[精选]材料工艺学(粉体制备)第3章1(终稿)5086.pptx

材料工艺学材料工艺学-粉体制备粉体制备一、粉体的应用一、粉体的应用近近代代材材料料科科学学的的发发展展，“精精微微粉粉”、“超超微微粉粉”具有许多特异的性能被广泛应用。具有许多特异的性能被广泛应用。基基本本上上每每种种材材料料均均少少不不了了粉粉体体-特特别别是是微微粉粉，例例如如：粉粉末末冶冶金金过过程程-即即是是首首先先将将金金属属制制成成微微粉粉，后后经经过过混混料料、冷冷压压成成型型、烧烧结结、机机加加工工等等工工序序制制成成了零件或物件。了零件或物件。特特别别是是对对高高熔熔点点金金属属，这这一一过过程程可可以以在在低低于于熔熔点点的温度下完成的温度下完成，同时具有耐磨耐高温的特性。，同时具有耐磨耐高温的特性。往往塑塑料料、橡橡胶胶等等材材料料中中加加入入某某些些粉粉体体可可以以明明显显的的改改善其性能，如善其性能，如耐磨性、自润滑性及塑性耐磨性、自润滑性及塑性等；等；在在造造纸纸、化化肥肥、农农药药、牙牙膏膏、油油漆漆、颜颜料料、固固体体润润滑剂、涂料滑剂、涂料以及磨料磨具等方面发挥着重要作用；以及磨料磨具等方面发挥着重要作用；复复印印机机中中所所使使用用的的碳碳粉粉、录录音音带带、录录相相带带中中的的磁磁性性粉末也是众所周知的重要用途；粉末也是众所周知的重要用途；将将陶陶瓷瓷粉粉末末分分散散在在金金属属中中而而得得到到陶陶瓷瓷增增强强的的金金属属陶陶瓷材料。瓷材料。要要求求：-要要求求粉粉体体极极细细，而而且且粒粒径径分分布布要窄要窄。超超细细粉粉体体技技术术，超超细细粉粉体体不不仅仅本本身身是是一一种种功功能能材材料料，而而且且为为新新的的功功能能材材料料的的复复合合与与开开发发展展现现了了广广阔阔的的应应用用前前景景，在在国国民民经经济济各各领领域有着广泛的应用，起着极其重要的作用。域有着广泛的应用，起着极其重要的作用。二、粉体的性质二、粉体的性质粉粉体体已已经经渗渗透透到到非非常常广广泛泛的的材材料料工工程程领领域域中中，粉粉体体的的质质量量则具有关键的作用。则具有关键的作用。粉体颗粒的大小、粉体颗粒的大小、粒度分布、粒度分布、颗粒形状、颗粒形状、杂质的种类及含量、杂质的种类及含量、相组成及相对含量、相组成及相对含量、缺陷比例及性质、缺陷比例及性质、聚集程度等。聚集程度等。人们在制造粉体时希望能控制人们在制造粉体时希望能控制这些特性这些特性，以便，以便用最经济的工艺得到高度重复的制品。用最经济的工艺得到高度重复的制品。最最重重要要的的质质量量指指标标之之一一是是粒粒度度。粒粒度度决决定定了了粉粉体体产产品品的的许许多多技技术术性性能能和和应应用用范范围围。粉粉体体的的比比表表面面积积、化化学学反反应应速速率率、吸吸附附性性能能、分分散散性性、流流变变性性、沉沉降降速速度度、溶溶解解性性能能、光光学学性性能能等等等等都都与与粉粉体体的的粒度大小和粒度分布粒度大小和粒度分布有关。有关。从从烧烧结结工工艺艺上上看看，烧烧成成收收缩缩和和粉粉体体粒粒径径及及表表面面性性质质成比例，希望细，这样可有较低的烧结温度。成比例，希望细，这样可有较低的烧结温度。表表1 1 粉料的粗细与烧结温度的关系粉料的粗细与烧结温度的关系化合物名称化合物名称一般粒度粉料一般粒度粉料细粉料细粉料TiO2ZrO2Al2O3PZT1600170017501100（1m）140015001500970，0.4m具具有有较较高高的的自自由由能能表表面面，明明显显的的特特征征之之一一是是“表表面面熔熔点点”远远低低于于“体体积积熔熔点点”。粉粉末末冶冶金金及及陶陶瓷瓷的的烧烧结结过过程程也也正正是是基基于于这这点点才得以实现。才得以实现。三三 粒度组成及粒度分析粒度组成及粒度分析颗颗粒粒的的粒粒度度、粒粒度度分分布布及及形形状状能能显显著著影影响响粉粉末末及及其其产产品品的的性质和用途性质和用途。例如。例如:水泥的凝结时间、强度与其细度有关；水泥的凝结时间、强度与其细度有关；陶陶瓷瓷原原料料和和坯坯釉釉的的粒粒度度及及粒粒度度分分布布影影响响着着许许多多工工艺艺性性能能和和理化性能；理化性能；磨料的磨料的粒度及粒度分布粒度及粒度分布决定其质量等级等。决定其质量等级等。为为了了掌掌握握生生产产线线的的工工作作情情况况和和产产品品是是否否合合格格，在在生生产产过过程中必须程中必须按时取样按时取样并对产品进行并对产品进行粒度分布粒度分布的检验。的检验。