《粉体工程导论》综合近年来国内外粉体工程发展的最新理论和技术成果，结合作者在粉体制备、表征、应用等方面的研究，以粉体的“认知-加工-利用-安全”为主线，系统地阐述粉体工程的基本理论、工程技术、工艺设备。全书主要内容包括粉体的几何性质、力学性质、粉碎制备、分级与分离、储存与转运、混合与造粒、粉尘的危害与防治等。
《粉体工程导论》可作为普通高等学校矿物加工、无机非金属材料、金属材料等专业的本科生教材或教学参考书，也可供煤炭、冶金、建材、化工、环保等领域从事粉体加工利用和粉尘控制方面工作的科研人员和工程技术人员参考使用。
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描述粉体工程的理论、技术、设备，图文并茂，简明易懂 以粉体“认知-加工-利用-安全”为主线，层层深入，条理清晰 以粉体新材料研究和粉体工业生产为核心，立足实践，注重实用 简述国内外粉体工程的最新理论和技术，追踪前沿，启迪创新
人们对粉体的加工和利用有悠久的历史。在我国古代，北京周口店山顶洞人用赤铁矿粉饰石珠等；新石器时代，人们在烧制陶器的原料陶土中添加石英等粉体，改善成品陶器的耐热急变性能；仰韶文化时期，人们用赤铁矿、黑锰矿等粉体作颜料制作彩陶，把“料姜石”磨细为“白灰面”涂抹洞壁；商代，人们把长石、石英等粉体加入黏土，配成釉料用于制造釉陶，用朱砂和碳素制墨写成甲骨文；周代，人们以明矾作媒染剂，用茜素染出红布；秦代，人们用朱砂、蓝铜矿、雌黄等粉体作颜料，制出彩绘陶兵马俑；汉代，人们用高岭土成功烧制瓷器；唐代，人们用氧化铁、氧化铜、氧化钴等粉体作颜料釉，制成闻名于世的“唐三彩”釉陶；宋代，人们以石灰调制防染剂，用于制作蓝印花布。在国外，古埃及人在泥浆中掺入砂后砌成土砖，用于建造金字塔；古罗马人在石灰中掺入砂和磨细的火山灰，制得原始水泥“罗马砂浆”。
当代，粉体工程支撑着国民经济的各行各业。2008年，我国粉碎加工小麦1.1亿吨，玉米1.7亿吨，水泥13.9亿吨，煤炭27.2亿吨，铁矿石8.2亿吨，稀土矿石8.2亿吨，以及铝土矿石、铜矿石、金矿石等数亿吨。人们的衣、食、住、行无不与粉体密切相关，新材料、新能源、新工艺等领域的高新技术也无不渗透着粉体的贡献。但是，随之也带来了环境污染、生产及人身安全问题，如煤矿井下粉尘爆炸、粉体作业环境导致尘肺病、燃煤排放大量烟尘污染大气等。掌握粉体工程的理论和技术，对从事矿物加工、粉末冶金、无机非金属材料、环境保护等方面工作的研究者和工程技术人员是非常重要的。
对粉体的记载也由来已久。我国西汉的《神农本草经》记载了硝石粉能治20多种疾病，东汉的《周易参同契》提到了硫磺粉用于炼丹，明代的《本草纲目》记载了铜矿、水晶等多种粉体人药，明代的《天工开物》描述了原始粉末冶金工艺。在国外，从近代开始大量地论述粉体。1943年美国学者达拉瓦勒（J.M.Dallavalle）出版了Micromeritics，1960年德国学者麦尔道（I.R.Meldau）编写了Handbuch derStaubtechnik，1966年美国学者奥尔（C.Orr）出版了Particulate Technology。此后，国内外相继出现了多种版本的粉体工程方面的专著和教材。
本书基于作者在粉体的制备、表征、应用等方面研究的理论和技术成果，并结合国内外粉体工程的最新发展，阐述粉体工程的基本理论、工程技术、工艺设备，主要内容包括粉体的几何性质、力学性质、粉碎制备、分级与分离、储存与转运、混合与造粒、粉尘的危害与防治等。对粉体工程的各个环节，先阐述经典理论、成熟技术、重要设备、应用实例，再探讨其中存在的问题和今后的发展方向。
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 粉体的发展史 1
1.1.1 古代对粉体的加工利用 1
1.1.2 现代的粉体工程 4
1.1.3 粉体工程学科的形成 5
1.2 粉体的定义 5
1.2.1 粉体与颗粒的关系 5
1.2.2 粉体的存在状态 6
1.3 粉体的分类 8
1.3.1 按成因分类 8
1.3.2 按制备方法分类 8
1.3.3 按颗粒分散状态分类 8
1.3.4 按颗粒大小分类 10
第2章 粉体的几何性质 12
2.1 粉体的粒度 12
2.1.1 颗粒的三维尺寸 12
2.1.2 用当量直径表示 13
2.1.3 用统计平均径表示 14
2.1.4 粉体的平均粒径 15
2.2 颗粒的形状 16
2.2.1 形状系数 17
2.2.2 形状指数 17
2.3 粒度分布 18
