1、无所不在：空气，海洋，湖泊，水，土壤，太空多种来源:b.人工（工业）：几乎每一固体材料在制备开始，末尾或中间至少经历一个粉体阶段。日常生活空气中尘埃，废气污染物，食物 粉体是物质形态的一种特殊存在形式，在外观表现上介于固体和流体之间，随着细度的增加常常表现出千变万化的性质。11/17/20225颗粒颗粒粉体粉体粉体与颗粒的关系第四相第四相粉体，具有固体属性；但粉体，具有固体属性；但粉体的表面积很大，使得粉体的表面积很大，使得自由能变得不可忽略。自由能变得不可忽略。S(surface area)大，吸引大，吸引力，输送，呈流体状态，力，输送，呈流体状态，集合产生了个体所不具有集合产生了个体所不具
2、有的特殊性。的特殊性。粉体粉体 -散体散体 粉体力学粉体力学 散体力学散体力学粉体力学与工程粉体力学与工程 专著专著/谢洪勇谢洪勇编著编著 粉体的特性粉体的特性材料的机械、物理和化学性质描述了组成材料的物质组态的基本特性，当物质被“分割”成为粉体之后，上述三类性质则不能全面描述材料的性质，必须对粉体材料的组成单元颗粒及其集合，进行详细描述。11/17/20229粉体工程的应用范围粉体工程的应用范围颗粒大小决定（影响）：e.g.水泥的凝结时间、强度；结构陶瓷的强度、韧度；功能材料的功能；催化剂的活性；食品的味道；药物的药力；颜料的着色力；11/17/202210e.g.陶瓷材料性能由：a.材料组
3、分；b.显微结构-粉体特性（颗粒度、形状、团聚 状态、相组分)；亚微米纳米级超细粉，加速烧结过程中动力学过程，降低烧结时间，改善烧结体性能；e.g.水泥工艺是两磨一烧,水泥性能由 a.材料组成（煅烧）；b.颗粒度（颗粒大小及分布）；水泥（溶胶凝胶法，DSP）DSP水泥;densified systems containing homogeneous arranged ultrafine particle;DSP cement11/17/202211非金属矿行业对国民经济和社会就业的贡献和影响不断提高，2000年非金属矿工业总产值已达548.82亿元，超过金属矿工业总产值（435.34亿元）。非
4、金属矿产品与金银铜铁一样，是社会发展不可缺少的重要物质资料。在出口方面，非金属矿产品是我国改革开放以来出口创汇增长最快的产品；其巨大贡献是不争的事实。非金属矿产品在六五”期间出口12.5亿美元,七五期间达到25.7亿美元，八五期间超过53.7亿美元，九五期间超过100亿美元。2000年出口创汇24.29亿美元，2001年达到28亿美元，2002年继续保持增长势头。估计“十五”期间将超过180亿美元以上。重要的战略资源石墨，我们国家占世界储量的90%以上，是世界上的最大出口国；纤维状硅灰石也是重要的矿物资源，我们的出口量占世界贸易量的30%以上。粉体技术所涉及到的行业和产品应用 农业粮食加工、化
5、肥、粉剂农药、土壤改良剂、饲料、添加剂、人工降雨催凝剂矿业金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物利用、冶金粉末冶金、机械合金化、冶金原料处理、冶金废渣利用、硬质合金生产橡胶固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用、功能性填料塑料塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂11/17/202213粉体技术所涉及到的行业和产品应用 造纸纸浆制备、造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状增强填料印刷油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印碳粉药物粉剂,片剂,注射剂,中药精细化,定向药物载体、喷雾施药化工涂料、油漆、催化剂、原料处理11/17/202214粉体技术所涉及到的行业和产品应用
