粉體工程復(fù)習(xí)資料?一、緒論（一）粉體的概念與特性1.粉體定義粉體是由大量固體粒子集合體或顆粒群組成的，具有一定堆積狀態(tài)和力學(xué)性質(zhì)的物質(zhì)。它既不同于連續(xù)介質(zhì)，又不同于離散的固體顆粒。2.粉體特性粒度分布：反映粉體中不同粒徑顆粒的含量情況，常用的表示方法有篩分法、沉降法、激光粒度分析法等。比表面積：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積粉體所具有的總面積，比表面積大小影響粉體的吸附、反應(yīng)等性能。密度：包括真密度、顆粒密度、堆積密度等，不同密度反映了粉體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和堆積狀態(tài)的差異。流動(dòng)性：粉體流動(dòng)的難易程度，與顆粒形狀、粒度、表面性質(zhì)及堆積狀態(tài)有關(guān)。改善流動(dòng)性的方法有加入助流劑、控制濕度等?？紫堵剩悍垠w中孔隙體積與總體積之比，影響粉體的儲(chǔ)存、透氣、透液等性能。

（二）粉體工程的研究?jī)?nèi)容與應(yīng)用領(lǐng)域1.研究?jī)?nèi)容粉體的制備、加工與處理技術(shù)，如粉碎、分級(jí)、混合、造粒等。粉體的表征與測(cè)試方法，以準(zhǔn)確了解粉體的各種性質(zhì)。粉體在不同領(lǐng)域的應(yīng)用原理與技術(shù)，如在化工、食品、醫(yī)藥、建材等行業(yè)的應(yīng)用。2.應(yīng)用領(lǐng)域化工領(lǐng)域：用于催化劑制備、粉體物料輸送與混合等。食品領(lǐng)域：如面粉加工、調(diào)味料混合、食品添加劑制備等。醫(yī)藥領(lǐng)域：藥物制劑的生產(chǎn)，如片劑、膠囊劑的制備，涉及粉體的粉碎、混合、造粒等工藝。建材領(lǐng)域：水泥生產(chǎn)、陶瓷原料加工、玻璃原料制備等都離不開粉體工程技術(shù)。

二、粉體的制備（一）粉碎技術(shù)1.粉碎原理通過外力作用使固體物料顆粒尺寸減小，粉碎過程中主要的作用力有機(jī)械能、熱能、化學(xué)能等。機(jī)械能包括沖擊力、壓縮力、剪切力、摩擦力等。2.粉碎設(shè)備顎式破碎機(jī)：利用兩顎板的周期性擠壓作用進(jìn)行粗碎，適用于硬度較大的塊狀物料。圓錐破碎機(jī)：通過動(dòng)錐和定錐之間的擠壓、彎曲作用破碎物料，常用于中碎和細(xì)碎。球磨機(jī)：由旋轉(zhuǎn)的筒體和筒內(nèi)的研磨介質(zhì)（鋼球等）組成，物料在研磨介質(zhì)的沖擊和研磨作用下被粉碎，可用于細(xì)磨。氣流粉碎機(jī)：利用高速氣流使顆粒之間相互碰撞、摩擦而粉碎，能實(shí)現(xiàn)超微粉碎，產(chǎn)品粒度細(xì)且均勻。

（二）分級(jí)技術(shù)1.分級(jí)原理根據(jù)顆粒在流體中的沉降速度或運(yùn)動(dòng)軌跡不同，將粉體按粒度大小進(jìn)行分離。常用的分級(jí)方法有重力沉降分級(jí)、離心分級(jí)、慣性分級(jí)、篩分分級(jí)等。2.分級(jí)設(shè)備重力沉降室：利用顆粒在重力作用下的沉降速度差異進(jìn)行分級(jí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但分級(jí)效率較低。旋風(fēng)分離器：依靠離心力使不同粒度的顆粒分離，常用于氣固分離和初步分級(jí)。水力旋流器：利用離心力實(shí)現(xiàn)液固或液液分離，在選礦、化工等行業(yè)應(yīng)用廣泛。分級(jí)機(jī)：如離心式分級(jí)機(jī)、振動(dòng)式分級(jí)機(jī)等，能連續(xù)、高效地對(duì)粉體進(jìn)行分級(jí)。

（三）混合技術(shù)1.混合原理使不同成分的粉體均勻分布，混合過程主要靠擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用。擴(kuò)散作用使顆粒從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域移動(dòng)；對(duì)流作用借助機(jī)械攪拌等使物料產(chǎn)生宏觀流動(dòng)；剪切作用則使物料層間相互滑動(dòng)、摻混。2.混合設(shè)備容器旋轉(zhuǎn)型混合機(jī)：如V型混合機(jī)、二維混合機(jī)等，通過容器的旋轉(zhuǎn)使物料在容器內(nèi)翻滾、摻混。容器固定型混合機(jī)：如犁刀式混合機(jī)、強(qiáng)力攪拌混合機(jī)等，依靠攪拌部件的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)物料混合。

