粉體工程實驗講義 - 下載本文

《粉體工程學》

實驗講義

目 錄

緒 論 ········································································································· 1 取 樣 方 法 ······························································································ 1 實驗一 粉體粒度分布的測定及物料可磨度測定試驗 ······················ 2 實驗二 靜置自由沉降測定顆粒的粒度分布 ······································ 13 實驗三 激光粒度儀測定粉體粒度 ······················································ 21 實驗四 粉體流動性的測定 ····························································· 25 實驗五 粉體-水溶液界面吸附量測定—紫外光譜法 ························ 33 實驗六 顎式破碎機產品粒度特性測定 ·············································· 36 實驗七 粉磨功指數的測定 ·································································· 38 實驗八 粉體表面改性性能測定 ·························································· 45 實驗九 粉體的化學合成 ······································································· 50 實驗十 礦物原料直接合成粉體材料 ··················································· 53 實驗十一 粉體真密度的測定 ······························································ 55 實驗十二 粉體綜合實驗 ······································································ 58

粉體工程學實驗講義

緒 論

粉體工程學為專業基礎理論課,是無機非金屬材料專業必修的主干課程,是以顆粒和粉狀物料為對象,研究其性質、制備與處理的一門工程學科。學生通過課程的學習,掌握粉體的基本性質、粉體的制備、粉體的分離、粉體的儲存、粉體的輸送,理解粉體分離、制備、貯存的基本原理,學會在無機材料粉體制備過程中,根據不同技術要求,合理地選用設備和優化操作過程。

粉體工程實驗是粉體工程課程內容的實踐部分。通過粉體工程實驗訓練,使學生掌握固體顆粒和粉狀物料的基本制備方法、性質及表征的基本測試方法。提高從事粉體技術工作的工程應用能力,掌握必要的基本測試技術實驗主要為粉體的制備、分級、分離、貯存知識的應用提供實踐檢驗的平臺。同時通過實驗課的開設為學生后續課程和專業技術的學習和工作打下理論和實踐基礎。

粉體實驗教學強調粉體工程素質培養,規范實驗操作,動手能力,數據處理。課程實驗課要求學生必須熟練掌握有關粉體的基本性質、粉體的制備、粉體的分離、粉體的儲存、粉體的輸送,理解粉體分離、制備、貯存的基本原理,通過實踐操作,數據記錄結果,數據計算處理和書寫實驗報告等環節,鍛煉學生提高分析問題和解決問題的能力, 達到培養學生實事求是、嚴肅認真的工作作風。

取 樣 方 法

采樣是一個十分重要的環節。所采樣本的質量如何,直接關系到分析結果的可靠性。 使采集樣品具有代表性。

采樣程序有確定采樣單元(采樣點)個數;確定采樣量;選用采樣方法。 采樣單元的多少取決于兩個因素:物料的均勻程度:物料越不均勻,采樣單元應越多。;采樣的準確度:采樣的準確度要求越高,采樣單元應越多。 采樣量可根據切喬特經驗公式(縮分公式)計算。 Q=K d a

Q——應采的最小樣品量,kg; d——固體廢物最大顆粒直徑,mm; K——縮分系數; a——經驗常數。

制樣的目的是將原始試樣制成滿足實驗室分析要求的分析試樣,即數量縮減

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到幾百克、組成均勻(能代表原始樣品)、粒度細(易于分解)。

粉體工程制樣的步驟包括:破碎、過篩、混均、縮分。常用的縮分方法,采用圓錐四分法進行縮分。即將樣品置于潔凈、平整板面 (聚乙烯板、木板等)上,堆成圓錐形,將圓錐尖頂壓平,用十字分樣板自上壓下,分成四等分,保留任意對角的兩等分,重復上述操作至達到所需分析試樣的最小質量。

圖1-1圓錐四分縮分法

實驗一 粉體粒度分布的測定及物料可磨度測定試驗

無機非金屬材料的顆粒及顆粒行為是無機非金屬材料研究的基礎。想要了解體系的顆粒及顆粒行為,顆粒的表征和顆粒的測試具有同樣的重要性,如在陶瓷粉體中,幾乎沒有單分散的體系,而且顆粒的形狀各異,因此如何表征顆粒的尺寸、形狀、和顆粒的分布,便是分析和評價顆粒體系的行為的關鍵。顆粒的粒度是粉體各種物理性質中最重要的特性值。為了掌握生產線的工作情況和產品是否合格,在生產過程中必須按時取樣并對產品進行粒度分布的檢驗,粉碎和分級也需要測量粒度。

粒徑大小球形或正立方體可以用某一個軸代表其粒徑,其它形態的粒子,可用下列各種粒徑表示:如長徑、短徑、定向徑、等價徑、有效徑等不同方法。由于粉粒是由不同的微粒組成的,所以不能用某一種單一的粒徑來表示該粉粒的粒度,而是應根據測定目的不同采用不同的平均粒徑來表示,如算術平均徑是由各粒度范圍的粒徑之和除以微粒總數求得的。其它還有幾何平均徑、平均表面積徑、

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平均容積徑、平均重量徑等多種不同表示方法。

粒度分布通常是指某一粒徑或某一粒徑范圍的顆粒在整個粉體中占多大的比例。粒度分布由于粒子大小的不均勻性,僅用平均粒徑代表其粒徑不能滿足要求。如果粒體的粒度分布較寬,往往使制劑工藝發生困難。粒度分布常用各粒徑范圍內粒子百分率表示,還可以用粒徑分布曲線表示,以粒徑為橫坐標,以頻率(粒子數或重量)為縱坐標,制成直方圖,多數情況下粒度分布不符合正態分布,而是出現偏移,由分布曲線可直觀看出粉粒大小及其分布情況。粒度分布可用簡單的表格、繪圖和函數形式表示顆粒群粒徑的分布狀態。

粒度測定方法有多種,常用的有篩分法、沉降法、激光法、小孔通過法、吸附法等。本實驗用篩析法測定粒度分布。

篩析法是簡單易行的常用方法之一,也是大生產中最常用的方法,適用100mm至20μm之間的粒度分布測量,以粒子可以通過的篩孔的孔徑代表粒子的粒徑。將一定量的粉體加到從上到下由粗到細排列的標準套篩上,振動一定時間后,將其分離成若干個粒級,稱量每一篩層的粉末量,求得以質量百分數表示的粒度分布。如可以用30-40目的方式表示其大小,代表可以通過30目篩而不能通過40目篩的粉粒。如用n個篩子,可將物料分成n+1個粒級,各粒級的物料粒度是以相鄰兩個篩子相應的篩孔尺寸表示。

篩孔的大小習慣上用“目”表示,其含義是每英寸(25.4mm)長度上篩孔的數目,也有用1cm長度上的孔數或1cm2篩面上的孔數表示的,還有的直接用篩孔的尺寸來表示。篩分法常使用標準套篩。

篩析法有干法與濕法兩種,測定粒度分布時,一般用干法篩分,若試樣含水較多,顆粒凝聚性較強時則應當用濕法篩分(精度比干法篩分高),特別是顆粒較細的物料,若允許與水混合時,最好使用濕法。因為濕法可避免很細的顆粒附著在篩孔上面堵塞篩孔。另外,濕法可不受物料溫度和大氣濕度的影響,濕法還可以改善操作條件。所以,濕法與干法均己被列為國家標準方法并列作用,作為測定水泥及生料的細度。

篩析結果往往采用頻率分布和累積分布來表示顆粒的粒度分布。頻率分布表示各個粒徑相對應的顆粒百分含量(微分型);累積分布表示小于(或大于)某

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