粉碎和分级也需要测量粉碎和分级也需要测量粒度粒度。3.13.1 粒度及其表示方法粒度及其表示方法粒粒度度-颗颗粒粒或或粒粒子子大大小小的的量量度度，它它表表明明物物料料粉粉碎碎的的程程度度，一一般般用用mmmm或或mm作作单单位位。在在实实践践中中通通常常借借用用“直直径径”一一词词来来表表示示，记为记为d d。规则矿粒规则矿粒:不规则矿粒不规则矿粒:dd针对单个矿粒：针对单个矿粒：粒度粒度;针对碎散物料针对碎散物料:粒群粒群（1）粒粒级级：用用某某种种分分级级方方法法（如如筛筛分分）将将粒粒度度范范围围宽宽的的碎碎散散物物料料粒粒群群分分成成粒粒度度范范围围窄窄的的若若干干级级别别，这这些些级别称为级别称为粒级粒级。（2）粒粒度度组组成成：粒粒度度组组成成是是指指记记录录碎碎散散物物料料粒粒群群中中各各个个粒粒级级的的质质量量分分数数的的文文字字资资料料，它它表表明明物物料料的的粒粒度度构构成成情情况况，是是对对碎碎散散物物料料粒粒度度分分布布特特征征的的一一种种数数字字描描述。述。（3）平平均均粒粒度度：平平均均粒粒度度是是碎碎散散物物料料粒粒群群中中颗颗粒粒粒粒度大小度大小的一种的一种统计统计表示方法。表示方法。3.2 3.2 粒度分析方法粒度分析方法大吨位的碎散物料粒群：大吨位的碎散物料粒群：粒度分析粒度分析的方法的方法 粒度分析粒度分析-确定物料粒度组成的试验。确定物料粒度组成的试验。粒度分析方法粒度分析方法筛分分析法筛分分析法水力沉降分析法（或水析法）水力沉降分析法（或水析法）显微镜分析法显微镜分析法筛分分析法筛分分析法水力沉降分析法水力沉降分析法显微镜分析法显微镜分析法利利用用筛筛孔孔大大小小不不同同的的一一套套筛筛子子对对物物料料进进行行粒粒度度分分析析的的方方法法，n层层筛筛子子就就可可把把物物料料分分成成（n+1）个个级级别别，以以颗颗粒粒能能通通过过的的最最小小正正方方形形筛筛孔孔作作为为该该级别的粒度。级别的粒度。优优点点：设设备备简简单单，易易于于操作。操作。缺缺点点：受受颗颗粒粒形形状状的的影影响较大。响较大。利用不同粒度的利用不同粒度的颗粒颗粒在水介在水介质中质中沉降速度沉降速度的差异，将物的差异，将物料分成若干料分成若干粒度粒度级别。级别。这种分析方法的这种分析方法的测定结果测定结果既既受受颗粒形状颗粒形状的影响，又受的影响，又受颗颗粒密度粒密度的影响。的影响。在在显显微微镜镜下下对对颗颗粒粒的的尺尺寸寸和和形形状状直直接接进进行行观观测测的的一一种种粒粒度分析方法。度分析方法。常常用用来来检检查查分分选选作作业业的的产产品品或或校校正正用用水水析析法法所所得得到到的的分分析析结结果果，以以及及研研究究矿石的结构构造。矿石的结构构造。粒度范围粒度范围1000.01mm，而粒度在而粒度在0.1mm以下以下的的物料则常采用湿筛。物料则常采用湿筛。175m的物料的物料微微细细物物料料，最最佳佳测测量量范范围围0.2550m之之间。间。3.2.1 3.2.1 筛分分析筛分分析筛筛分分分分析析是是最最古古老老的的粒粒度度分分析析方方法法之之一一，也也是是目目前前试试验验研研究究和和生生产产实实践践中中应应用用最最多的粒度分析方法。多的粒度分析方法。这这种种方方法法实实质质上上就就是是让让已已知知质质量量的的物物料料（试试样样）连连续续通通过过筛筛孔孔逐逐层层减减小小的的一一套套筛筛子，从而把物料分成子，从而把物料分成不同的粒度不同的粒度级别。级别。筛分分析的工具筛分分析的工具-标准筛标准筛对对于于粗粗粒粒物物料料（一一般般6mm6mm以以上上）多多采采用用手手筛筛进进行行人人工工筛筛析析，也也可可以以自自己己编编织织非非标标准准的的手手筛筛进进行行，筛筛孔孔一一般般为为150150、120120、100100、8080、7070、5050、2525、1515、1212、6mm6mm等；等；手手筛筛就就是是把把筛筛网网固固定定在在筛筛框框上上而而构构成成的的筛筛子，这种筛子可以根据子，这种筛子可以根据需要随时加工需要随时加工。对对于于粒粒度度在在几几毫毫米米以以下下（60.038mm60.038mm）的的物物料，则采用料，则采用标准筛标准筛在振筛机上进行筛析。在振筛机上进行筛析。标标准准筛筛是是一一套套筛筛孔孔尺尺寸寸有有一一定定比比例例、筛筛孔孔大大小小和和筛丝筛丝直径直径均按照标准制造的筛子。均按照标准制造的筛子。