
1）均齐度
颗粒两个外表尺寸比值称为均齐度（比率）。
长短度 N=L/B 扁平度 M=B/T
2）柱状度
如颗粒平均厚度记为，则与之比称为柱状比， 即。
4）布满度
体积布满度：颗粒外接长方体体积与该颗粒体积之比，。
面积布满度：颗粒投影外接距形面积与该颗粒投影面积之比，。
7）球形度（真球度）
表达颗粒接近于体形状限度。 （球=）
8）圆形度
定义了颗粒投影形状与圆接近限度
9）形状系数
形状系数----规则形状颗粒体积、面积分别与其线性尺寸因次比例关系。
设颗粒直径为d，面积为S，体积为V，
则：
则表面形状系数
体积形状系数
比表面形状系数
对于不规则颗粒，形状系数随粒度计算办法而变（如几种投影径），研究粒群颗粒形状时，要分别有其平均值。

第一章作业

回答下列问题：
什么叫非金属矿产？
各类矿产应用特点是什么？
什么叫超细粉碎？
研究超细粉体制备技术重要目是什么？

第二章作业
粒度分析综合数据表
粒度范畴

间隔

平均粒度

颗粒数

相对频率

负累积频率

正累积频率

1.4~2.0
0.6
1.7
1
0.1
0.1
100.0
2.0~2.8
0.8
2.4
4
0.4
0.5
99.9
2.8~4.0
1.2
3.4
22
2.2
2.7
99.5
4.0~5.6
1.6
4.8
69
6.9
9.6
97.3
5.6~8.0
2.4
6.8
134
13.4
23.0
90.4
8.0~11.2
3.2
9.6
249
24.9
47.9
77.0
11.2~16.0
4.8
13.6
259
25.9
73.8
52.1
16.0~22.4
6.4
19.2
160
16.0
89.8
26.2
22.4~32.0
9.6
27.2
73
7.3
97.1
10.2
32.0~44.8
12.8
38.4
21
2.1
99.2
2.9
44.8~64.0
19.2
54.4
6
0.6
99.8
0.8
64.0~89.6
25.6
76.8
2
0.2
100.0
0.2
合 计

依照上表所给数据：
1） 分别画出粒度分布矩形图、正累积分布曲线图、负累积分布曲线图
2） 在粒度分布图上标出峰值粒径和中值粒径
3） 设颗粒是边长为d立方体，试求颗粒群体总长度、总表面积、总体积、总质量、比表面积和平均比表面积 （ρP=1400kg/m3）
4） 分别求出以颗粒基准和质量基准颗粒体平均粒径

第3章　颗粒粒度和形状测量办法
颗粒粒度和形状能明显影响粉体产品性质和用途，颗粒测量在细粒特性方面也很重要，在选矿、超细粉体生产、催化剂、造纸、油漆、颜料和精细化工等工业中，颗粒测量又是过程控制和描述产品特性应用最广技术之一，因而对粉体颗粒粒度和形状测量日益受到人们注重。
3.1 测量办法分类
既有测量办法诸多，有直接测量法、间接测量法。直接测量是依照颗粒几何尺寸进行（筛分法和显微镜法），间接测量是先拟定与颗粒尺寸关于性质参数，然后用理论或经验公式计算粒径大小（沉积法等）。
基于各种测量办法使用原理不同，所得参数（粒度变量――长度、面积、体积、质量等）也不同，同步粒度构成（总体数量――颗粒或质量百分数等）也有不同表达办法。

不同测量办法对比
分类
测量办法
基本原理
测量范畴
（μm）
特点
筛
分法
丝网筛
用一定大小筛子，将被测试样提成两某些，留在筛上面粒径较粗不通过量（筛余量）和通过筛孔粒径较细通过量（筛过量）。　　　　　
37~4000

电铸筛
5~120

沉

降

法
移液管法
依照Stokes沉降原理，分散在沉降介质中样品颗粒，其沉降速度是颗粒大小函数，运用移液管测定出液体浓度变化，可计算出颗粒大小和粒度分布。

仪器便宜，办法简朴，测定所需时间长，分析计算工作量大。
比重计法
运用比重计在一定位置所示悬浊液比重随时间变化测定粒度分布
1~100
仪器便宜，办法简朴，测定工作量大。　　　　
浊度法
运用光透法或X射线透过法测定液体因浓度变化而引起浊度变化，从而测定样品粒度和粒度分布。
0.1~100
自动测定，数据不需解决便可得到分布曲线，可用于在线粒度分析。
天平法
通过测定已沉积下来颗粒累积重量，测定样品粒度和粒度分布。
0.1~150
自动测定和自动记录，仪器较贵，测定小颗粒误差较大。
离心
沉降法
在离心力场中，颗粒沉降也服从Stokes定律，运用圆　盘离心机使颗粒迅速沉降并测出其浓度变化，从而得出料度大小和分布。
0.01~30
BT3000A
（0.04~45）

测定速度快，可测亚微米级颗粒，应用较广泛。成果受环境和人为影响较大，重复性性较差。

电感应法

库尔特计数器

悬浮在电解液中颗粒，通过一小孔时，由于排出了一某些电解液而使体电阻发生变化，导致小孔两侧电压发生变化，其变化规律是颗粒大小函数。

0.4~200

辨别率高，重复性好，操作较简便。
易堵孔，动态范畴小，不适当测量分布范畴较宽样品。
光散射法
激光粒度　　分布仪
当分散在液体中颗粒受到激光照射时，会产生光衍射和散射现象，并且颗粒越小散射角越大，通过透镜后在焦平面上形成与颗粒大小和多少关于光环，用光电接受器接受到此信号便可计算出关于数据。
0.05~
自动化限度高，动态范畴大，测量速度快，操作简便，重复性好，可用于在线粒度测量。
显微镜法
光　学
显微镜
把样品分散在一定分散液中制取样片，测其颗粒影像，将所测得颗粒按大小分级，便可求出以颗粒个数为基准粒度分布。
1~100
直观性好，可观测颗粒形状，但分析精确性有时受操作人员主观因素影响，不能自动进行测量和计算。
电　子
显微镜
与光学显微镜办法相似，用电子束代替光源，用磁铁代替玻璃透镜，颗粒用显微照片显示出来。
扫描电镜
0.005~50
透射电镜
0.001~10
测定亚微米及纳米级颗粒粒度分布和形状基本办法，广泛用于科学