6、 食品粮食加工、面粉蛋白分离、调味料、保健食品、食品添加剂、颜料偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬系列能源煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、电子电子浆料、电子塑封料、集成电路基片、电子涂料、荧光粉、铁氧体11/17/202215粉体技术所涉及到的行业和产品应用 建材水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉精细陶瓷原料细化处理、梯度材料、金属与陶瓷复合材料、颗粒表面改性环保脱硫用超细碳酸钙、固体废弃物的再生利用、各类粉状污水处理剂机械粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型砂Powder technology-11/17/202217Fine particle Fine partic
7、le 颗粒颗粒从个体颗粒出发，称为颗粒学从个体颗粒出发，称为颗粒学Powder Powder 粉体粉体从集合粉体出发，称为粉体工程学从集合粉体出发，称为粉体工程学粉体技术是一门跨行业、跨学科的新兴技术，包括粉碎、分级、分离、均化、混合、输送、储存、改性、造粒、粉尘爆炸以及粉体特性的研究和测试等。作为一个生产环节，粉体技术早已应用于各工业部门，但作为一项专门技术进行系统地研究、开发则是随着现代工业技术的发展而形成的。11/17/202219International Mineral Processing Congress 11/17/202220 著名研究机构与学者著名研究机构与学者国外国外美国
8、国家标准实验室美国国家标准实验室宾夕法尼亚大学宾夕法尼亚大学-Austin教授教授 犹他大学犹他大学-King 教授教授 德国德国Karlsruhe大学的大学的Rumpf教授从固体物理学角教授从固体物理学角度建立的粉碎规律度建立的粉碎规律 德国德国Clausthal大学大学-Schnert、Leschonski教教授授 日本东京大学日本东京大学 井上教授井上教授 名古屋大学名古屋大学-神保元二教授神保元二教授 东北大学-Yashima教授 11/17/202222著名研究机构与学者著名研究机构与学者国外国外美国杜邦公司美国杜邦公司美国美国P.M.公司公司 美国斯特蒂文特公司 美国More-Bo
9、use-Cowles公司-化工原料及非金属矿的细磨及分散。日本细川（日本细川（Hosokawa）集团）集团-德国德国Alpine公司公司 德国Bosch集团德国耐驰（德国耐驰（Netzsch）公司）公司 法国乌尔特拉芬公司 11/17/202223著名研究机构与学者著名研究机构与学者科研院所科研院所中国科学院过程所中国科学院过程所清华清华浙大浙大武汉理工大学武汉理工大学同济大学同济大学北京科技大学北京科技大学华南理工华南理工2.UFP-超微粉体概述超微粉体概述ultrafine particles,superfine particles,very fine particles超细粉；超微粉；超
10、微细粉超细粉；超微粉；超微细粉没有统一的称谓没有统一的称谓微颗粒微颗粒:fine particles超细粉体在广义上指从微米级到纳米级的一超细粉体在广义上指从微米级到纳米级的一系列超细材料，狭义上是指从微米级（系列超细材料，狭义上是指从微米级（100纳米的一系列超细材纳米的一系列超细材料；料；粗颗粒粗颗粒:coarse particle亚微颗粒亚微颗粒:submicron particles 0.1-1m，颗粒原子数，颗粒原子数1091010个个超微颗粒超微颗粒:ultrafine Particels nanometer 毫微米毫微米 10-9微米级微米级 （1 m）；）；亚微米级（亚微米级（