在在使使用用标标准准筛筛时时，需需要要按按照照筛筛孔孔的的大大小小从从上上到到下下依依次次将将各各个个筛筛子子排排列列起起来来，这这时时各各个个筛筛子子所所处处的的层位次序叫做层位次序叫做筛序筛序；在在叠叠好好的的筛筛序序中中，相相邻邻两两个个筛筛子子的的筛筛孔孔尺尺寸寸之之比比称为称为筛比筛比。标标准准套套筛筛最最上上面面有有筛筛盖盖，防防止止筛筛分分时时物物料料的的溅溅失失，最下面设有，最下面设有筛底筛底，收集最底层筛子的筛下产品。，收集最底层筛子的筛下产品。美美国国泰泰勒勒标标准准筛筛、美美国国国国家家标标准准筛筛及及英英国国标标准准筛筛等等的的筛筛号号，是是以以筛筛网网上上每每英英寸寸长长度度内内所所具具有有的的方方形筛孔数目形筛孔数目-网目命名。网目命名。前前苏苏联联标标准准筛筛的的筛筛号号以以1 1厘厘米米长长度度内内的的筛筛孔孔数数或或筛孔尺寸（微米）命名。筛孔尺寸（微米）命名。德德国国标标准准筛筛筛筛号号以以1 1厘厘米米长长度度内内或或1 1平平方方厘厘米米筛筛面面内内的的筛筛孔孔数数目目命命名名，德德国国标标准准筛筛各各层层的的筛筛丝丝直直径径约为筛孔的约为筛孔的2/32/3。我国我国采用采用ISOISO制制，其筛孔尺寸以，其筛孔尺寸以umum和和mmmm。3.2.2 3.2.2 筛分分析方法物物料料筛筛析析时时所所用用的的最最小小代代表表性性试试样样质质量量与与试试样样的的粒粒度度有关，可按下列数值选取：有关，可按下列数值选取：筛分试样最小质量筛分试样最小质量最大颗粒最大颗粒粒度粒度/mm0.10.30.51.03.05.010.020.0试样最小试样最小质量质量/kg0.025 0.05 0.10.20.52.05.020.0筛分的方法可筛分的方法可干筛干筛或或干湿联合筛干湿联合筛:当当物物料料含含水水、含含泥泥较较少少，对对分分析析结结果果的的要要求求又又不不很很严严格格时时，可可以直接进行以直接进行干筛干筛；当当物物料料粘粘结结严严重重、对对分分析析结结果果的的要要求求又又比比较较严严格格时时，则则需需要要采采用用干筛和湿筛联合干筛和湿筛联合的方式进行筛分。的方式进行筛分。干筛：干筛：将选好的标准套筛套好；将选好的标准套筛套好；把把样样品品倒倒入入最最上上层层筛筛面面，盖盖好好筛筛盖盖，放放在在 振筛机上振筛机上筛分筛分10301030分钟分钟；依次将依次将每层筛子每层筛子取下，并作检查筛分。取下，并作检查筛分。如如果果1 1分分钟钟内内所所得得筛筛下下物物小小于于筛筛上上物物料料量量的的 1 1%，则则认认为为筛筛分分已已到到“终终点点”，否否则则应应该该在在 振筛机上继续筛到振筛机上继续筛到“终点终点”。干湿联合筛：干湿联合筛：先先用用细细孔孔筛筛（如如200200目目筛筛子子）进进行行湿湿筛筛，待待矿矿泥泥或或细细粒粒筛筛除除干干净净后后将将筛筛上上物物烤烤干干称称重重，根根据据原试料重量原试料重量及及筛上物重量筛上物重量推算推算筛下物重量筛下物重量。筛筛上上物物进进行行干干法法筛筛分分，最最底底层层细细筛筛的的筛筛下下物物仍仍并入洗出的细泥量并入洗出的细泥量合并计算。合并计算。筛筛析析结结束束后后各各粒粒级级总总重重量量与与原原试试样样重重量量之之差差不不得超过原试样重量的得超过原试样重量的1%1%，否则应重做。，否则应重做。3.2.3 3.2.3 筛析结果的处理筛析结果的处理 当筛析过程的物料当筛析过程的物料质量损失不超过质量损失不超过1%1%，可以把各个粒级的，可以把各个粒级的质量之和作为质量之和作为100%100%来计算。可采用表格法或曲线法对筛分分析来计算。可采用表格法或曲线法对筛分分析进行处理。进行处理。1 1、表格法、表格法粒级粒级mm质量质量kg个别产率个别产率%筛上（正）累计产率筛上（正）累计产率%筛下（负）累计产率筛下（负）累计产率%-16+12-12+8-8+4-4+2-2+02.253.004.502.253.0015.0020.0030.0015.0020.0015.0035.0065.0080.00100.00100.0085.0065.0035.0020.00合计合计15.00100.00四四 破碎和磨碎机械破碎和磨碎机械用用外力克服固体物料外力克服固体物料质点间质点间的的内聚力，内聚力，而使而使大块大块物料物料破坏成破坏成碎散细小颗粒碎散细小颗粒的的过程过程称为称为粉碎粉碎。按按照照破破碎碎力力的的作作用用形形式式及及产产物物粒粒度度常常将将粉粉碎碎过过程程细分为细分为破碎破碎和和磨碎磨碎。