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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
粒度砂、微粉磨料、超硬材料、固体润滑剂、铸造型 砂
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1.2 颗粒学--粉体工程 （ Powder technology-
- Particuology)
Particuology：拉丁语 Particula + 希腊语Logia
(颗粒的)
（学科）
1943年,美国Micromeritics (微晶学、微尘学) ――颗粒学最早著作；
究组织。
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著名研究机构与学者
国外
美国国家标准实验室 宾夕法尼亚大学--Austin教授 犹他大学---King 教授 德国Karlsruhe大学的Rumpf教授从固体物理学角 度建立的粉碎规律 德国Clausthal大学---Schönert、 Leschonski教 授 日本东京大学 井上教授 名古屋大学-----神保元二教授 东北大学---Yashima教授
油墨生产、铜金粉、喷墨打印墨汁、激光打印和复印 碳粉
粉剂,片剂,注射剂,中药精细化,定向药物载体、喷雾施 药
涂料、油漆、催化剂、原料处理
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粉体技术所涉及到的行业和产品应味料、保健食品、食品 添加剂、
偶氮颜料、酞青系列颜料、氧化铁系列颜料、氧化铬 系列
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
12.09.2019 量占世界贸易量的30%以上。
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
农业 矿业 冶金 橡胶 塑料
粮食加工、化肥、粉剂农药、土壤改良剂、饲料、添 加剂、人工降雨催凝剂
——没有统一的称谓
超微颗粒: ultrafine Particels nanometer 毫微米 10-9
亚微颗粒: submicron particles 0.1-1μm，颗粒原子数109～1010个
微颗粒: fine particles 粗颗粒: coarse particle
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（<5 μm)、亚微米级到 >100纳米的一系列超细材
今天已发展为一门新兴的综合性技术学科，一门 交叉学科、边缘学科；超微颗粒是其中最为活跃
的分支；
Fine particle 颗粒 从个体颗粒出发，称为颗粒学 Powder 粉体 从集合粉体出发，称为粉体工程学
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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。
金属矿石的粉碎研磨、非金属矿深加工、低品位矿物 利用、
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
固体填料、补强材料、废旧橡胶制品的再生利用、功 能性填料
塑料原料制备、增强填料、粉末塑料制品、塑料喷涂
粉体技术所涉及到的行业和产品应用
造纸 印刷 药物 化工
纸浆制备、造纸填料、涂布造纸用超细浆料、纤维状 增强填料
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
12.09a.20r1r9anged ultrafine particle;DSP cement
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关于UFP的尺寸界限？
e.g.磁性以及电阻等性质分别与 磁畴的磁化过程以及载流子的平 均自由程；——颗粒本身的内部
结构有密切联系。
所以， UFP的内部结构决定了它作 为 “UFP” 的临界粒径。
UFP粒径： 大约 1～100nm范围 也学者认为：5 nm～1μm 范围 纳
米+亚微米
UFP为何具有独特的性能： 首先，联想到非常发达的表面。 因为物质内部与表面原子所处
状态；
它与气体、液体、固 体相同吗？
——第四相 粉体，具有固体属性；但 粉体的表面积很大，使得
自由能变得不可忽略。 S(surface area)大，吸引 力，输送，呈流体状态， 集合产生了个体所不具有
的特殊性。
粉体 ----〉 散体
粉体力学 散体力学
粉体力学与工程 [专著] / 谢洪勇 编著
粉体的特性
著名研究机构与学者
国外
美国杜邦公司 美国P.M.公司 美国斯特蒂文特公司 美国More-Bouse-Cowles公司----化工原料 及非金属矿的细磨及分散。 日本细川（Hosokawa）集团--德国Alpine 公司 德国Bosch集团 德国耐驰（Netzsch）公司 法国乌尔特拉芬公司
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临界粒径。
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部有结构有着深刻的联系。所以，超微 颗粒的内部结构决定了它作为“超微颗
粒”的临界粒径。
超微颗粒作为物质存在的新状态的 概念正在逐渐为人们所接受。超微颗 粒制备及其相关物性的理论与应用研 究，正在形成与发展之中。
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超微颗粒以其 “体积效应” 和 “表面 效应” 显著区别于一般颗粒，正因如此，
料；
部分学者的颗粒的单元尺度概念
微米级 （ >1 μm ）； 亚微米级（ 0.1-1 μm ）； 纳米级 （ <0.1μm ）；
纳米粉体(nano-meter)
超微粉体(sub-micron)
1nm 纳米颗粒 100nm
亚微米颗粒
1μ m
10μ
超细粉体(micron) 微米颗粒
粉体与颗粒的尺度概念
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；
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颜料的着色力； 9
e.g.陶瓷材料性能由： a.材料组分；
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；
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。
粉体工程的应用范围
颗粒大小——粉体系统各种性质影响很大 颗粒集合---吸引力，输送 颗粒制备---粉碎
颗粒大小决定（影响）：
煤粉燃烧、固体火箭推进剂、水煤浆、
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
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粉体技术所涉及到的行业和产品应用
建材 精细
陶 瓷 环保
机械
水泥、建筑陶瓷生产、复合材料、木粉 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
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
有差别的。
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超微颗粒的粒径，即超微颗粒在性能上出 现与原固体完全不同行为时的粒径，根据
性能的不同，有很大的差别。
e.g.磁性以及电阻等性能分别与磁畴的磁化过 程以及载流子的平均自由程这种颗粒本身的 内部有结构有着深刻的联系。所以，超微颗 粒的内部结构决定了它作为“超微颗粒”的
引起了许多学者浓厚的研究兴趣，并扩 展到很多领域，如：光学、电子学、磁 学、工业化学、结构及功能材料等。有
的已进入实用阶段。
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因此，对UFP的进一步了解 和研究，在现代科学技术中， 显得越来越重要。也是这门课 程开设的目的。本课程主要介 绍UFP的基本概念、特性、制 备方法、测试和表征与有关应
Chapter1 粉体工程概论
1. 颗粒学（粉体工程）及其进展
1.1 颗粒--粉体（Particles） 无所不在： 空气，海洋，湖泊， 水，土壤，太空……
多种来源:
a.自然界：岩石风化，火山活动，河流冲击等等
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 ……
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日本是比较重视粉体技术研究开发的国家
1956年 日本粉体工学研究会， 粉体工学会志； 他们于1971年成立日本粉体工业技术协会（APPIE） 的标准委员会，并在1982年开始与日本工业技术标 准调查会和ISO国际标准化组织联合，制定系列粉
体技术标准。 亚洲颗粒技术粉碎工作组（Comminution Group of Asian Particle Technology）等国际研
Comminution），国际粉碎研究学会 （International Comminution Research Association），国际矿物工程粉碎协会 （Minerals Engineering International—