粉体工程是基于颗粒与粉体自身性质和过程现象,将系统化的知识和方法运用于工业生产中所采用的粉体应用技术的总称
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  • 粉体的应用及特性

    发布时间: 2019-07-11 09:36:52 点击: 171
    粉体定义
    与大块固体相比较,相对微小的固体称之为颗粒。根据其尺度的大小,常区分为颗粒(particle)、微米颗粒(micronparticle)、亚微米颗粒(sub-micronparticle)、超微颗粒(ultramicronparticle)、纳米颗粒(nano-particle)等等。这些词汇之间有一定的区别,目前正在建立相应的标准进行界定。通常粉体工程学研究的对象,是尺度界于10-9m到10-3m范围的颗粒。
    随着科学观察和实际操作能力的提高,制备和使用这些微小颗粒的技术不断地从毫米走入微米,从微米走入纳米。即使还不知道颗粒微细化终点到哪里,但确实在不断逼近分子水平。20世纪90年代初,化学家关注的由60个碳原子组成的32面体的原子群等,一方面是分子簇,另一方面可以看到呈现具有粉体颗粒特性的状态,可以说人类的操作能力进入分子和颗粒连续的时代。
    广义上说,颗粒不仅限于固体颗粒,还有液体颗粒、气体颗粒。如空气中分散的水滴(雾、云);液体中分散的液滴(乳状液);液体中分散的气泡(泡沫);固体中分散的气孔等都可视为颗粒,它们都是“颗粒学”的研究对象。而粉体工程学的研究对象是大宗的固体颗粒集合体。
    从颗粒存在形式上来区分,颗粒有单颗粒和由单颗粒聚集而成的团聚颗粒,单颗粒的性质取决于构成颗粒的原子和分子种类及其结晶或结合状态,这种结合状态取决于物质生成的反应条件或生成过程。从化学组成来分,颗粒有同一物质组成的单质颗粒和多种物质组成的多质颗粒。多质颗粒又分为由多个多种单质微颗粒组成的非均质复合颗粒和多种物质固溶在一起的均质复合颗粒之分。从性能的关联度来考虑,原子分子的相互作用决定了单颗粒,单颗粒之间的相互作用决定了团聚颗粒或复合颗粒的特性;团聚与复合颗粒的集合决定了粉体的宏观特性;粉体的宏观特性又影响到其加工处理过程和产品的品质。

    粉体特性

    从粉体工程学广泛的应用领域来看,以微小颗粒的形式来处理固体物质具有如下显而易见的几方面的必要性与有利性:
    1.比表面积增大促进溶解性和物质活性的提高,易于反应处理。
    2.颗粒状态易于流动,可以精确计量控制供给与排出和成形。
    3.实现分散、混合、均质化与梯度化,控制材料的组成与构造。
    4.易于成分分离,有效地从天然资源或废弃物中分离有用成分。
    如上所述,可以充分理解以颗粒或颗粒集合体形式处理物料的重要性。
    颗粒的性质决定了粉体的性质,粉体工程学涉及的基本理论主要研究颗粒的体相性质(大小与分布、形状、比表面积、堆积特性、磁电热光等性质);颗粒的表面与界面性质(表面的不饱和性、表面的非均质性、表面能等);颗粒表面的润湿性(润湿类型、接触角临界表面张力、亲液·疏液性等);颗粒表面的动电性质(表面电荷起源、颗粒表面电位与吸附特性等);颗粒表面的化学反应(类型与机理与反应动力学)等物性与特性。
    粉体分类
    1. 微细化
    粉体技术最明确的一个发展方向是使颗粒更加微细化、更具有活性、更能发挥微粉特有的性能。近年来关于“超微颗粒”的研究开发就是沿着这个方向,以至于60个碳原子组成C60和70个碳原子组成的C70(即fullerene:碳原子排列成球壳状的分子)归入超微粉体。自古以来的粉体单元操作——粉碎法(breaking-down法)、化学或物理的粉体制备法(building-up法)以及反应工程中物质移动操作的析晶反应,都被包含在粉体技术制备领域中。
    2.功能化与复合化
    随着材料及相关产业的科技进步,粉体作为普通的工业原料,其加工处理技术日新月异,应用范围也在不断地拓展。单纯的超细粉碎、分级技术已经不能满足终端制品性能的要求,人们不仅要求粉体原料具有微纳米级的超细粒度和理想的粒度分布,也对粉体颗粒的成分、结构、形貌及特殊性能提出了日益严苛的要求。
    通过表面改性或表面包覆,能够赋予复合颗粒及粉体①形态学的改善;②物理化学物性的改善;③力学物性的改善;④颗粒物性控制;⑤复合协同效应;⑥粉体的复合物质化等特殊的功能。
    3.粉体发展方向
    颗粒微细化作为粉体工程学科关键技术之一,科技进步对材料的微细化提出了更高的要求,涉及的课题及研究领域更广泛,如关于环境对策的粉体技术、关于资源能源的粉体技术、关于金属粉末成形的粉体技术等等,这一点无论是今天还是将来都不会改变。
    如同制粉一样,自古以来就使用的与人类生活密切相关的粉体技术,在以信息技术为代表的各种现代化产业领域中,起着相当大的作用。“发展”重要,“可持续发展”更重要。与此同时,面对能源日渐枯竭、资源不断减少、环境严重污染,地球能否持续发展的紧迫局面,对于粉体技术来说,既是严峻的挑战,又是发展的机遇,粉体技术已担负起重大的、长远的责任。粉体技术在环境治理、生态保护、资源循环利用、废弃物再生、节能省能领域中,具有不可替代的作用。人类的生存对于粉体技术的依赖和期望越来越高,粉体技术的不断创新和应用将使各行各业发生根本性的变化
    粉体应用范围
    平博体育_平博88官网。以粉体特性为基础,掌握粉体现象,对粉体的加工过程实施不同的单元作业。从单元操作的纵向分类来看,粉体工程涵盖了破碎、粉碎、分级、贮存、充填、输送、造粒、混合、过滤、沉降、浓缩、集尘、干燥、溶解、析晶、分散、成形、烧成等。根据各个产业中粉体加工对象的不同,粉体工程学已广泛应用到建材、机械、能源、塑料、橡胶、矿山、冶金、医药、食品、饲料、农药、化肥、造纸、资源、环保、信息、航空、航天、交通等几乎国民经济发展的各个领域
     
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