破破碎碎力力主主要要是是压压应应力力及及产产物物粒粒度度大大于于5mm5mm时时称称为为破破碎碎；破破碎碎力力主主要要是是磨磨剥剥、击击碎碎及及产产物物粒粒度度小小于于5mm5mm时称为时称为磨碎磨碎；根根据据粉粉碎碎前前后后物物料料粒粒度度大大小小分分为为破破碎碎、磨磨碎碎、超超细粉碎细粉碎作业，各作业又可分为许多阶段。作业，各作业又可分为许多阶段。4.1 4.1 岩矿的机械强度岩矿的机械强度 岩岩矿矿的的机机械械强强度度，是是指指岩岩矿矿单单位位面面积积所所能能承承受受的的外外力力，也也就就是是岩岩矿矿抗抗破破坏坏的的能能力力。岩矿被破碎的难易程度就与这种阻力有关。岩矿被破碎的难易程度就与这种阻力有关。通通常常用用静静载载下下测测定定的的抗抗压压强强度度、抗抗拉拉强强度度、抗抗剪剪强强度度和和抗抗弯弯强强度度等等来来表表示示岩岩矿矿的的抗抗破破碎碎能力。能力。随随着着矿矿石石粒粒度度的的减减小小，各各种种影影响响强强度度的的宏宏观观裂裂纹纹逐逐渐渐消消失失，不不同同的的矿矿物物聚聚合合体体逐逐渐渐解解离离，同同种种矿矿物物聚聚合合体体粒粒子子增增多多，因因此此细矿粒的机械强度增大。细矿粒的机械强度增大。矿矿粒粒越越细细,机机械械强强度度越越大大，越越难难破破碎碎磨磨碎碎。所所以以，用用机机械械的的方方法法将将物物料料破破碎碎到到1m1m以下以下是很困难的。是很困难的。4.2 4.2 破碎方法破碎方法 所所谓谓破破碎碎方方法法，是是指指破破碎碎力力对对待待破破碎碎物物料料的的作用方式。作用方式。目前，岩矿的破碎几乎都是采用目前，岩矿的破碎几乎都是采用机械破碎法机械破碎法。任任何何一一种种破破碎碎机机都都不不是是只只用用一一种种力力破破碎碎矿矿石石的的，通通常常是是以以某某种种力力为为主主，配配合合其其他他种种类类力力的的作用作用，因此破碎机械施于矿石的力是，因此破碎机械施于矿石的力是复杂复杂的。的。*破碎机中以破碎机中以压碎压碎为主，配之以为主，配之以弯折弯折;*磨矿机中是磨矿机中是冲击加磨剥冲击加磨剥。*劈劈碎碎作作用用只只能能对对强强度度低低的的煤煤块块可可以以采采用用，硬硬度度大大的的金属矿石不能采用。金属矿石不能采用。挤压，挤压，劈裂，劈裂，折断，折断，磨削，磨削，冲击冲击4.3 4.3 破碎设备破碎设备概概 述述(1)(1)按按照照破破碎碎机机械械使使用用的的粒粒度度范范围围可可将将破破碎碎机机械械分为两大类：分为两大类：碎矿机碎矿机和和磨矿机磨矿机。(2)(2)按按照照破破碎碎方方法法及及机机械械特特征征可可将将破破碎碎机机械械分分为为：颚颚式式破破碎碎机机、圆圆锥锥破破碎碎机机、辊辊式式破破碎碎机机、冲冲击式破碎机、磨矿机等。击式破碎机、磨矿机等。(3)(3)根根据据处处理理物物料料的的粒粒度度，常常将将破破碎碎设设备备分分为为粗粗碎碎破碎机破碎机和和中细碎中细碎破碎机破碎机。4.3.1 4.3.1 颚式破碎机颚式破碎机 这这种种设设备备的的规规格格以以给给料料口口处处两两颚颚板板间间的的间间隙隙和和颚颚板板的的宽宽度度来来表表示示，例例如如目目前前世世界界上上使使用用的的规规格格最最大大的的颚颚式式破破碎碎机机为为16801680 2130mm2130mm，可可以以破破碎碎最最大大粒粒度度达达1220mm1220mm的的物物料料，当当排排料料口口的的宽宽度度为为203mm203mm时时，其处理能力为其处理能力为725 t725 t/h/h。颚颚式式破破碎碎机机最最早早由由布布莱莱克克（W WE EBlackBlack）于于18581858年年获获得得发发明明专专利利，经经过过100100多多年年的的发发展展，目目前前生生产产中中使使用用的的颚颚式式破破碎碎机机主主要要有有双双肘肘板板颚颚式式破破碎碎机机和和单肘板颚式破碎机单肘板颚式破碎机2 2种。种。简摆鄂式破碎机工作原理示意图简摆鄂式破碎机工作原理示意图磨矿作业磨矿作业是是破碎过程破碎过程的继续，它以的继续，它以破碎产破碎产品品为给料，把矿石破碎至所要求的粒度。为给料，把矿石破碎至所要求的粒度。在选矿工业中，几乎都设有磨矿作业。在选矿工业中，几乎都设有磨矿作业。在湿法冶金工厂、在湿法冶金工厂、水泥厂水泥厂及许多制备及许多制备非金非金属有用矿物属有用矿物的工厂均采用磨矿。的工厂均采用磨矿。