前言 1
基础篇 1
1 绪论 1
1.1 颗粒与颗粒学 1
1.2 颗粒的分类 1
1.2.1 按成因分类 1
1.2.2 按粒度大小分类 2
1.3 颗粒学的应用 2
参考文献 3
2 颗粒几何特征 4
2.1 颗粒的大小 4
2.1.1 粒径和粒度 4
2.1.2 粒度分布 8
2.2 颗粒的形状 16
2.2.1 颗粒形状的定性分析 17
2.2.2 颗粒形状的定量分析 17
2.2.3 形状系数的应用 23
2.3 颗粒表面 25
2.3.1 颗粒表面的形貌 25
2.3.2 颗粒的比表面积与理论计算 29
参考文献 31
3 颗粒测量 33
3.1 测量方法的分类 33
3.2 测量方法的选择 33
3.3 采样与处理 35
3.3.1 取样规则 36
3.3.2 大量物料中的取样 36
3.3.3 悬浮液取样 37
3.3.4 试样的制备 38
3.3.5 被测物料的分散处理 42
3.4 颗粒粒度的测定 45
3.4.1 粒度测量方法分类 45
3.4.2 粒度测定方法 46
3.5 比表面积测定 62
3.5.1 气体吸附法 63
3.5.2 气体渗透法 66
3.5.3 压汞法 67
3.6 孔径大小的测定 68
3.6.1 孔尺寸分类 68
3.6.2 显微照相法 68
3.6.3 压汞法 69
3.6.4 气体吸附法 70
3.7 颗粒在线分析 71
3.7.1 HIAC颗粒计数器 71
3.7.2 超声波衰减测定 71
参考文献 73
4 颗粒堆积 75
4.1 典型的堆积参数 75
4.2 球体的堆积 76
4.2.1 等径球体的有规则排列 76
4.2.2 等径球体的随意堆积 76
4.2.3 异径球体的堆积 77
4.3 颗粒的堆积 78
4.3.1 不连续尺寸颗粒的堆积 78
4.3.2 连续尺寸颗粒的堆积 81
4.3.3 空隙率的理论计算 82
4.4 颗粒紧密堆积理论 83
4.4.1 Horsfield和Fuller的紧密堆积理论 83
4.4.2 Alfred方程 84
4.4.3 隔级堆积理论 85
4.4.4 紧密堆积的经验 85
4.5 影响颗粒堆积的因素 86
4.6 堆积理论的应用 88
4.6.1 指导流程和设备选择 88
4.6.2 指导研究和生产 88
4.6.3 控制工艺和产品质量 88
参考文献 89
5 颗粒物理 91
5.1 颗粒的磁性 91
5.1.1 物质的磁性 91
5.1.2 矿物颗粒的磁化 96
5.1.3 颗粒体的堆积率与磁性 98
5.1.4 超微细磁性颗粒的应用实例 99
5.2 颗粒的光学性质 99
5.2.1 光在分散体系中的传播 99
5.2.2 光的散射 100
5.2.3 光的反射 103
5.2.4 光的吸收 103
5.2.5 光的衰减 105
5.3 颗粒的电性 105
5.3.1 颗粒的带电现象 105
5.3.2 颗粒带电的机理 106
5.3.3 颗粒带电量的测量 108
5.3.4 颗粒体的电性 109
5.4 颗粒的热学性质 112
5.4.1 能量分析和热力学关系 112
5.4.2 颗粒的熔点和溶解度 114
5.4.3 热容 116
5.5 颗粒的其它物理性质 118
参考文献 119
6 颗粒的界面化学 121
6.1 表面现象和表面能 121
6.1.1 表面现象 121
6.1.2 固体的表面能和表面应力 121
6.1.3 固体表面能的估算 122
6.1.4 固体表面能的实验测定 124
6.1.5 表面活性 127
6.2 颗粒界面的吸附特性 128
6.2.1 概述 128
6.2.2 颗粒对气体和水蒸汽的吸附 128
6.2.3 颗粒在溶液中的吸附 130
6.3 矿粒表面的润湿性 136
6.3.1 润湿的物理意义和宏观判别指标 136
6.3.2 矿物的亲水性和疏水性 137