2.3.1 正态分布 19
2.3.2 对数正态分布 20
2.3.3 罗辛-拉姆勒分布 21
2.4 粒度的测定 21
2.4.1 粒度测定方法的分类 21
2.4.2 筛分法 22
2.4.3 光学显微镜 24
2.4.4 透射电镜和扫描电镜 25
2.4.5 原子力显微镜 28
2.4.6 光散射法和消光法 29
2.4.7 库尔特计数器 31
2.4.8 气体吸附法 32
2.4.9 水力分析法 33
2.4.10 粒度测定方法的选择 34
2.5 粉体的填充结构 36
2.5.1 描述粉体填充结构的参数 36
2.5.2 均一球形颗粒的规则填充 37
2.5.3 均一球形颗粒的实际填充 39
2.5.4 二组分球形颗粒的填充 40
2.5.5 多组分球形颗粒的规则填充 41
2.5.6 影响粉体填充结构的因素 43
2.6 控制粉体粒度的实例 46
2.6.1 水煤浆中煤粒度的控制 46
2.6.2 蒙脱石和二氧化钛粒度对吸附能力的影响 48
2.6.3 活性炭粒度对吸附能力的影响 49
第3章 粉体的力学性质 51
3.1 颗粒间的附着力 51
3.1.1 范德华力 51
3.1.2 静电吸引力 52
3.1.3 水分毛细管力 52
3.1.4 磁性力 52
3.1.5 机械咬合力 52
3.2 湿粉体内的液桥力 53
3.2.1 填充层内的静态液相 53
3.2.2 液桥作用力 53
3.2.3 颗粒间的持液量 55
3.2.4 粉体空隙的抽吸势 56
3.2.5 液体在粉体层毛细管中的上升高度 58
3.3 粉体的摩擦力 59
3.3.1 内摩擦角 60
3.3.2 安息角 63
3.3.3 壁摩擦角和滑动摩擦角 63
3.3.4 动内摩擦角 64
3.3.5 空隙率对粉体摩擦角的影响 64
3.4 粉体的压力 64
3.4.1 粉体的侧压力系数 64
3.4.2 粉体内的静压力分布 65
3.4.3 粉体的动态压力 66
3.5 流体中粉体的运动阻力 68
3.5.1 流体中粉体颗粒的受力分析 68
3.5.2 粉体颗粒的阻力系数和雷诺准数 69
3.6 粉体对流体的阻力 70
3.6.1 层流透过流动阻力 70
3.6.2 湍流透过流动阻力 71
3.6.3 粉体的流化阻力 72
第4章 粉体的粉碎制备 75
4.1 粉碎理论 75
4.1.1 粉碎的概念 75
4.1.2 被粉碎物料的性质 76
4.1.3 粉碎方式及粉碎模型 82
4.1.4 低温粉碎 84
4.1.5 混合粉碎 84
4.1.6 粉碎功耗学说 85
4.1.7 粒子聚集理论与粉碎方式选择 87
4.2 粉碎机械 90
4.2.1 粉碎机械的分类 90
4.2.2 行星球磨机 90
4.2.3 搅拌磨 93
4.2.4 气流粉碎机 95
4.2.5 高速机械冲击式粉碎机 99
4.3 助磨剂 100
4.3.1 助磨剂的作用机理 100
4.3.2 助磨剂的分类及应用 101
4.4 机械力化学原理 103
4.4.1 机械力化学的概念 103
4.4.2 机械力化学的作用机理 103
4.4.3 机械力化学引起的晶体结构变化 106
4.4.4 机械力化学引起的物理化学性质变化 107
4.4.5 机械力诱导的化学反应 108
4.4.6 影响机械力化学的因素 109
4.5 机械力化学的应用 110
4.5.1 粉体的机械力化学改性 110
4.5.2 机械力化学用于冶金工业 113
4.5.3 机械力化学用于制备新材料 115
4.5.4 机械力化学用于生产水泥和混凝土 121
4.5.5 机械力化学用于制备矿物肥料 124
4.5.6 机械力化学在应用中的特点 124
第5章 粉体的分级与分离 125
5.1 粉体分离效果的评价 125
5.1.1 分离效率 125
5.1.2 分级粒径与分级精度 128
5.2 粉体的筛分 129
5.2.1 筛面 129
5.2.2 筛分作业 130
5.2.3 筛分机械 131
5.3 超细粉体的分级 133
5.3.1 超细分级原理 133
5.3.2 干式分级和湿式分级 134
5.3.3 超细分级的问题 135
5.4 固气分离 137
5.4.1 固气分离的目的 137
5.4.2 固气分离效果的评价 139
5.4.3 固气分离设备的分类 140
5.4.4 旋风除尘器 141
5.4.5 袋式除尘器 142
5.4.6 电除尘器 143
5.5 固液分离 147
5.5.1 沉降浓缩 147
5.5.2 过滤 148