（四）造粒技術(shù)1.造粒目的改善粉體的流動(dòng)性、可壓性、成型性等，便于后續(xù)加工和應(yīng)用。2.造粒方法濕法制粒：將粉體與適量的液體粘結(jié)劑混合制成軟材，再通過擠壓、轉(zhuǎn)動(dòng)、流化等方式制成顆粒。常用的設(shè)備有搖擺式顆粒機(jī)、旋轉(zhuǎn)式制粒機(jī)、流化床制粒機(jī)等。干法制粒：通過對(duì)粉體施加壓力，使其團(tuán)聚成粒。如重壓法、滾壓法等，適用于熱敏性物料。噴霧造粒：將溶液、懸浮液或熔融液通過噴霧器噴入熱空氣流中，使液滴迅速蒸發(fā)干燥而形成顆粒，常用于制備球形顆粒。

三、粉體的表征與測(cè)試（一）粒度分析1.篩分法通過不同孔徑的篩網(wǎng)對(duì)粉體進(jìn)行篩分，稱量各篩號(hào)上的篩余量，從而確定粉體的粒度分布。適用于粒度范圍較寬（45μm以上）的粉體分析。2.沉降法基于Stokes定律，根據(jù)顆粒在液體中的沉降速度來計(jì)算顆粒粒度。常用的有重力沉降法和離心沉降法，可測(cè)定1100μm左右的顆粒粒度。3.激光粒度分析法利用激光散射原理，測(cè)量顆粒對(duì)激光的散射光強(qiáng)分布，從而得到顆粒的粒度分布。具有測(cè)量速度快、范圍寬（0.022000μm）、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

（二）比表面積測(cè)定1.BET法基于多分子層吸附理論，通過測(cè)量氣體在粉體表面的吸附量，計(jì)算比表面積。適用于比表面積在0.51000m2/g范圍內(nèi)的粉體。2.透氣法利用一定壓力下氣體透過粉體層的速率來測(cè)定比表面積，如勃氏透氣儀法，操作簡(jiǎn)便，但精度相對(duì)較低。

（三）密度測(cè)定1.真密度測(cè)定采用環(huán)刀法、蠟封法等測(cè)量粉體的真實(shí)體積，再用質(zhì)量除以真實(shí)體積得到真密度。2.顆粒密度測(cè)定通過測(cè)量顆粒的體積（排除顆粒內(nèi)部孔隙），計(jì)算顆粒密度，常用方法有汞置換法等。3.堆積密度測(cè)定將粉體裝入一定容積的容器中，測(cè)量粉體的質(zhì)量與容積之比，得到堆積密度。堆積密度反映了粉體的堆積狀態(tài)。

（四）流動(dòng)性測(cè)定1.休止角粉體在光滑平面上自然堆積形成的圓錐體母線與底面的夾角，休止角越小，粉體流動(dòng)性越好。2.流速單位時(shí)間內(nèi)粉體流出一定孔徑的孔口的質(zhì)量或體積，流速越大，流動(dòng)性越強(qiáng)。3.壓縮度反映粉體在受壓后體積減小的程度，壓縮度越大，流動(dòng)性越差。

四、粉體的輸送與儲(chǔ)存（一）粉體輸送方式1.氣力輸送利用氣體作為輸送介質(zhì)，將粉體從一處輸送到另一處。分為吸送式、壓送式和混合式。吸送式適用于從多處向一處輸送，能吸走物料中的輕雜質(zhì)；壓送式可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大容量輸送；混合式結(jié)合了兩者優(yōu)點(diǎn)。2.機(jī)械輸送帶式輸送機(jī)：通過輸送帶的連續(xù)運(yùn)動(dòng)輸送粉體，適用于水平或傾斜輸送，輸送能力較大。螺旋輸送機(jī)：利用螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)粉體前進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)水平或小角度傾斜輸送，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸送距離不宜過長(zhǎng)。斗式提升機(jī)：通過料斗垂直提升粉體，適用于高度較大的輸送場(chǎng)合。

（二）粉體儲(chǔ)存設(shè)備1.料倉用于儲(chǔ)存粉體，有圓形料倉和方形料倉。設(shè)計(jì)料倉時(shí)要考慮粉體的流動(dòng)性、卸料方式等，防止粉體起拱、堵塞等現(xiàn)象。2.儲(chǔ)罐常用于儲(chǔ)存流動(dòng)性較好的粉體或粉體與氣體的混合物，如氣力輸送系統(tǒng)中的儲(chǔ)氣罐等。3.倉庫大規(guī)模儲(chǔ)存粉體的場(chǎng)所，需具備良好的通風(fēng)、防潮、防火等條件，以保證粉體質(zhì)量。