6.3.3 颗粒润湿性的测量 138
6.4 颗粒的分散与凝聚 141
6.4.1 状态及类型 142
6.4.2 气体中粒子的凝聚 142
6.4.3 液体中颗粒的分散与凝聚 147
参考文献 151
7 颗粒的机械力化学 153
7.1 机械力化学的概念 153
7.2 机械力诱发矿物结构的变化 153
7.2.1 晶体矿物的结构变化 153
7.2.2 非晶体矿物结构的变化 161
7.3 物理化学性质的变化 161
7.3.1 分散度 161
7.3.2 溶解度和溶解速率 162
7.3.3 密度 165
7.3.4 电性 166
7.3.5 颗粒表面的吸附能力 167
7.3.6 离子交换和置换能力 169
7.3.7 表面自由能 170
7.4 机械力化学反应 170
7.4.1 断裂形变伴随的化学现象 171
7.4.2 机械力化学分解反应 172
7.4.3 相间机械化学反应 173
参考文献 176
8 颗粒力学 178
8.1 概述 178
8.2 颗粒接触点上的间力 178
8.2.1 固体表面间的摩擦力 178
8.2.2 颗粒间的内聚力 178
8.3 颗粒体的摩擦角特性 180
8.3.1 内摩擦角 180
8.3.2 安息角 181
8.3.3 壁摩擦角和滑动摩擦角 182
8.3.4 运动角 182
8.3.5 空隙率对颗粒体角特性的影响 183
8.4 颗粒体的剪切强度和剪切试验 185
8.5 颗粒体的抗拉强度 188
8.5.1 颗粒体抗拉强度的测量 188
8.5.2 抗拉强度分析 191
8.6 颗粒体的压制 193
8.6.1 颗粒体的压制机理 193
8.6.2 颗粒体容积随压制压力的变化 194
8.6.3 压制状态下颗粒体的密度分布 196
参考文献 197
9 颗粒与流体混合物的流动 199
9.1 颗粒在流体中运动的基本概念 199
9.1.1 微细颗粒在流体中的扩散 199
9.1.2 流体对颗粒运动的阻力 203
9.1.3 颗粒的沉降速度 204
9.2 颗粒悬浮液的流变学 209
9.2.1 牛顿流体和粘度 209
9.2.2 非牛顿流体按流变特点的分类 209
9.2.3 与时间无关的非牛顿流体 210
9.2.4 与时间有关的非牛顿流体 212
9.2.5 流变特性测量和数据解析 212
9.3 颗粒与流体混合物管道流动的基本概念 214
9.3.1 颗粒物料管道输送概述 214
9.3.2 机械能量平衡和压力降的关系 216
9.3.3 流动型态和转变速度 217
9.4 水平管流动流型的转变速度 218
9.4.1 固-液混合物不对称悬浮流速V？2 219
9.4.2 固-气混合物不对称悬浮流速V？2 220
9.5 水平管流动中的压力降 220
9.5.1 压降的一般表达式 220
9.5.2 对称悬浮流动的压降(V？>Vml) 222
9.5.3 不对称悬浮流动的压降(m2<Vm<Vm1) 223
9.6 非牛顿流体在圆管内的流动 225
9.6.1 过渡流速的确定 226
9.6.2 层流的摩阻损失 227
9.6.3 套流的摩阻损失 229
参考文献 232
10 颗粒的流态化 234
10.1 概述 234
10.2 气-固流化状态 234
10.2.1 气--固流化床的基本装置 234
10.2.2 气流通过床层的状态 235
10.3 流化床的似流体特性 236
10.4 流化床的基本参数 238
10.4.1 临界流化速度与终端流化速度 238
10.4.2 流化床的特征数 239
10.4.3 流化床的空隙率 240
10.4.4 流化床的压降 240
10.4.5 流化床的密度 241
10.5 流态化的分类与判别 244
10.5.1 流态化的分类 244
10.5.2 流化状态的判别 245
10.6 流化床中的气泡行为及不稳定现象 246
