粉體基本知識(shí)：粉體粒度、粒徑分布、密度、流動(dòng)性、比表面積

工業(yè)上大量原材料都是粉體，了解這些粉體的性質(zhì)、參數(shù)有利于生產(chǎn)工藝順利進(jìn)行。粉體的粒子學(xué)特性包括粉體粒度、粒徑分布、密度、流動(dòng)性、比表面積等。

一、 粉體基本特性

1. 粒度（Particle Size）：顆粒的大小統(tǒng)稱為粒度，又稱粒徑或直徑。對(duì)于球形顆粒，其粒度直接用直徑表示；對(duì)于非球形顆粒，則采用“等效粒徑”的概念來描述。
2. 粒徑分布（Particle Size Distribution, PSD）：又稱分散度，是指不同粒徑的顆粒在全體粉體中所占的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)計(jì)量基準(zhǔn)不同，可分為數(shù)量分布、表面積分布和質(zhì)量分布。常用表示方法有列表法、圖示法和函數(shù)法。
3. D10, D50, D90, D97：在累積粒度分布曲線中對(duì)應(yīng)的特征粒徑。D50又稱中位徑，代表樣本中50%的顆粒小于該值；D90和D97則常用于表征大顆粒端的分布情況，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制至關(guān)重要。
4. Span值（Span Value）：衡量粒度分布寬度的指標(biāo)，計(jì)算公式為 (D90 - D10) / D50。值越大，表示分布越寬；值越小，分布越集中。
5. 真密度（True Density）：粉體質(zhì)量除以不包括任何顆粒內(nèi)外空隙的體積（物質(zhì)真實(shí)體積）所得的密度。
6. 顆粒密度（Granule Density）：粉體質(zhì)量除以包括開口細(xì)孔與封閉細(xì)孔在內(nèi)的顆粒體積所得的密度。
7. 堆密度（Bulk Density）：又稱松密度（Loose Bulk Density），指粉體質(zhì)量除以該粉體所占容器的體積（包括顆粒自身孔隙和顆粒間空隙）所得的密度。對(duì)于同一種粉體，真密度 > 顆粒密度 > 堆密度。
8. 振實(shí)密度（Tapped Density）：粉體在規(guī)定條件下經(jīng)過多次敲擊振實(shí)后所測(cè)得的堆密度。
9. 孔隙率（Porosity）：粉體層中空隙所占的比率，即顆粒間空隙和顆粒本身孔隙所占體積與粉體總體積之比，以百分率表示。
10. 球形度（Sphericity）：表示顆粒形狀接近球體的程度。球形度越高，通常流動(dòng)性越好。
11. 長(zhǎng)徑比（Aspect Ratio）：顆粒的最長(zhǎng)徑與最短徑的比值。對(duì)于纖維狀或針狀顆粒，這是一個(gè)重要參數(shù)。

二、 粉體力學(xué)與流動(dòng)特性

12. 流動(dòng)性（Flowability）：粉體在外力作用下發(fā)生流動(dòng)的難易程度，與粒子的形狀、大小、表面狀態(tài)、密度等因素密切相關(guān)。
13. 休止角（Angle of Repose）：粉體從漏斗下端自然流出后堆積成圓錐體，圓錐體母線與水平面的夾角。是評(píng)價(jià)流動(dòng)性最簡(jiǎn)易的指標(biāo)，角度越小，流動(dòng)性越好。俗稱安息角。
14. 崩潰角（Angle of Fall） / 平板角（Angle of Difference）：測(cè)量休止角后，對(duì)粉體堆施加特定沖擊，堆積面崩塌后形成的角度。崩潰角與休止角之差可反映粉體的結(jié)拱傾向。
15. 內(nèi)摩擦角（Angle of Internal Friction）：粉體內(nèi)部顆粒間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，剪切應(yīng)力與法向應(yīng)力的比值對(duì)應(yīng)的角度，反映了粉體抵抗剪切變形的能力。
16. 壁摩擦角（Angle of Wall Friction）：粉體與接觸器壁（如料斗壁）之間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的摩擦角，是設(shè)計(jì)料斗錐角的關(guān)鍵參數(shù)。
17. 壓縮度（Compressibility Index） / 卡爾指數(shù)（Carr‘s Index）：通過松裝密度和振實(shí)密度計(jì)算出的流動(dòng)性指數(shù)，公式為[(振實(shí)密度-松裝密度)/振實(shí)密度] × 100%。值越小，流動(dòng)性越好。
18. 豪斯納比（Hausner Ratio）：振實(shí)密度與松裝密度的比值。與卡爾指數(shù)類似，是評(píng)價(jià)流動(dòng)性的重要指標(biāo)，比值越大，流動(dòng)性越差。
19. 流出速度（Flow Rate）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從特定孔徑的漏斗中流出的粉體質(zhì)量，用于直接量化流動(dòng)能力。
20. 可壓性（Compressibility）：表示粉體在壓力下體積減少的能力。
21. 成形性（Compactibility）：表示物料被壓縮后緊密結(jié)合成具有一定強(qiáng)度的既定形狀（壓塊）的能力。

