在整個(gè)自然界中，人們可以看到固體物質(zhì)大多以細(xì)小顆粒存在：土壤、沙、塵埃。人們食用的糧食、糖、鹽、味精以及奶粉、咖啡也為顆粒。工業(yè)制品如煤炭、水泥、催化劑、顏料、炸藥等均為顆粒產(chǎn)品。其他如粉末冶金陶瓷、電磁材料、火箭燃料以及其他高技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)品的生產(chǎn)中，均與顆粒技術(shù)有關(guān)。
密集的顆粒散料，具有固體的力學(xué)特性。在運(yùn)動(dòng)時(shí)遵循獨(dú)有的規(guī)律。若彌散于氣體或液體中，顆粒與周圍的流體不但在運(yùn)動(dòng)上相關(guān)，且在冷卻、加熱以及溶解、凝聚或化學(xué)反應(yīng)方面，也多少可以預(yù)測(cè)。顆粒的運(yùn)動(dòng)和換熱、反應(yīng)行為，又取決于其粒度的大小和形狀。各種顆粒的制備、粒徑的控制、顆粒制備方法及設(shè)備的研究，對(duì)這些問題的研究就組成一門學(xué)問一顆粒學(xué)。
顆粒學(xué)是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科，由于其跨學(xué)科的概括性，可看做是一門高于一般工程技術(shù)的工程學(xué)科，與若干基礎(chǔ)科學(xué)相毗鄰。另一方面，顆粒學(xué)有直接可供現(xiàn)有工藝技術(shù)應(yīng)斥的側(cè)面，立即在生產(chǎn)中產(chǎn)生效益。
我國(guó)的顆粒學(xué)研究起步較晚，與世界水平相比，還存在一定的差距，要靠科技人員的加倍努力，學(xué)習(xí)國(guó)外先經(jīng)驗(yàn)，開展顆粒學(xué)研究，將顆粒學(xué)的研究成果應(yīng)用到工業(yè)中去，從而促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展。
表1-2整體和單位特性試驗(yàn)
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基本特性測(cè)定 |
顆粒特性測(cè)定 |
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整體密度 |
磨蝕 |
流動(dòng)性 |
濕含量 |
顆粒大小的分布 |
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夯粒密度 |
硬度 |
沖氣特性 |
化學(xué)組成 |
顆粒形狀和結(jié)構(gòu)類別 |
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顆粒密度 |
抗裂性 |
流化特性 |
電特性 |
比表面積 |
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壓縮性 |
剪切強(qiáng)度 |
滲透性 |
熱特性 |
總表面積 |
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空隙率 |
拉伸強(qiáng)度 |
成塵性 |
光學(xué)特性 |
空隙大小的分布 |
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休止角 |
內(nèi)聚力 |
爆炸性 |
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表面組成 |
從一般顆粒加工的流程可以看出顆粒生產(chǎn)的全過程，其最終產(chǎn)品后處理的各種加工過程中常常會(huì)遇到顆粒的流動(dòng)性、凝聚、黏結(jié)、磨耗、離析等問題。表1-1可更清楚地看到某些舊工過程與顆粒特性的關(guān)系，表1-2引出了一部分表征顆粒特性的試驗(yàn)。
在短短幾十年的使用期間，顆粒大小從丸、大晶體和顆粒到幾乎與分子差不多大的勿料。其特性從取決于牛頓第二定律的質(zhì)量和慣性，發(fā)展到取決于表面化學(xué)性質(zhì)。一些乏雜的顆粒產(chǎn)品要求生產(chǎn)多層、包覆、包膠甚至要求有控釋功能，這就更需要顆粒技術(shù)向發(fā)展。化肥生產(chǎn)中，氮、磷、鉀以及各種復(fù)合肥料都與顆粒技術(shù)有關(guān)。尿素噴霧造粒采用大型造粒塔，一直沿用至今。磷礦的粉碎及研磨，對(duì)礦粉的粒度及其分布要求很嚴(yán)格。磷肥和鉀肥的結(jié)晶及過濾一直是液同分離的豐要課題，顆粒的均勻性和流動(dòng)性足其核心同題之一。采用小顆粒噴灑的農(nóng)藥町滿足劑量小、毒性大的要求。顆粒的粒度直接影響了涂料的光學(xué)特性，包括其著色力、遮蓋力和色度等；顆粒的粒度還對(duì)農(nóng)藥的藥效、活性物質(zhì)的釋放速率有直接影響。由此可見，顆粒技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的影響，也正是由于生產(chǎn)發(fā)展的需要，促使了新興學(xué)科一一顆粒學(xué)的發(fā)展。各行所需顆粒尺寸見表1-3。
表1-3各行業(yè)所需顆粒尺寸
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粒徑/μm |
類別 |
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105 |
丸狀產(chǎn)品、結(jié)晶工業(yè)化學(xué)藥品、冷凍干燥咖啡、食品、顆粒化肥、除草劑、殺菌劑 |
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104 |
結(jié)晶化學(xué)藥品、洗滌劑、顆粒糖 |
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103 |
噴霧干燥食品 |
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102 |
粉體化學(xué)藥品、粉糖、化妝品、面粉 |
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101 |
調(diào)色劑、粉末金屬、陶瓷、電泳材料 |
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100 |
感光乳劑（照相乳劑）、磁性或其他顏料、炸藥、涂料、紙張用填充物 |
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10-1 |
膠乳 |
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10-2 |
二氧化硅、金屬催化劑、炭黑、橡膠和塑料用填充物 |