11、0.1-1 m）；）；纳米级纳米级 （1m时，表面原子份数时，表面原子份数1m的颗粒不是的颗粒不是UFP（定为上限）（定为上限）下限与上限一样没有明确范围；下限与上限一样没有明确范围；返回首页返回首页进下一章进下一章放松一下放松一下若颗粒中只含有几个原子，是原子团，这种微若颗粒中只含有几个原子，是原子团，这种微粒是物理学家或化学家研究的对象，不属粒是物理学家或化学家研究的对象，不属UFP范范围，（工业上无应用）；围，（工业上无应用）；若若d50%,无熔点无熔点,分不清气体、液体或固体；分不清气体、液体或固体；若若d5nm,原子数达数千以上，有稳定熔点；原子数达数千以上，有稳定熔点；所以，有学者
12、定所以，有学者定 1 m 5 nm 为为UFP （纳米亚微米）（纳米亚微米）也有学者定也有学者定UFP粒径：大约粒径：大约 1100nm范围范围11/17/202240超细粉碎技术因高技术和新材料产业超细粉碎技术因高技术和新材料产业的进步而快速发展，全球自的进步而快速发展，全球自80年代以年代以来各种超细粉体原料的需求量呈快速来各种超细粉体原料的需求量呈快速增长。据统计，中国在增长。据统计，中国在90年代之前，年代之前，非金属矿物超细粉产品还不足非金属矿物超细粉产品还不足5万万t，96年已超过年已超过30万万t，2000年超过年超过50万万t；2005年国内需求量将达年国内需求量将达140万万
13、t；预；预计计2010年将达年将达200万万t；超微粉体超微粉体工业应用工业应用11/17/202241对超细粉的需求量将越多，越高，越广；对超细粉的需求量将越多，越高，越广；e.g.SiC超细粉：超细粉：5 m 1.9万；万；3.5 m 34万；万；1m 1015万；万；SiC原料：原料：5400元；元；深加工与普通加工的差价，可见深加工与普通加工的差价，可见超细粉碎和超细粉碎和UFP制备的意义；制备的意义；目标：高纯，超细，目标：高纯，超细，多功能和复合化；多功能和复合化；11/17/202242在制备高性能陶瓷材料时，非金属矿物原料越纯，粒度越细，材料的致密性越好，强度和韧性越高，一般要
14、求原料的粒度小于1m甚至0.1m。如果原料细度能到纳米级，则制备的陶瓷称为纳米陶瓷，性能更加优异，是当今陶瓷材料发展的最高境界。非金属矿加工技术是高技术陶瓷发展的关键，只有发展了非金属矿物的高纯加工技术和超细粉体加工制备技术才有高技术陶瓷材料的迅速发展。11/17/202243显像管是现代微电子、信息产业的重要器件，显像管用的氧化铝微粉平均粒径一般为1.5m5.5m；黑底石墨乳粒径要小于1m，管颈石墨乳小于4m，销钉及锥体石墨乳小于10m；现代重要信息材料的复印粉及打印墨粉要求粒径达到微米级；光纤及压电材料的石英粉要求纯度达到99.999%，杂质含量要求为PPM级；现代高档纸张用的高岭土和碳酸
15、钙涂料要求白度达到90以上，细度-2m含量超过90%。没有非金属矿超细深加工技术的发展，现代微电子及信息技术的发展将被延缓。11/17/202244复合材料的重要组分之一是无机非金属矿物填料，包括碳酸钙、高岭土、滑石、云母、硅灰石、石英、氧化铝、氧化镁、碳黑等，这些非金属矿物填料的粒度越细、与有机基质的相容性越好，复合材料的综合性能就越好。解决超细问题要依靠超细粉碎技术，而解决与有机基质的相容性问题要依赖一种新的非金属矿深加工技术矿物表面改性。其它如特种涂料、高级磨料、催化剂载体、吸附材料等要求非金属矿物原料纯度高、粒度细或粒度分布较窄且表面活性好。因此，必须要对其进行提纯、粉碎和分级以及表面