五、粉體在化工領(lǐng)域的應(yīng)用（一）催化劑制備1.催化劑載體的選擇與制備常用的載體有氧化鋁、硅膠、活性炭等。通過浸漬、沉淀、噴霧干燥等方法將活性組分負(fù)載在載體上，制備出具有合適比表面積、孔結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度的催化劑載體。2.活性組分的負(fù)載與分布采用浸漬法將金屬鹽溶液等活性組分負(fù)載到載體上，通過控制浸漬條件、干燥溫度等，使活性組分均勻分布在載體表面和內(nèi)部孔隙中，以提高催化劑的活性和選擇性。

（二）粉體物料的反應(yīng)與分離1.氣固反應(yīng)如合成氨反應(yīng)中，固體催化劑與氣體反應(yīng)物充分接觸進(jìn)行反應(yīng)。粉體的粒度、比表面積等性質(zhì)影響反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，需通過合適的制備和處理方法優(yōu)化粉體性能。2.固液分離在一些化工生產(chǎn)中，需要將固體粉體從液體中分離出來，如過濾、離心分離等過程。粉體的粒度、沉降性能等影響分離效率，可通過預(yù)處理改善粉體的沉降性能，提高分離效果。

六、粉體在食品領(lǐng)域的應(yīng)用（一）食品原料的加工1.面粉加工通過研磨、篩分等粉體工程技術(shù)，將小麥等谷物加工成不同粒度和品質(zhì)的面粉?？刂泼娣鄣牧６确植?，可影響面粉的烘焙性能和食品品質(zhì)。2.調(diào)味料混合利用混合技術(shù)將各種調(diào)味料粉體均勻混合，確保調(diào)味料的味道均勻一致，提高食品的口感。

（二）食品添加劑制備1.微膠囊技術(shù)將食品添加劑如香料、油脂等包裹在微小的膠囊中，可提高其穩(wěn)定性、控制釋放速度，改善食品的風(fēng)味和品質(zhì)。微膠囊制備過程涉及粉體的包埋、干燥等技術(shù)。2.造粒技術(shù)在食品添加劑中的應(yīng)用通過造?？筛纳剖称诽砑觿┑牧鲃?dòng)性、可壓性等，便于儲(chǔ)存和使用。例如，將某些功能性食品添加劑制成顆粒劑，提高其在食品中的分散性。

七、粉體在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用（一）藥物制劑的制備1.粉碎與混合將藥物原料粉碎成合適的粒度，便于后續(xù)加工和吸收。通過精確的混合技術(shù)，確保藥物制劑中各成分均勻分布，保證藥效的一致性。2.造粒與壓片采用濕法制粒或干法制粒等方法將藥物粉體制成顆粒，再通過壓片機(jī)壓制成片劑。顆粒的粒度、形狀和硬度等影響片劑的質(zhì)量和性能。3.膠囊劑制備將藥物粉體或顆粒填充到膠囊殼中制成膠囊劑。粉體的流動(dòng)性、粒度等影響膠囊的填充質(zhì)量和外觀。

（二）藥物載體與控釋技術(shù)1.脂質(zhì)體作為藥物載體脂質(zhì)體是由磷脂等脂質(zhì)材料形成的雙分子層囊泡，可包裹藥物。通過控制脂質(zhì)體的粒徑、膜材組成等，實(shí)現(xiàn)藥物的靶向輸送和控釋。2.微球制劑將藥物包裹在微球中，微球的大小和降解速度等影響藥物的釋放速率?？刹捎脟婌F干燥、乳化固化等方法制備微球，用于藥物的長(zhǎng)效釋放。

八、粉體在建材領(lǐng)域的應(yīng)用（一）水泥生產(chǎn)1.原料粉磨將石灰石、黏土、鐵礦石等原料進(jìn)行粉碎和粉磨，制成一定粒度的生料粉，為后續(xù)的煅燒做準(zhǔn)備。粉磨過程的效率和質(zhì)量影響水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。2.熟料煅燒與粉磨生料經(jīng)過煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。控制粉體的粒度和比表面積等，可調(diào)整水泥的凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度等性能。

（二）陶瓷原料加工1.原料粉碎與混合將高嶺土、石英、長(zhǎng)石等陶瓷原料粉碎到合適粒度，均勻混合，以保證陶瓷坯體的質(zhì)量和性能均勻性。2.成型與燒結(jié)通過造粒等方法改善陶瓷原料的成型性能，制成坯體后