5.5.3 离心分离 150
5.5.4 喷雾干燥 151
5.6 粉体的分选 152
5.6.1 重选 152
5.6.2 浮选 156
5.6.3 磁选 158
5.6.4 电选 158
5.6.5 物理分离 159
第6章 粉体的储存与转运 160
6.1 粉体的储存 160
6.1.1 粉体料仓的种类 160
6.1.2 料仓内粉体的流出 160
6.1.3 料仓内粉体的结拱及防范措施 162
6.1.4 粉体的偏析及防范方法 163
6.1.5 粉体仓容量的计算 165
6.1.6 粉体仓卸料口的设计 166
6.2 粉体的输送 170
6.2.1 胶带输送机 170
6.2.2 螺旋输送机 172
6.2.3 粉体的流体输送 173
6.3 粉体的喂料 174
6.3.1 带式喂料机 174
6.3.2 转动式喂料机 175
6.3.3 振动式喂料机 177
第7章 粉体的混合与造粒 179
7.1 粉体的混合 179
7.1.1 粉体混合的理论基础 179
7.1.2 影响粉体混合的因素 181
7.1.3 粉体混合机械 182
7.2 粉体的造粒 184
7.2.1 粉体的造粒方法 185
7.2.2 粉体的压缩流动 185
7.2.3 粉体的黏聚 188
7.2.4 粉体造粒机械 189
第8章 粉尘的危害与防治 191
8.1 粉尘的来源和危害 191
8.1.1 粉尘的种类 191
8.1.2 工业粉尘的产生 192
8.1.3 工业粉尘的危害 194
8.2 呼吸性粉尘的防治 197
8.2.1 爆破粉尘的控制 197
8.2.2 矿井下的降尘 198
8.2.3 其他降尘技术 199
8.3 粉尘爆炸的防治 201
8.3.1 粉尘爆炸的条件和过程 201
8.3.2 粉尘爆炸的特点 204
8.3.3 粉尘爆炸的特性参数 206
8.3.4 粉尘爆炸的预防途径 209
8.3.5 粉尘爆炸的防范措施 210
8.4 沙尘暴的危害及防治 213
8.4.1 沙尘暴的成因和危害 213
8.4.2 沙尘暴的防治对策 216
8.4.3 纳米蒙脱石用作治沙材料 218
参考文献 221
4.粉体入药
在元代“御药院方”中，将珍珠碾为极细的粉体人药；在西汉《神农本草经》（我国现存最早的中药学专著）中，硝石粉（KNO3）被列为上品中的第六位，认为它能治20多种病；明代李时珍的《本草纲目》中记载了水晶粉（a-SiO2）、铜矿粉、鳗鲡骨粉、牡蛎壳粉、蟹壳粉等人药。
西汉时期的方士开始炼制矿物药“仙丹”。东汉末年，魏伯阳的《周易参同契》（世界上最古老的炼丹著作）专讲炼丹，提到硫磺等矿物粉体的使用。在炼丹的基础上，炼丹家把硫磺、硝石、木炭三种粉体按一定比例混合（三者的物质的量之比为1：2：3，质量比约为10：75：15），发明了火药，时间在唐宪宗元和三年（公元808年）之前。由于炼丹家喜欢保守秘密，现尚无法知道火药发明的具体年代。
5.古代制备粉体的工具
大地湾遗址出土大量彩陶的同时，出土了沾有颜料的石斧，由此推测先民们用石斧粉碎颜料矿物；还出土了上百件研磨石、研磨盘，可能是用于研磨彩陶颜料的成套工具。研磨石有圆形、圆锥形、椭圆柱形，均有一个光滑的研磨面；研磨盘形状多样，但都有一个凹陷的磨坑。
古代逐步发展起来用于粉碎固体的石斧、石杵、石臼、石磨、石碾等石器，原材料易得、材质污染小、制造简单、使用方便，而得以广泛应用，以至于像石臼、石磨、石碾等沿用至今，但石器不能用于粉碎硬度大的物料。古代铜器和铁器的出现，有助于粉碎硬度较大的物料，但生产效率仍较低，粉体粒度的可控性还较差。
1.1.2 现代的粉体工程
如今人们的衣、食、住、行，国民经济的各个行业，无不与粉体密切相关，新材料、新能源、新工艺等领域的高新技术无不渗透着粉体的贡献。涉及粉体工程的主要工业领域可归纳为如下几个方面：
（1）冶金工业。各种金属矿石的磨矿、选矿、团矿、烧结，粉末冶金、硬质合金、金属陶瓷、金属淬火、合金调制，铸造型砂、金属塑性加工、金属腐蚀、金属表面处理，高炉炼铁用焦的原料煤粒度和煤种配比，铁合金生产用焦的粒度控制等。
（2）无机非金属材料工业。水泥、玻璃、石灰、陶瓷、耐火材料、保温材料、碳素材料等工业原料的粉碎、热处理，感压材料、感热材料、荧光粉体、照相感光材料、录音录像磁性材料的制备等。
（3）煤炭工业。煤粉碎、选煤、配煤、水煤浆制备、粉煤气流输送、流化床煤燃烧、烟气集尘、粉煤灰利用、煤泥水处理、煤尘爆炸防治等。
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