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2021-12-13 06:07:02
粒度測試的基本知識和基本方法
2021-12-13 06:07:02 來源: 網絡
粒度測試是通過特定的儀器和方法對粉體粒度特性進行表征的一項實驗工作。粉體在我們日常生活和工農業生產中的應用非常廣泛。如面粉、水泥、塑料、造紙、橡膠、陶瓷、藥品等等。在的不同應用領域中，對粉體特性的要求是各不相同的，在所有反映粉體特性的指標中，粒度分布是所有應用領域中最受關注的一項指標。所以客觀真實地反映粉體的粒度分布是一項非常重要的工作。下面就我具體講一下關于粒度測試方面的基知識和基本方法。 一、粒度測試的基本知識1、顆粒：在一尺寸范圍內具有特定形狀的幾何體。這里所說的一尺寸一般在毫米到納米之間，顆粒不僅指固體顆粒，還有霧滴、油珠等液體顆粒。顆粒的概念似乎很簡單，但由于各種顆粒的形狀復雜，使得粒度分布的測試工作比想象的要復雜得多。因此要真正了解各種粒度測試技術所得出的測試結果，明確顆粒的定義是很重要的。 2、粉休：由大量的不同尺寸的顆粒組成的顆粒群。 3、粒度：顆粒的大小叫做顆粒的粒度。 4、粒度測試復雜的原因 由于顆粒的形狀多為不規則體，因此用一個數值去描述一個三維幾何體的大小是不可能的。為了敘述方便，我們以火柴盒為例，如圖2。用一把直尺量一個火柴盒的尺寸，你可以得出這個火柴盒的尺寸是20×10×5mm。但你不能說這個火柴盒是20mm或10mm或5mm，因為這幾個數值只是它大小尺寸的一個側面而不是它的整體。可見，用一個數值去直接描述一個火柴盒的大小都是不可能的，同樣，對于一個形狀極其復雜的顆粒來說，用一個數值去直接描述它們的大小就更不可能了。那么，怎樣僅用一個數值描述一個顆粒的大小？這是粒度測試的基本問題。 5、粒度分布：用特定的儀器和方法反映出的不同粒徑顆粒占粉體總量的百分數。有區間分布和累計分布兩種形式。區間分布又稱為微分分布或頻率分布，它表示一系列粒徑區間中顆粒的百分含量。累計分布也叫積分分布，它表示小于或大于某粒徑顆粒的百分含量。 6、粒度分布的表示方法： ① 表格法：用表格的方法將粒徑區間分布、累計分布一一列出的方法。 ② 圖形法：在直角標系中用直方圖和曲線等形式表示粒度分布的方法。 ③ 函數法：用數學函數表示粒度分布的方法。這種方法一般在理論研究時用。如著名的Rosin-Rammler分布就是函數分布。 7、粒徑和等效粒徑： 粒徑就是顆粒直徑。這概念是很簡單明確的，那么什么是等效粒徑呢，粒徑和等效粒徑有什么關系呢？我們知道，只有圓球體才有直徑，其它形狀的幾何體是沒有直徑的，而組成粉體的顆粒又絕大多數不是圓球形的，而是各種各樣不規則形狀的，有片狀的、針狀的、多棱狀的等等。這些復雜形狀的顆粒從理論上講是不能直接用直徑這個概念來表示它的大小的。而在實際工作中直徑是描述一個顆粒大小的最直觀、最簡單的一個量，我們又希望能用這樣的一個量來描述顆粒大小，所以在粒度測試的實踐中的我們引入了等效粒徑這個概念。 等效粒徑是指當一個顆粒的某一物理特性與同質的球形顆粒相同或相近時，我們就用該球形顆粒的直徑來代表這個實際顆粒的直徑。那么這個球形顆粒的粒徑就是該實際顆粒的等效粒徑。等效粒徑具體有如下幾種： ① 等效體積徑：與實際顆粒體積相同的球的直徑。一般認為激光法所測的直徑為等效體積徑。 ② 等效沉速徑：在相同條件下與實際顆粒沉降速度相同的球的直徑。沉降法所測的粒徑為等效沉速徑，又叫Stokes徑。 ③ 等效電阻徑：在相同條件下與實際顆粒產生相同電阻效果的球形顆粒的直徑。庫爾特法所測的粒徑為等效電阻徑。 ④ 等效投進面積徑：與實際顆粒投進面積相同的球形顆粒的直徑。顯向鏡法和圖像法所測的粒徑大多是等效投影面積直徑。 8、表示粒度特性的幾個關鍵指標： ① D50：一個樣品的累計粒度分布百分數達到50%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%，D50也叫中位徑或中值粒徑。D50常用來表示粉體的平均粒度。 ② D97：一個樣品的累計粒度分布數達到97%時所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占97%。D97常用來表示粉體粗端的粒度指標。 其它如D16、D90等參數的定義與物理意義與D97相似。 ③ 比表面積：單位重量的顆粒的表面積之和。比表面積的單位為m2/kg或cm2/g。比表面積與粒度有一定的關系，粒度越細，比表面積越大，但這種關系并不一定是正比關系。 9. 不同測試方法對結果的影響 如果我們在顯微鏡下觀察一些顆粒的時候，我們可清楚地看到此顆粒的二維投影，并且我們可以通過測量很多顆粒的直徑來表示它們的大小。如果采用了一個顆粒的最大長度作為該顆粒的直徑，則我們確實可以說此顆粒是有著最大直徑的球體。同樣，如果我們采用最小直徑或其它某種量如Feret直徑，則我們就會得到關于顆粒體積的另一個結果。因此我們必須意識到，不同的表征方法將會測量一個顆粒的不同的特性（如最大長度，最小長度，體積，表面積等），而與另一種測量尺寸的方法得出的結果不同。圖4列出了對于一個單個顆粒可能存在的不同的等效結果。其實每一種結果都是正確的，差別僅在于它們分別表示該顆粒其中的某一特性。這就好像你我量同一個火柴盒，你量的是長度，我量的是寬度，從而得到不同的結果一樣。由此可見，只有使用相同的測量方法，我們才可能直接地比較粒度大小，這也意味著對于像砂粒一樣的顆粒，不能作為粒度標準。作為粒度標準的物質必須是球狀的，以便于各種方法之間的比較。
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