10.6.1 气-固流化床的物相组成 246
10.6.2 流化床中气泡的产生与合并 247
10.6.3 流化床中的几种不稳定现象 249
参考文献 251
应用篇 253
11 超细粉碎设备及工艺 253
11.1 概述 253
11.2 冲击式超细粉碎设备及工艺 253
11.2.1 高速机械冲击式磨机 253
11.2.2 气流磨 255
11.3 磨介运动式磨机 262
11.3.1 搅拌磨 262
11.3.2 振动磨 263
11.4 无磨介运动式磨机 265
11.4.1 雷蒙磨 266
11.4.2 胶体磨 266
11.4.3 高压辊磨机 267
11.4.4 行星磨 268
11.5 微细分级设备及工艺 269
11.5.1 概述 269
11.5.2 干式分级机 269
11.5.3 湿式分级机 271
11.6 超微粉碎与分级设备的选择及应用 273
11.6.1 工艺设备的选择 273
11.6.2 微细粒粉碎及分级设备的应用 273
11.7 助磨剂 276
11.7.1 概述 276
11.7.2 助磨剂的分类及应用 277
11.7.3 助磨剂的作用机理 279
参考文献 281
12 磁选新技术在细粒物料分离中的应用 283
12.1 概述 283
12.2 高梯度磁分离技术的原理 284
12.3 高梯度磁分离设备 286
12.3.1 周期式高梯度磁分离机 286
12.3.2 连续式高梯度磁分离机 287
12.3.3 高梯度磁分离机的发展 287
12.4 高梯度磁分离技术的应用 289
12.4.1 弱、顺磁性矿物的分选 289
12.4.2 钢铁工业用水的HGMS处理 289
12.4.3 电厂用水的处理 290
12.4.4 HGMS在化学工业中的应用 292
12.4.5 HGMS在医学方面的应用 292
12.5 磁絮凝分选法 293
12.5.1 强磁性矿物粒子的磁絮凝分选 293
12.5.2 弱磁性矿物微粒的磁絮凝分选 294
12.6 磁种分选法 298
12.6.1 磁种分选法基本原理 298
12.6.2 磁种的类型及其制备 300
12.6.3 磁种分选法的应用 301
参考文献 303
13 微细粒难选矿物及物料的分离技术 305
13.1 概述 305
13.2 选择性疏水聚团分选法 305
13.2.1 选择性疏水聚团分选的基本原理 305
13.2.2 选择性疏水聚团工艺的特点及应用 306
13.3 剪切絮凝浮选 309
13.4 载体浮选 311
13.5 双液分离分选法 314
13.6 特殊浮选 317
13.6.1 特殊浮选的基本原理 317
13.6.2 特殊浮选的应用 320
13.7 微生物冶金技术 323
13.7.1 微生物冶金技术在矿物工程中的应用 323
13.7.2 微生物在工业废水处理中的应用 327
参考文献 327
14 超纯煤的制选工艺 330
14.1 概述 330
14.2 化学深度脱灰法 330
14.2.1 氢氟酸法 330
14.2.2 常规酸碱法 332
14.2.3 熔融碱沥滤法(MCL) 338
14.2.4 化学煤 339
14.3 物理化学深度脱灰法 342
14.3.1 油团聚脱灰法 342
14.3.2 油团聚脱灰机理及工艺因素 346
14.4 两种深度脱灰法的对比 356
参考文献 357
15 流态化分离技术 359
15.1 概述 359
15.2 流态化分离的基本原理 360
15.2.1 提高干法选煤效果的有效途径 360
15.2.2 矿物颗粒在气-固流化床中的受力分析 361
15.3 流化状态的控制及实验研究方法 363
15.3.1 矿物分选对流化床的要求 363
15.3.2 流化床实验研究系统 364
15.4 高密度稳定流化床技术及静态分离 365
15.4.1 气-固两相流化床散式化的途径 365
