粒度測試的基本概念和基本知識

1、粒度測試的基本概念和基本知識1. 什么是顆粒？ 顆粒是具有一定尺寸和形狀的微小的物體，是組成粉體的基本單元。它宏觀很小，但微觀卻包含大量的分子、原子。2. 什么叫粒度？ 顆粒的大小稱為顆粒的粒度。3. 什么叫粒度分布？ 不同粒徑的顆粒分別占粉體總量的百分比叫做粒度分布。 4. 常見的粒度分布的表示方法？ 表格法：用列表的方式表示粒徑所對應的百分比含量。通常有區(qū)間分布和累計分布。 圖形法：用直方圖和曲線等圖形方式表示粒度分布的方法。5. 什么是粒徑？ 顆粒的直徑叫做粒徑，一般以微米或納米為單位來表示粒徑大小。6. 什么是等效粒徑？ 當一個顆粒的某一物理特性與同質球形顆粒相同或相近時，我們就用該球

2、形顆粒的直徑來代表這個實際顆粒的直徑。根據(jù)不同的測量方法，等效粒徑可具體分為下列幾種： 等效體積徑：即與所測顆粒具有相同體積的同質球形顆粒的直徑。激光法所測粒徑一般認為是等效體積徑。 等效沉速粒徑：即與所測顆粒具有相同沉降速度的同質球形顆粒的直徑。重力沉降法、離心沉降法所測的粒徑為等效沉速粒徑，也叫Stokes徑。 等效電阻徑：即在一定條件下與所測顆粒具有相同電阻的同質球形顆粒的直徑。庫爾特法所測的粒徑就是等效電阻粒徑。 等效投影面積徑：即與所測顆粒具有相同的投影面積的球形顆粒的直徑。圖像法所測的粒徑即為等效投影面積直徑。7. 為什么要用等效粒徑概念？ 由于實際顆粒的形狀通常為非球形的，因此難

3、以直接用粒徑這個值來表示其大小，而直徑又是描述一個幾何體大小的最簡單的一個量，于是采用等效粒徑的概念。簡單地說，粒徑就是顆粒的直徑。從幾何學常識我們知道，只有圓球形的幾何體才有直徑，其他形狀的幾何體并沒有直徑，如多角形、多棱形、棒形、片形等不規(guī)則形狀的顆粒是不存在真實直徑的。但是，由于粒徑是描述顆粒大小的所有概念中最簡單、直觀、容易量化的一個量，所以在實際的粒度分布測量過程中，人們還都 是用粒徑來描述顆粒大小的。一方面不規(guī)則形狀并不存在真實的直徑，另一方面又用粒徑這個概念來表示它的大小，這似乎是矛盾的。其實，在粒度分布測量過程中所說的粒徑并非顆粒的真實直徑，而是虛擬的“等效直徑”。等效直徑是當

4、被測顆粒的某一物理特性與某一直徑的同質球體最相近時，就把該球體的直徑作為被測顆粒的等效直徑。就是說大多數(shù)情況下粒度儀所測的粒徑是一種等效意義上的粒徑。 不同原理的粒度儀器依據(jù)不同的顆粒特性做等效對比。如沉降式粒度儀是依據(jù)顆粒的沉降速度作等效對比，所測的粒徑為等效沉速徑，即用與被測顆粒具有相同沉降速度的同質球形顆粒的直徑來代表實際顆粒的大小。激光粒度儀是利用顆粒對激光的散射特性作等效對比，所測出的等效粒徑為等效散射粒徑，即用與實際被測顆粒具有相同散射效果的球形顆粒的直徑來代表這個實際顆粒的大小。當被測顆粒為球形時，其等效粒徑就是它的實際直徑。8. 平均徑、D50、最頻粒徑 定義這三個術語是很重要

5、的，它們在統(tǒng)計及粒度分析中常常被用到。 平均徑： 表示顆粒平均大小的數(shù)據(jù)。有很多不同的平均值的算法，如D4，3等。根據(jù)不同的儀器所測量的粒度分布，平均粒徑分、體積平均徑、面積平均徑、長度平均徑、數(shù)量平均徑等。 D50： 也叫中位徑或中值粒徑，這是一個表示粒度大小的典型值，該值準確地將總體劃分為二等份，也就是說有50%的顆粒超過此值，有50%的顆粒低于此值。如果一個樣品的D50=5m，說明在組成該樣品的所有粒徑的顆粒中，大于5m的顆粒占50，小于5m的顆粒也占50。 最頻粒徑： 是頻率分布曲線的最高點對應的粒徑值。設想這是一般的分布或高斯分布。則平均值，中值和最頻值將恰好處在同一位置，如下圖。但

6、是，如果這種分布是雙峰分布，則平均直徑幾乎恰恰在這兩個峰的中間。實際上并不存在具有該粒度的顆粒。中值直徑將位于偏向兩個分布中的較高的那個分布1%，因為這是把分布精確地分成二等份的點。最頻值將位于最高曲線頂部對應的粒徑。由此可見，平均值、中值和最頻值有時是相同的，有時是不同的，這取決于樣品的粒度分布的形態(tài)。 D4,3是體積或質量動量平均值。 DV,0.5是體積(v)中值直徑，有時表示為D50或D0.5 D3,2是表面積動量平均值。 9. 什么叫D97？它的作用是什么？ D97是指累計分布百分數(shù)達到97時對應的粒徑值。它通常被用來表示粉體粗端粒度指標，是粉體生產和應用中一個被重點關注的指標。10.

