1、粉体制备技术76405

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1、第二部分：超细粉体的制备技术2.1超细粉体制备方法及分类超细粉体制备技术及设备的研究主要从两个方面进行：（1）研究新的机械设备及相关技术；（2）研究通过化学或物理化学相结合的技术来制备超细粉体。采用机械法可以将物料粉碎到到微米、亚微米级，气流粉碎的极限是微米级，湿法研磨的极限可到亚微米级；然而一般情况下很难获得纳米级粉体。1按制备方法的性质：物理方法与化学方法。按产品粒径大小：微米粉体制备法、亚微米粉体制备法；纳米粉体制备法。工艺条件控制不同----容易引起混乱。超细粉体的的制备方法很多：（1）物理法又分为粉碎法和构筑法粉碎法是借用各种外力，如机械力、流

2、能力、化学能、声能、热能等使现有的块状物料粉碎成超细粉体。由大至小（微米级）。构筑法通过物质的物理状态变化来生成粉体。由小至大（纳米级）（2）化学法：包括溶液反应法（沉淀法）、水解法、气相反应法及喷雾法等，其中，溶液反应法（沉淀法）、气相反应法及喷雾法目前在工业上已大规模用来制备微米、亚微米及纳米材料。目前，工业中用得最多的是通过粉碎法，应用最多的粉体是通过粉碎法、化学法产生的微米级和亚微米级粉体，纳米粉体的生产及使用量相对较少。2工业上对超细粉体制备方法提出了一系列严格要求，归纳起来有以下几点方法：（1）产品粒度细，而且产品的粒度分布范围要窄；（2）产

3、品纯度高，无污染；（3）能耗低，产量高，产出率高，生产成本低；（4）工艺简单连续，自动化程度高；（5）生产安全可靠。3制备方法物理方法化学方法粉碎法构筑法干式粉碎湿式粉碎气体蒸发法真空沉积法溅射法活化氢熔融金属反应法加热蒸发法混合等离子体法喷雾法水解法沉淀法氧化还原法喷雾水解法喷雾焙烧法喷雾干燥法共沉淀法化合物沉淀法冻结干燥法激光合成法火花放电法4粉碎法是超细粉体中最常用的方法之一，在金属、非金属、有机、无机、药材、食品、日化、农药、化工、电子、军工、航空及航天等行业广泛应用。常用的：辊压式、辊碾式、高速旋转式、球磨式、介质搅拌式、气流式粉碎机；新近开发

4、的：液流式、射流粉碎机、超低温、超临界、超声粉碎机等。介绍：各种具体粉碎方式及设备的粉碎原理、功能、特性、结构及适应范围。2.2粉碎法制备超细粉体常用方法及设备分类5采用机械法制备超细粉体的理论基础是：在给定的应力条件下，研究颗粒的断裂、颗粒的破碎状态、颗粒的碰撞以及新增表面积的特性等问题。颗粒的断裂学是材料科学的一个分支，它研究了材料变形的力学性能、脆性断裂与强度以及材料的热学、光学、电导、介质、压电和磁学等性能。物料的物理机械性质对破碎有直接影响，它对破碎机的选择起决定因素。物料的机械性质主要是指物料的机械强度。破碎时遇到的阻力主要是指物料的机械强度

5、所引起的。机械强度大的物料破碎时需要的力也大，反之亦然2.3粉碎法制备超细粉体的理论综述6静载下测定的物料强度指标有：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度（其它强度影响较小），它们常用来表示物料抗破碎的阻力。一般以抗压强度最大，抗剪强度次之，抗弯强度较小，抗拉强度最小。有时用抗压强度极限R（以MPa为单位）的十分之一衡量物料的抗破碎阻力，即。称为普氏硬度系数。依此可将矿石分为10级，f值的范围0.3—20。7表2－1普氏硬度岩石分级表8应该指出的是：微裂缝理论：脆性断裂的主要理论基础。1920年，Griffith认为材料的理论强度和实际强度之所以有较

6、大的差异主要是由于：实际材料中总是存在许多细小的裂纹和缺限，在外力作用下，这些裂纹和缺限附近产生应力集中现象。当应力达到一定程度时，裂纹开始扩展而导致断裂。对于延性材料，在断裂前要发生塑性形变，由于要消耗大量的能量，Orowan在Griffith的理论基础上，引入延性材料的塑性功来描述延性材料的断裂。9图2-4破碎与磨碎方式抗压强度、抗剪强度、抗弯强度、抗拉强度101、面积学说（Rittinger）：物料破碎时，外力做的功用于产生新表面积，即破碎的功耗，与新生表面积成正比，若比例系数为K，则。2、体积学说（Kick）破碎的体积学说认为；破碎时，外力对物料

7、做的功用于使物料发生变形，变形达到极限时物料即破碎。而物料蓄有的变形能与体积成正比，故认为破碎机的功耗与物体的体积变形成正比。在实际的生产中，如何预测最终产品的粒径大小，一直是关心的问题。颗粒的破碎与能耗的三种学说在一定程度上能反映粉碎后的粒径的大小情况：113、裂缝学说(Bond)榜德认为：破碎物料时，外力所做的功先是使物体变形，当变形超过限度后即生成裂缝，裂缝形成以后，储存在物体内的变形能促使裂缝扩展并生成断面。输入功的有用部分转化为新生表面上的表面能，其它部分成为热损失。因此，破碎所需的功，应考虑变形能和表面能两项，变形能和体积成正比，表面能与表面

8、积成正比。评述：面积学说只注意了新生表面积所需要能量，而忽视了物料破碎前先出现变