三、 粉體表面與化學(xué)特性

22. 比表面積（Specific Surface Area）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量物料所具有的總表面積。是表征粉體粒子粗細(xì)和固體吸附能力的重要參數(shù)。
23. 吸濕性（Moisture Absorption, Hygroscopicity）：指固體表面從環(huán)境中吸附水分的現(xiàn)象?？赡軐?dǎo)致粉末流動(dòng)性下降、固結(jié)、潤(rùn)濕甚至液化。
24. 潤(rùn)濕性（Wetting）：指固體界面由固-氣界面變?yōu)楣?液界面的現(xiàn)象。
25. 粘附性（Adhesion）：指不同分子間產(chǎn)生的引力，導(dǎo)致粉體粒子與接觸表面（如器壁）之間的粘附。
26. 凝聚性（Cohesion）：又稱粘著性，指同種分子間產(chǎn)生的引力，導(dǎo)致粉體粒子之間相互粘附而形成團(tuán)聚體的現(xiàn)象。
27. 靜電性（Electrostaticity）：粉體在輸送、碰撞、摩擦過程中產(chǎn)生并積累電荷的傾向，影響流動(dòng)性和操作安全。
28. Zeta電位（Zeta Potential）：顆粒在溶液中滑動(dòng)平面上的電位，是表征膠體分散體系穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。絕對(duì)值越高，顆粒間靜電斥力越大，體系越穩(wěn)定。
29. 表面能（Surface Energy）：顆粒表面分子比內(nèi)部分子多出的能量。表面能越高，顆粒越不穩(wěn)定，粘附性和凝聚性越強(qiáng)。

四、 測(cè)量與分析方法

30. 篩分法（Sieving Analysis）：利用一套標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行粒度分析的傳統(tǒng)方法，結(jié)果以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，適用于較粗的顆粒（>38μm）。
31. 激光衍射法（Laser Diffraction）：當(dāng)前主流的粒度測(cè)量技術(shù)，通過分析顆粒對(duì)激光的散射模式來反算粒度分布，測(cè)量范圍寬、速度快。
32. 動(dòng)態(tài)圖像法（Dynamic Image Analysis）：通過高速相機(jī)捕捉運(yùn)動(dòng)中的顆粒圖像，并實(shí)時(shí)分析其粒度和形狀（如球形度、長(zhǎng)徑比）。
33. BET法（BET Method）：基于Brunauer-Emmett-Teller理論，通過低溫氮吸附數(shù)據(jù)計(jì)算比表面積的標(biāo)準(zhǔn)方法，也可用于分析孔徑分布。
34. 壓汞法（Mercury Intrusion Porosimetry, MIP）：利用汞對(duì)材料不潤(rùn)濕的特性，在高壓下將汞壓入孔隙中，根據(jù)壓力與壓入汞體積的關(guān)系計(jì)算孔徑分布，主要用于測(cè)量較大孔隙。

五、 加工單元操作

35. 粉碎/研磨（Crushing/Grinding）：通過機(jī)械力將大塊固體物料破碎成細(xì)粉的過程。
36. 分級(jí)（Classification）：將顆粒按粒度大小進(jìn)行分離的操作，常與粉碎組成閉路循環(huán)系統(tǒng)。
37. 混合（Mixing）：將兩種或多種不同成分的粉體均勻混勻的過程。
38. 造粒/顆?；℅ranulation/Agglomeration）：將細(xì)粉通過團(tuán)聚作用制成較大、流動(dòng)性更好的顆粒的過程，旨在改善操作性、防止粉塵等。
39. 干燥（Drying）：去除粉體或顆粒中濕分（水分或溶劑）的單元操作。
40. 氣力輸送（Pneumatic Conveying）：利用氣體能量在管道中輸送粉體物料的方式，分為稀相輸送和密相輸送。
41. 貯存與給料（Storage and Feeding）：涉及料倉/料斗的設(shè)計(jì)以及穩(wěn)定可控的排料設(shè)備（如旋轉(zhuǎn)閥、螺旋給料機(jī)）。

六、 常見問題與現(xiàn)象

42. 偏析/分離（Segregation）：由于顆粒在粒度、密度、形狀等方面存在差異，在振動(dòng)、輸送等過程中發(fā)生的分離現(xiàn)象，會(huì)破壞混合物的均勻性。
43. 揚(yáng)塵（Dusting）：細(xì)小的粉體顆粒在氣流作用下懸浮到空氣中的現(xiàn)象，關(guān)乎職業(yè)健康與安全。
44. 拱橋（Arching） / 鼠洞（Ratholing）：粉體在料倉中下料時(shí)，因內(nèi)聚力和摩擦力而形成穩(wěn)定的拱形結(jié)構(gòu)或中心通道，導(dǎo)致流動(dòng)中斷的現(xiàn)象。
45. 流態(tài)化（Fluidization）：當(dāng)氣體或液體以一定速度向上通過粉體層時(shí)，顆粒被流體托起，整體表現(xiàn)出類似流體狀態(tài)的現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于干燥、反應(yīng)等過程。
46. 粉塵爆炸（Dust Explosion）：懸浮在空氣中的可燃性粉塵在達(dá)到爆炸濃度極限后，遇點(diǎn)火源發(fā)生的劇烈氧化反應(yīng)，極具破壞性。

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