!材料工程训练指导书(2009.4)

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1、材料工程训练指导书西南科技大学材料科学与工程学院材料基础中心实验室1实验一、矿物易磨性对比实验一、实验目的1.了解利用球磨机进行物料粉磨的工作原理以及球磨机的结构；2.掌握球磨机的操作方法，并能够独立使用球磨机；3.掌握筛分法测定粉体粒度分布的基本方法和原理；4.掌握勃式比表面积测试方法；5.多种物料易磨性对比。二、实验原理物料的易磨性是表示物料被粉磨的难易程度的一种物理性质。物料的易磨性与物料的强度、硬度、密度、结构的均匀性、含水量、粘性、裂痕、表面形状等许多因素有关。物料的易磨性原来一般采用相对易磨系数来表示。国家标准GB9964—88

2、又规定了以粉磨功指数表示水泥原料的易磨性。因为易磨系数的测定比较简单，所以还有不少水泥企业及其他有关行业采用这种方法。将标准砂与被汹物料在同样的宙制设备中，磨制同样的时间。分别测定其比表面积，两种被粉磨物料的比表面积值之比即为物料的相对易磨系数。计算公式如下：Km=S0/Ss式中Km——物料的相对易磨系数；S0——被测物料经过粉磨t时间后的比表面积，m2／kg；Ss——标准砂经过粉磨t时间后的比表面积，m2／kg。磨机的工作原理：图为磨机的结构示意图。它有一个圆形筒体1，筒体两端装有端盖2，端盖的铀颈支承在轴承3上，电动机通过装在筒体上的齿

3、轮4使磨机回转。图1磨机简图1-筒体2-端盖3-轴承4-齿轮8在筒体内装有介质（球、棒）和被磨的物料。其总装入量为整个筒体容积的25～45％。当筒体回转时，在摩擦力和离心力的作用下，介质被筒体衬板带动提升。当提升到某一高度后，由于介质本身受重力的作用，产生自由泻落或抛落，从而对筒体内的物料进行冲击、研磨和辗碎。物料达到粉磨要求后，便从筒体内排出。在湿磨时，物料顺水流出；干磨时，物料是靠抽风或自然排料方式排出。振动筛分机的基本原理：该机主要由传动、摆动、震动、夹紧机构及电器等部分所构成。电机通过传动片，传递给主轴，由主轴上的蜗轮带动偏心轴作回

4、转运动。亦有主轴上的蜗轮附带动凸轮轴做震击运动，从而使筛座具有回转及震击双重运动，以达到筛座上的筛具对物料进行分筛之目的。该机广泛用于轻重工业、地质冶金、化工建材、煤炭矿山、砂轮陶瓷、医药科研等行业的化验室试验室，是对物料颗粒分级筛选的理想设备。图2振筛机简图比表面积仪的基本原理：1.达西法则当流体（气体或液体）在秒内通过含有一定孔隙率、断面积为、长度为的粉体层时，其流量与压力降成正比，即这就是达西法则，式中的是流体的粘度系数，是与构成粉体层的颗粒大小、形状、充填层的空隙率等有关的常数，称为比透过度或透过度。柯增尼（kozeny）把粉体层当

5、作毛细管的集合体来考虑，用泊萧（poiseuille）法则将在粘性流动时的透过率导入规定的理论公式。卡曼（carman）研究了kozeny公式，发现关于各种粒状物质充填层的透过性的实验与理论很一致，并导出了粉体的比表面积与透过度的关系式：式中——重力加速度；——粉体层的孔隙率；——单位体积粉体的表面积，cm2/cm3；——柯增尼参数，与粉体层中流体通路的“扭曲”有关，一般定为5。由以上两式可得：8式中；对于一定的比表面积透气仪，仪器常数。上式称为柯增尼——卡曼公式，它是透过法的基本公式。式中是粉体的比表面积，是粉体的密度，是粉体试样的质量。

6、由于、、、、是与试样及测定装置有关的常数，所以，只要测定、及时间，就能求出试样的比表面积。2.测定方法透过法的装置根据透过的流体分为液体透过法和气体透过法，而目前使用最多的是采用气体（空气）透过法。该方法的种类很多，根据使用仪器不同分别有：俄罗斯托瓦洛夫式的T-3型透气仪，美国勃莱恩氏的勃氏透气仪(该装置由于透过粉体层的空气容积是固定的，故称为恒定容积式透过仪)，美国弗歇求式的平均粒度仪，英国的Lea-Nurse透过仪，日本荒川-水渡超微粉体测定仪，等等。其中，勃莱恩氏法在国际中较为通用，在国际交往中，水泥比表面积一般都采用勃莱恩(Blai

7、ne)数值。测试时先使试样粉体形成空隙率一定的粉体层，然后抽真空，使U形管压力计右边的液柱上升到一定的高度。关闭活塞后，外部空气通过粉体层使U形管压力计右边的液柱下降，测出液柱下降一定高度(即透过的空气容积一定)所需的时间，即可求出试样粉体的比表面积。图3Blaine透气仪示意图1－透气圆筒；2—活塞；3—接电磁泵；4—温度计；5—开关；6—平面镜；7—U形管压力计三、实验器材①实验小磨：试验球磨机(ф500mm×500mm)；②标准沙和几种矿物；③称量设备：最大称量5000g，精度1g；最大称量100g,精度0.001g；④破碎机：100

8、mm×60mm颚式破碎机；⑤水泥透气比表面积仪；⑥振动筛分机；⑦标准套筛。四、操作步骤〔1)取500一2000g标准砂，用试验球磨机将标准砂磨细，用比表面积仪测定磨后标准砂的比表