五、磨碎及磨碎机械五、磨碎及磨碎机械5.1 5.1 球磨机的机构及工作原理球磨机的机构及工作原理1 1、磨机的主要部件、磨机的主要部件2 2、磨介或球荷：直径、磨介或球荷：直径25-150mm25-150mm，装入量为，装入量为2545%2545%3 3、物料的运动：、物料的运动：磨磨机机内内钢钢球球的的三三种种运运动动状状态态中中，周周转转状状态态下下由由于于球球与与衬衬板板及及球球与与球球之之间间无无相相对对运运动动，故故无无磨磨矿矿作作用用，应应避避免免出出现现这这种状态。在种状态。在倾斜倾斜下次之。下次之。在在抛抛落落状状态态下下，球球荷荷之之间间及及球球与与衬衬板板之之间间有有相相对对运运动动，有有磨磨剥剥及及冲冲击击共共同同作作用用磨磨碎碎矿矿石石。这这种种状状态态是是磨磨机机的的最最佳佳工工作状态作状态。球球磨磨机机人人们们称称为为粉粉碎碎机机之之王王，经经过过漫漫长长的的发发展展历历史史，它它已已在在超超细细粉粉碎碎领领域域占占据据着着举举足足轻轻重重的的位位置置。近近期期在在球球磨磨机机的的基基础础上上，开开发发出出了了多多种种形形式式的的广广义义球球磨磨机机，如如振振动动球球磨磨、离离心心球球磨磨、行行星星磨磨、离离心心滚滚动动磨磨等等。这这些些新新机机型型的的开开发发意意味味着着球球磨磨机机正正提提高高到到一一个个新新的的水平，其中许多机型已水平，其中许多机型已进入实用阶段进入实用阶段。5.2 5.2 影响磨碎过程的因素影响磨碎过程的因素5.2.1 5.2.1 物料性质的影响物料性质的影响 物料的物料的硬度越大硬度越大，可磨性就，可磨性就越小越小，磨机的生产率，磨机的生产率也就也就越低越低。一般来说，。一般来说，给料粒度越粗给料粒度越粗，磨碎到规定，磨碎到规定细度所需要的时间细度所需要的时间越长越长，磨机的生产率也就，磨机的生产率也就越低越低。磨机磨机给矿粗时给矿粗时对磨机对磨机不利不利，对碎矿则有，对碎矿则有利利，磨机，磨机给矿给矿细细时对磨机时对磨机有利有利又对碎矿又对碎矿不利不利。因此，考虑磨。因此，考虑磨机给矿粒度时应把机给矿粒度时应把碎矿与磨矿碎矿与磨矿综合考虑，应使在某综合考虑，应使在某一粒度下对一粒度下对碎矿及磨矿的整体碎矿及磨矿的整体最有利，总费用最有利，总费用最低最低，此粒度及磨机最适宜的粒度，它通常由此粒度及磨机最适宜的粒度，它通常由实验确定实验确定。5.2.2 5.2.2 磨机工作条件的影响磨机工作条件的影响磨磨机机的的转转速速率率、装装球球率率、磨磨矿矿浓浓度度等等因因素素对对磨矿过程磨矿过程有着重大的影响。有着重大的影响。对对磨磨机机内内钢钢球球的的运运动动分分析析说说明明，磨磨机机的的转转速速率率及及装装球球率率一一起起决决定定着着磨磨机机内内介介质质的的运运动动状状态态，也也就就严严重重影影响响着着磨磨矿矿作作用用。当当转转速速率率适宜时适宜时有有最大的磨矿功效最大的磨矿功效，生产率也最大生产率也最大。磨磨机机的的钢钢球球不不超超过过50%，装装球球过过多多时时中中心心部部分分的的钢钢球球只只作作蠕蠕动动，不不能能有有效效工工作作。球球磨磨机机的的装装球球率率一一般般是是40-50%，棒棒磨磨机机是是35-45%。在在其其它它条条件件不不变变时时，磨磨矿矿介介质质的的比比重重越越大大，磨磨机机的的功功率率消消耗耗和和生生产产率率都都较较高高。一一般般都都用用钢钢或或铸铸铁铁作磨矿介质。作磨矿介质。装装一一种种直直径径的的球球的的效效果果不不如如装装多多种种直直径径的的球球的的效果效果好好。粗粗粒粒宜宜用用大大球球打打，细细粒粒宜宜用用小小球球磨磨。物物料料中中有有粗细不等的各个级别，就应配以粗细不等的各个级别，就应配以直径不同直径不同的的钢球钢球。磨磨机机给给矿矿速速度度应应连连续续均均匀匀。给给矿矿少少时时磨磨机机内内空空打打现现象象多多，磨磨损损严严重重，过过粉粉碎碎严严重重。给给矿矿过过多多时时易形成磨机易形成磨机胀肚胀肚。六、超细粉体技术的研究内容及范畴六、超细粉体技术的研究内容及范畴 目目前前国国外外定定义义:粒粒径径小小于于3m3m的的粉粉体体被被称称之之为为超超细细粉粉体体。根根据据我我国国超超细细粉粉体体技技术术领领域域的的现现状状及及国国情情，定定义义粒粒径径100%100%小小于于30m30m的的粉体为超细粉体粉体为超细粉体。