15.4.2 分布器 365
15.4.3 加重质及混合技术 366
15.4.4 流化气速与压力的选择 368
15.4.5 流化床均匀稳定性测试 368
15.4.6 影响流化床的其它因素 370
15.4.7 流化床模型静态分离试验研究 371
15.5 流化床连续分选设备 372
15.5.1 流化床分选机研究设计概况 373
15.5.2 大型流化床的均匀稳定 377
15.5.3 连续分选的实现 379
15.5.4 流化床分选机工艺参数的合理选择 380
15.6 流化床选煤工艺系统及计算方法 381
15.6.1 流化床选煤工艺流程 381
15.6.2 流化床分选产品计算原则 384
15.6.3 介质系统计算原则 385
15.7 分选过程的动态稳定性与操作 386
15.7.1 分选过程动态稳定性分析 386
15.7.2 流化床选煤过程中的操作 388
15.7.3 流化床密度与床高的测控 388
15.8 评价与展望 391
15.8.1 50t/h流化床选煤系统的效果 391
15.8.2 评价 391
15.8.3 展望与发展 393
参考文献 394
16 高浓度水煤浆的制备 396
16.1 水煤浆的发展概况 396
16.2 水煤浆的特性及影响因素 397
16.2.1 流动性 397
16.2.2 稳定性 407
16.2.3 燃烧性 410
16.3 水煤浆的制备 412
16.3.1 煤种的选择 412
16.3.2 级配 414
16.3.3 添加剂 417
16.3.4 制备工艺 426
16.4 我国发展水煤浆的前景 430
参考文献 430
17 颗粒物料的脱水--固液分离技术 433
17.1 概述 433
17.2 固液分离过程及分离效率 433
17.2.1 固液分离过程 433
17.2.2 固液分离效率 434
17.3 颗粒物料脱水方法及流程分类 438
17.3.1 颗粒物料中水分的性质 438
17.3.2 脱水方法与脱水流程 438
17.4 聚沉和絮凝 439
17.4.1 聚沉和絮凝的作用效果 439
17.4.2 无机凝聚剂和絮凝剂 440
17.4.3 影响絮凝的因素 440
17.5 沉降浓缩 441
17.5.1 重力沉降浓缩的基本原理 442
17.5.2 重力沉降浓缩的新设备 443
17.5.3 离心沉降浓缩 445
17.6 过滤 448
17.6.1 概述 448
17.6.2 过滤理论 449
17.6.3 过滤机的分类及选择 450
17.6.4 新型过滤设备 452
17.7 电凝聚 电过滤 457
17.7.1 电凝聚 457
17.7.2 电过滤 458
17.8 助滤剂 460
17.8.1 表面活性剂型助滤剂及助滤机理 460
17.8.2 絮凝剂型助滤剂及助滤机理 462
17.8.3 固体颗粒型助滤剂 463
参考文献 464
18 矿物表面改性 465
18.1 概述 465
18.1.1 矿物表面改性的目的 465
18.1.2 表面改性剂 465
18.2 偶联剂 466
18.2.1 硅烷偶联剂 466
18.2.2 钛酸酯偶联剂 471
18.2.3 铝酸酯偶联剂 475
18.3 其它矿物表面改性剂 478
18.3.1 表面活性剂改性剂 478
18.3.2 聚合物改性剂 479
18.3.3 无机物改性剂 480
18.4 矿物表面改性的方法与装置 481
18.4.1 矿物表面改性的方法 481
18.4.2 表面改性装置 484
18.5 表面改性效果的评定 486
18.5.1 润湿性 487
18.5.2 分散性 488
18.5.3 红外光谱(IR) 489
18.5.4 X光衍射 490
18.5.5 热分析 490
18.5.6 表面分析新技术 491
参考文献 493