16、改性等加工。11/17/202245造纸工业从普通纸张到涂布纸及其它高级纸品的技术进步需要高纯、超细和高白度的高岭土、碳酸钙、滑石等非金属矿物涂料。冶金工业的技术进步要求高品位及一定粒度级配的高铝非金属矿物(硅线石、红柱石、兰晶石等)耐火材料及镁(菱镁矿)碳(石墨)复合材料。高分子材料的技术进步需要相容性好而且具有增强作用的非金属矿物填料，如碳酸钙、高岭土、滑石、硅灰石、云母、石英、长石等。11/17/202246还有非金属矿超细深加工技术还与当代环保技术及其产业相关，许多非金属矿物，凹凸棒石、海泡石、沸石、硅藻土、膨润土、蛋白土、珍珠岩等经过除杂提纯、活化处理、粉碎分级、成型造粒等加工后具有
17、较高的活性和选择性吸附的特性，可广泛应用于处理废水、废气、废物及有毒物质，成为独特的绿色环保产品。由于现代产业发展到对非金属矿物原(材)料要求的提高是非金属超细深加工利用技术发展的原动力；同时，现代科技革命和产业发展提高了非金属矿超细深加工业自动控制、质量检测的技术水平。11/17/20224790年代以后，超微粉体技术在我国得到了长足的发展，许多专门从事超微粉体技术研究、开发的单位迅速成立。一个粉体技术热点正在许多行业和研究领域形成。我国与超微粉体工程相关联的企业也已超过一千家，全国各类超细粉碎和分级设备生产厂家已发展到近100家。11/17/202248根据非金属矿行业协会的报告介绍，到2
18、010年超细非矿产品的年产量为713万吨。需要超细粉碎设备980套、超细分级机1300台、改性设备485套、后处理设备550套。按照现在的价格计算，设备总价值约32亿元人民币。除了在非金属矿加工领域自身应用外，粉体加工技术和设备在化工、建材等行业也有较大的市场，其需求量与非金属矿行业相当。11/17/202249我国超微粉体技术总状况是：能够生产出目前在工业上应用的超细设备；已能生产工业化平均粒径1m左右的超细粉体；耐磨材料大大提高。但是，我国粉体技术装备与国外仍有一定距离；没有形成集团力量；粉体企业从业人员急需提高职业素质和技术水平；应大力开发市场，具体表现为：1起步晚起点低；起步晚起点低；
19、2数量多、规格少、小厂多、大厂少；数量多、规格少、小厂多、大厂少；3设计力量不足、研发不够；设计力量不足、研发不够；4缺乏国家标准，也没有统一的行业标准；缺乏国家标准，也没有统一的行业标准；5加工能力不强、设备陈旧，在国际市场上缺乏竞加工能力不强、设备陈旧，在国际市场上缺乏竞争力；争力；6部分厂家由于种种原因只生产一种机型和部分厂家由于种种原因只生产一种机型和12个个品种；品种；7设备的自动调控水平落后，技术集成度较低，设设备的自动调控水平落后，技术集成度较低，设备配套性能较差；备配套性能较差；8发展地域不平衡。发展地域不平衡。11/17/202250发展与展望发展与展望提高现有设备的性能，增
20、加品种型号，逐渐实现系列化和标准化。国内现有超细粉碎设备的机型不少，但是还普遍存在同一机型品种规格少、系列化程度不高等不足，给用户选型带来不便。此外，研制生产单机处理能力较大的大型超细粉碎设备，形成处理能力从小到大，能满足不同性质物料和不同细度、不同产品质量要求的设备系列。11/17/202251 实施非金属矿粉体深加工与表面改性为一体的设备一体化工艺创新技术，在现有成果的基础上进行具体条件优化，实现大工业化生产应用，优先开发绿色环保功能材料和尖端国防材料。11/17/202252 研究效率高，能耗低，粉体比大，适用于范围广的非金属矿粉体深加工工程技术及装备，重点研究干、湿法超细粉磨及分级、集料、脱水、干燥、煅烧、工艺技术。加大粉体深加工工程技术与其它相关学科交叉性研究的力度。拓宽非金属矿粉体深加工技术及装备的应用范围。11/17/202253 提高机械化与自动化技术水平，重点研制和应用在线快速监测技术和仪器。11/17/202254 食品和中草药超细化技术。灵芝 茶叶粉 五指毛桃