超超细细粉粉体体微米级粉体微米级粉体亚微米级粉体亚微米级粉体纳米级粉体纳米级粉体粒径大于粒径大于1m1m的粉体：的粉体：微米材料微米材料0.1-1m0.1-1m的粉体：的粉体：亚微米材料亚微米材料0.001-0.1m(1-100nm)0.001-0.1m(1-100nm)的粉体：的粉体：纳米材料纳米材料 广广义义的的纳纳米米材材料料是是指指三三维维尺尺寸寸中中至至少少有有一一维维处处于于纳纳米米尺尺寸寸,例例如如薄薄膜膜、纤纤维维、微微粒粒、多多层层膜膜、颗颗粒粒膜膜等等，亦亦包包括括纳纳米微晶材料。米微晶材料。6.1 6.1 超细粉体的特性超细粉体的特性6.1.1 6.1.1 微米及亚微米材料的特性微米及亚微米材料的特性 物物理理化化学学性性质质与与大大块块材材料料的的物物理理化化学学性性质质相相差差不不大大，但但其其表表面面积积增增大大，表表面面能能大大，表表面面活活性性高高，表表面面与与界面性质发生了很大变化界面性质发生了很大变化。超超细细粉粉体体表表面面能能大大，表表面面活活性性高高，单单个个超超细细颗颗粒粒往往往往处处于于不不稳稳定定状状态态。它它们们之之间间往往往往产产生生相相互互吸吸引引以以使使自自身身转转变变成成稳稳定定状状态态。因因此此，导导致致了了颗颗粒粒之之间间的的团聚团聚。为为了了充充分分利利用用超超细细粉粉体体的的表表面面与与界界面面特特性性，必必须须采采取取一一系系列列措措施施，使使其其处处于于良良好好、充充分分的的分分散散状状态态。只有这样才能获得良好的使用效果。只有这样才能获得良好的使用效果。6.1.2 6.1.2 纳米材料的特性纳米材料的特性小尺寸效应小尺寸效应当超细粒子的尺寸与光波波长以及超导态当超细粒子的尺寸与光波波长以及超导态的相干长度或透射深度等的相干长度或透射深度等物理特征尺寸物理特征尺寸相当相当或或更小时更小时，周期性的边界条件将被，周期性的边界条件将被破坏破坏，声、，声、光、电磁、热力学等特性均会呈现光、电磁、热力学等特性均会呈现新的尺寸新的尺寸效应。效应。纳米微粒的这些小尺寸效应为纳米微粒的这些小尺寸效应为实用技术实用技术开开拓了拓了新领域新领域。例如例如:纳纳米米微微粒粒的的熔熔点点可可以以远远低低于于块块状状金金属属，例例如如2nm2nm的的金金颗颗粒粒熔熔点点为为600K600K，而而块块状状金金为为1337K1337K，此此特特性性为为粉粉末末冶冶金金工工业业提供了新工艺。提供了新工艺。表面与界面效应表面与界面效应 超超细细粉粉体体颗颗粒粒尺尺寸寸小小，表表面面积积大大，位位于于表表面的面的原子占相当大的比例原子占相当大的比例。随着粒径随着粒径减小减小，表面积急剧，表面积急剧变大变大。例例如如，粒粒径径为为10nm10nm时时，比比表表面面积积为为90m90m2 2/g/g；粒粒径径为为5nm5nm时时，比比表表面面积积为为180m180m2 2/g/g；粒粒径径小小到到2nm2nm时，比表面积猛增到时，比表面积猛增到450m450m2 2/g/g。这这样样高高的的比比表表面面，使使处处于于表表面面的的原原子子数数越越来越多，大大增强了粒子的活性来越多，大大增强了粒子的活性。6.2 6.2 超细粉体及超细技术在国民经济超细粉体及超细技术在国民经济 各领域中的作用及地位各领域中的作用及地位 在在军军事事、航航空空、航航天天及及电电子子领领域域，利利用用超超细细粉粉体体可可制制造造隐隐身身材材料料用用于于隐隐身身飞飞机机、隐隐身身舰船和坦克。舰船和坦克。A A、利利用用超超细细陶陶瓷瓷粉粉可可制制成成超超硬硬抗抗冲冲击击材材料料，可用其制造坦克和可用其制造坦克和装甲车复合板装甲车复合板。B B、将将固固体体氧氧化化剂剂、炸炸药药及及催催化化剂剂超超细细化化后后，制制成成的的推推进进剂剂的的燃燃烧烧速速度度比比普普通通推推进进剂剂的的燃燃烧烧速速度度可可提提高高1-101-10倍倍，这这对对制制造造高高性性能能火火箭箭及导弹及导弹十分有利。十分有利。C C、在在电电子子领领域域，超超细细氧氧化化铁铁粉粉可可制制造造高高性性能能磁磁性性材材料料，超超细细高高纯纯氧氧化化硅硅可可制制造造高高性性能能电电阻阻材料材料。在在化化工工领领域域，催催化化剂剂超超细细后后可可使使石石油油的的裂裂解速度解速度提高提高1-51-5倍倍 油油漆漆、涂涂料料、染染料料中中固固体体成成分分超超细细化化后后可制成高性能、可制成高性能、高附着力高附着力的新型产品。的新型产品。在在造造纸纸、塑塑料料及及橡橡胶胶产产品品中中，其其固固体体填填料料如如重重质质碳碳酸酸钙钙、氧氧化化钛钛、氧氧化化硅硅等等超超细细化化后后可生产出高性能的可生产出高性能的纸纸、塑料及橡胶产品。、塑料及橡胶产品。