7、 常用的粒度測試方法有哪些？ 常用的粒度測試方法有篩分法、顯微鏡（圖象）法、重力沉降法、離心沉降法、庫爾特（電阻）法、激光衍射/散射法、電鏡法、超聲波法、透氣法等。22. 顆?！熬蹐F”的原因是什么？ 顆?！熬蹐F”是指多個顆粒粘附到一起成為“團?！钡默F(xiàn)象?！熬蹐F”的主要原因是顆粒所帶的電荷、水份、范德華力等表面能相互作用的結果。顆粒越細，其表面能越大，“聚團”的機會就越多。23. 粒度分布測試時為什么要進行分散？ 在通常情況下，粒度分布測試就是要得到顆粒在單體狀態(tài)下的分布狀態(tài)，而粉體中的顆粒常常有“聚團”現(xiàn)象，因此要進行分散處理。24. 那些方法粒度測試需要分散，那些方法不需要分散？ 在粒度測試

8、時需要對樣品進行分散的方法有激光法、沉降法、篩分法、電阻法、圖像法等。在粒度測試中不需要對樣品進行分散的方法有費氏法（測平均粒度）、超聲波法、X射線小角散射法等。25. 分散的基本方法 為使顆粒處于單體狀態(tài)，在進行粒度測試前要對樣品進行分散處理。濕法粒度測試的分散方法有潤濕、攪拌、超聲波、分散劑等，這些方法往往同時使用。干法粒度測試的分散方法是顆粒在高速運動中自身的旋轉、顆粒之間的碰撞、顆粒與器壁之間的碰撞等。26. 什么是粒度測試的介質？ 粒度測試通常是將樣品置于某種液體或氣體中，形成一定濃度的均勻懸浮混合流體，這種均勻懸浮混合流體通過測試窗口時就可以進行粒度測試了。這里所用的液體或氣體是起

9、媒介作用的物質，稱為介質。27. 介質的作用是什么？ 介質的作用有兩個，一是媒介作用，就是作為樣品均勻分散的載體；二是分散作用，就促使“聚團”的顆粒分離成單體顆粒。28. 粒度測試對介質的要求是什么？1) 純凈2) 不與顆粒發(fā)生物理、化學反應3) 與顆粒具有良好的親和性，即對顆粒表面具有良好的潤濕作用4) 使顆粒具有適當?shù)某两禒顟B(tài)。 29. 常用的介質有哪些？ 粒度測試最常用的液體介質是水，此外常用的介質還有水和甘油混合液、乙醇和甘油混合液、乙醇、汽油、煤油、空氣、氮氣等。30. 什么叫分散劑，常用的分散劑有哪些？ 分散劑是指加入到水中的能使水的表面張力顯著降低，從而使顆粒表面得到良好潤濕的物

10、質。常用的分散劑有六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、聚丙烯酸鈉、洗滌劑等。31. 分散劑的用法與用量 分散劑應在測試前先按一定比例與水混合并使之完全溶解。分散劑與水的比例為0.2-0.5之間。32. 分散劑的作用是什么？ 分散劑的作用有兩個，一是加快“團粒”分解速度，縮短分散時間，二是延緩顆粒再次團聚的時間，保持顆粒長時間處于分散狀態(tài)。61. 激光粒度測試原理 激光粒度儀一般是由激光器、富氏透鏡、光電接收器陣列、信號轉換與傳輸系統(tǒng)、樣品分散系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。激光器發(fā)出的激光束，經濾波、擴束、準值后變成一束平行光，在該平行光束沒有照射到顆粒的情況下，光束經過富氏透鏡后將匯聚到焦點上。如圖下圖所示：

11、當通過某種特定的方式把顆粒均勻地放置到平行光束中時，激光將發(fā)生衍射和散射現(xiàn)象，一部分光將與光軸成一定的角度向外擴散。米氏散射理論證明，大顆粒引發(fā)的散射光與光軸之間的散射角小，小顆粒引發(fā)的散射光與光軸之間的散射角大。這些不同角度的散射光通過富氏透鏡后匯聚到焦平面上將形成半徑不同明暗交替的光環(huán)，不同半徑上光環(huán)都代表著粒度和含量信息。這樣在焦平面的不同半徑上上安裝一系列光的電接收器，將光信號轉換成電信號并傳輸?shù)接嬎銠C中，再用專用軟件進行分析和識別這些信號，就可以得出粒度分布了。62. SOP含義是什么？ SOP是英文Standard Operation program的縮寫，它的含義就是“標準化操作規(guī)程”。具備這種功能的儀器的所有操作過程都是在電腦控制下自動完成。63. 具備SOP功能的激光粒度儀有那些優(yōu)點？ 具備SOP功能的激光粒度儀的優(yōu)點有兩個，一是使操作和培訓簡便，只要進行簡單的操作就可以得到準確的測試結果。二保證了測試條件完全一致，是保證測試結果準確可靠。64. 自動對中系統(tǒng)在激光粒度儀中的作用是什么？ 自動對中系統(tǒng)在激光粒度儀中的作用是隨時保證探測器的中心點與富氏透鏡的焦點重合，從而探測器有效接收所有角