在在化化纤纤、纺纺织织行行业业，超超细细氧氧化化钛钛、氧氧化化硅硅的加入可以提高产品的的加入可以提高产品的质量及光滑度质量及光滑度。在在生生物物医医药药领领域域：医医药药超超细细后后，外外用用或或内内服服时时可可提提高高吸吸收收率率、疗疗效效及及利利用用率率，适适当当条条件件下下还还可可改改变变剂剂型型，如如微微米米、亚亚微微米米及及纳纳米米药药粉粉制制成成针针剂剂使使用用。在在医医疗疗诊诊断断方方面面，可可将将超超细细粉粉体体经经适适当当处处理理后后注注入入或或服服入入人人体体进进行行各种病理诊断。各种病理诊断。在在中中药药方方面面，超超细细技技术术的的使使用用显显得得更更加加重重要要，中中药药材材超超细细化化后后不不仅仅可可提提高高吸吸收收率率、疗疗效效及及利利用用率率，而而且且还还可可使使服服用用方方便便，避避免免了了传统传统繁杂繁杂的饮片煎煮服用。的饮片煎煮服用。在在保保健健食食品品行行业业超超细细粉粉体体技技术术的的使使用用就就更更广广泛泛，如如茶茶叶叶、灵灵芝芝、孢孢子子、花花粉粉、螺螺旋旋藻藻、蔬蔬菜菜、水水果果、珍珍珠珠、蚕蚕丝丝、人人参参、贝贝壳壳、蛇蛇、蚂蚂蚁蚁、甲甲鱼鱼、动动物物和和鱼鱼类类的的鲜鲜骨骨及及脏脏器器的的超超细细化化等等都都为为人人类类提提供供了了大大量量新型纯天然高吸收率新型纯天然高吸收率的保健食品。的保健食品。化化妆妆品品和和护护肤肤品品中中的的口口红红、粉粉饼饼、护护肤肤膏膏、面面膜膜、肥肥皂皂、牙牙膏膏、洗洗发发液液与与洗洗澡澡液液等等产产品品中中都都含含有有大大量量的的固固体体粉粉末末，如如钛钛白白粉粉、碳碳酸酸钙钙、蚕蚕丝丝、色色素素、颜颜料料等等，都都希希望望越越细细越好。越好。以以口口红红为为例例，其其中中固固体体填填料料越越细细粘粘附附力力越强，涂于嘴唇上越不易掉色越强，涂于嘴唇上越不易掉色。在在皮皮革革纺纺织织中中，超超细细蚕蚕丝丝粉粉的的加加入入可可制制出高性能、高光滑度皮革。出高性能、高光滑度皮革。碳黑超细化后碳黑超细化后可制得高质量复印墨粉。可制得高质量复印墨粉。纳米材料可用作结构材料与功能材料。纳米材料可用作结构材料与功能材料。A、当当前前结结构构材材料料的的发发展展方方向向是是复复合合，如如微微米米-纳米复合化纳米复合化。例例 如如：Al2O3与与 SiC于于 1800热热 压压 后后 在在1300Ar气气氛氛中中退退火火2h，其其断断裂裂强强度度为为1540MPa，而而Al2O3仅仅为为560MPa，且且可可改改善善其其脆性脆性，甚至可制成，甚至可制成陶瓷弹簧、刀具陶瓷弹簧、刀具等。等。B、纳纳米米陶陶瓷瓷粉粉与与高高分分子子材材料料复复合合，可可以以显显著著地增进地增进工程塑料工程塑料的力学性能。的力学性能。6.3 6.3 超细粉体技术发展趋势超细粉体技术发展趋势 主主要要集集中中在在超超细细粉粉体体的的制制备备、性性能能及及应应用用三三个个方面。方面。超超细细粉粉体体制制备备技技术术主主要要在在于于研研究究新新的的制制备备原原理理、新的制备方法及新的制备设备新的制备方法及新的制备设备，目的在于：，目的在于：能能制制备备出出粉粉体体粒粒度度更更细细，分分布布更更窄窄更更均均匀匀，分分散散性更好，表面特性更优越性更好，表面特性更优越的超细粉体。的超细粉体。设设备备的的生生产产能能力力大大，产产量量高高，能能耗耗低低，耐耐磨磨性性好好，对产品无污染，使用寿命长。对产品无污染，使用寿命长。工工艺艺简简单单，生生产产连连续续，自自动动化化程程度度高高，产产品品质质量量稳定，生产稳定，生产安全可靠安全可靠。超细粉体超细粉体性能研究性能研究仍将是今后的主要研究任务。仍将是今后的主要研究任务。目的在于通过目的在于通过粒子设计粒子设计对粒子进行改性或复合处理对粒子进行改性或复合处理，使粒子达到所需的使粒子达到所需的理想性能理想性能。（1 1）研究重点研究重点在于寻找在于寻找粒子改性或复合的机理粒子改性或复合的机理，从理，从理论上突破，用理论来指导论上突破，用理论来指导粒子设计粒子设计；研究寻找粒子；研究寻找粒子改性或复合的新方法、新工艺和新设备改性或复合的新方法、新工艺和新设备，使制备出，使制备出的粒子性能稳定可靠，并可用于的粒子性能稳定可靠，并可用于工业化生产工业化生产。（2 2）研究出新的）研究出新的高性能复合超细粉体高性能复合超细粉体，使其具有，使其具有多功多功能性能性，以提高超细粉体的，以提高超细粉体的使用性能与价值使用性能与价值。6.4 6.4 超细粉体制备方法及分类超细粉体制备方法及分类 按按性质性质归类可分为归类可分为物理方法物理方法和和化学方化学方法法；按按产品粒径大小产品粒径大小可分为可分为微米粉体制备微米粉体制备法、亚微米粉体制备法、纳米粉体制备法。法、亚微米粉体制备法、纳米粉体制备法。目前，国内外学者通常将超细粉体制目前，国内外学者通常将超细粉体制备方法分为备方法分为物理法和化学法物理法和化学法两大类。两大类。制制备备方方法法物理方法物理方法化学方法化学方法构筑法构筑法粉碎法粉碎法干式粉碎干式粉碎湿式粉碎湿式粉碎气体蒸发法气体蒸发法真空沉积法真空沉积法加热蒸发法加热蒸发法混合等离子体法混合等离子体法沉淀法沉淀法水解法水解法喷雾法喷雾法氧化还原法氧化还原法冻结干燥法冻结干燥法激光合成法激光合成法火花放电法火花放电法共沉淀法共沉淀法化合物沉淀法化合物沉淀法喷雾干燥法喷雾干燥法喷雾焙烧法喷雾焙烧法 工工业业上上对对超超细细粉粉体体的的制制备备方方法法提提出出了了一一系系列列严严格格要求要求，归纳起来有如下几点：，归纳起来有如下几点：产品粒度细而且均匀稳定，即产品的粒度分布范产品粒度细而且均匀稳定，即产品的粒度分布范 围要窄；围要窄；产品纯度高，无污染；产品纯度高，无污染；能耗低，产量高，产出率高，生产成本低；能耗低，产量高，产出率高，生产成本低；工艺简单连续，自动化程度高；工艺简单连续，自动化程度高；生产安全可靠。生产安全可靠。只只有有基基本本满满足足这这些些要要求求的的制制备备方方法法，才才是是有有实实用用价值价值的方法，才有可能在的方法，才有可能在工业上推广应用。工业上推广应用。金属盐溶液金属盐溶液 盐或氢氧化物盐或氢氧化物 产品产品沉淀剂沉淀剂热分解热分解-存在于溶液中的离子存在于溶液中的离子A+和和B-，当它们的，当它们的离子浓度离子浓度积积超过其超过其溶度积溶度积A+B-时，时，A+和和B-之间就开始结之间就开始结合，进而形成合，进而形成晶核晶核，于是，由，于是，由晶核生长和在重力作用晶核生长和在重力作用下发生沉降，形成沉淀物下发生沉降，形成沉淀物。沉淀法沉淀法-把把沉淀剂沉淀剂加入加入金属盐溶液金属盐溶液中进行沉淀中进行沉淀处理。再将处理。再将沉淀物沉淀物加热分解加热分解则可得到所需的产品。则可得到所需的产品。-沉淀法包括沉淀法包括共沉淀法共沉淀法、均匀沉淀法均匀沉淀法等。等。溶剂蒸发法（即喷雾法）制备超细粉体溶剂蒸发法（即喷雾法）制备超细粉体-这种方法可制备这种方法可制备复合氧化物系超微粉末复合氧化物系超微粉末。-溶溶剂剂蒸蒸发发法法根根据据物物料料的的特特性性及及过过程程不不同同又又分分为为：冷冷冻冻干干燥燥法法、喷喷雾雾干干燥燥法法、喷喷雾雾热热分分解解法法、以以及及新新近正在研究的近正在研究的喷雾反应法喷雾反应法。（1）喷雾干燥法）喷雾干燥法-喷喷雾雾干干燥燥法法是是将将溶溶液液分分散散成成小小液液滴滴喷喷入入热热风风中中，使之迅速干燥的方法。使之迅速干燥的方法。-用用这这种种方方法法制制得得的的-Al2O3和和铁铁氧氧体体粉粉料料，经经成成型、烧结后所得的烧结体的型、烧结后所得的烧结体的晶粒较细晶粒较细。（2 2）冷冻干燥法）冷冻干燥法 -将将金金属属盐盐水水溶溶液液喷喷到到低低温温有有机机液液体体上上，使使液液滴滴进进行行瞬瞬时时冷冷冻冻，然然后后在在低低温温降降压压条条件件下下升升华华、脱脱水水，再通过再通过分解分解制得粉料，即冷冻干燥法。制得粉料，即冷冻干燥法。-采采用用这这种种方方法法能能制制得得组组成成均均匀匀、反反应应性性和和烧烧结结性良好的微粉。性良好的微粉。-“-“阿阿波波罗罗“号号航航天天飞飞机机上上所所用用燃燃料料电电池池的的掺掺LiLi的的NiONiO氧氧电电极极，采采用用冷冷冻冻干干燥燥法法和和喷喷雾雾干干燥燥法法制制得得，在在150150下下就就显显示示出出很很强强的的活活性性。因因为为冷冷冻冻干干燥燥法法中中，干干燥燥过过程程中中冷冷冻冻液液体体并并不不收收缩缩，生生成成粉粉料料的的表表面积比较大面积比较大，表面活性也高。，表面活性也高。气相反应法制备超细粉体气相反应法制备超细粉体 -CVD法法（ChemicalVaporDeposition）是是以以挥挥发发性性金金属属卤卤化化物物和和氢氢化化物物或或有有机机金金属属化化合合物物等等蒸蒸气气为为原原料料，进进行行气气相相热热分分解解和和其其它它化化学学反反应应来来合合成成超细粉超细粉。-合合成成高高