粒分析和測量學習教案

1、粒分析粒分析(fnx)和測量和測量第一頁，共41頁。第1頁/共41頁第二頁，共41頁。顆粒顆粒群第2頁/共41頁第三頁，共41頁。直徑(zhjng)D直徑(zhjng)D、高度H？粒度(l d)第3頁/共41頁第四頁，共41頁。二、粒度分布是指顆粒群以一定的粒度范圍按大小順序分為若干級別(jbi)（粒級），各級別(jbi)粒子占顆粒群總量的百分數(shù)。通常采用簡單的表格、繪圖、函數(shù)形勢表示粒度的分布。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。第4頁/共41頁第五頁，共41頁。1. 直方圖2. 直方圖是最常用(chn

2、yn)的粒度組分圖件，它是由一系列相鄰的長方塊構(gòu)成的。各長方形的底邊可等長，也可不等長。其長度代表粒度區(qū)間；長方形的高代表每種粒度區(qū)間占顆?？偭堪俜直取?. 過去橫坐標一般用對數(shù)標度，現(xiàn)在應用更廣的是值標度和顆粒的粒徑；縱坐標是算數(shù)百分坐標。4. 這種圖的優(yōu)點是能一目了然地表現(xiàn)出樣品的粒度變化和各粒級的百分含量。第5頁/共41頁第六頁，共41頁。2.頻率曲線將直方圖上各方塊的頂邊中點連接起來，繪制成一條圓滑曲線，這就是頻率曲線圖。與直方圖類似，頻率曲線也表示了樣品的粒度分布。因頻率曲線圖形簡單、直觀，因此應用的更廣。通常把直方圖中突出(tch)于周圍方塊之上的高方塊或頻率曲線中的高點稱作峰（亦

3、稱眾數(shù)，mode）。如果樣品中只有一個峰，叫作單峰；若有兩個或兩個以上的峰則為雙峰或多峰。第6頁/共41頁第七頁，共41頁。3第7頁/共41頁第八頁，共41頁。篩下累積(lij)：按粒徑從小到大進行累積(lij)。所得到的累積(lij)分布表示小于某一粒徑的顆粒數(shù)(或顆粒質(zhì)量)的百分數(shù).篩上累積(lij)：從大到小進行累積(lij)。所得到的累積(lij)分布表示大于某一粒徑的顆粒數(shù)(或顆粒質(zhì)量)的百分數(shù)。第8頁/共41頁第九頁，共41頁。第9頁/共41頁第十頁，共41頁。篩下累積第10頁/共41頁第十一頁，共41頁。粒度參數(shù)是以一定的數(shù)值定量地表示物質(zhì)的粒度特征。常用的粒度參數(shù)包括：平均粒度

4、、分選系數(shù)、偏度、峰度。1、平均粒徑（Mz）和中值（Md）（1）中值（Md）：是指累積曲線上顆粒含量為50%處對應的粒徑，用毫米（或值）表示。中值的含意是指它在粒度上居于(jy)樣品的中央，有一半重量的顆粒大于它，另有一半小于它。第11頁/共41頁第十二頁，共41頁。 （2）平均(pngjn)粒徑（Mz）： 16、50和84分別代表累積曲線上百分含量為16%、50%、84%三處的粒徑（值）。 平均粒徑和中值的意義： 代表粒度分布的集中趨勢，即物質(zhì)的粒度一般是趨向于圍繞(wiro)著一個平均的數(shù)值分布，這個數(shù)值就是平均粒徑或中值或眾數(shù)。 第12頁/共41頁第十三頁，共41頁。 2、標準偏差和分選

5、系數(shù)： 標準偏差和分選系數(shù)是用來表示顆粒大小均勻(jnyn)程度的參數(shù)。 （1）分選系數(shù)（SO）： 式中P25和P75分別代表累積曲線上顆粒含量25%和75%處所對應的顆粒直徑。 當顆粒分選很好時，P25和P75兩值很靠近，所以SO值就接近于1；相反，SO值越大則說明分選性越差。 根據(jù)SO值可以劃分分選等級(dngj)：SO=12.5，分選好；SO=2.54.0，分選中等；SO4.0，分選差。 第13頁/共41頁第十四頁，共41頁。 （2）標準偏差（1） 用標準偏差確定(qudng)的六個分選級別： 10.35，分選極好； 1=0.350.50，分選好； 1=0.500.71，分選較好；1=0

6、.711.00，分選中等； 1=1.002.00，分選較差；1=2.004.00，分選差； 14.00，分選極差。第14頁/共41頁第十五頁，共41頁。 3、偏度（SK1） 偏度是用來表示頻率曲線對稱性的參數(shù)，實質(zhì)上反映粒度分布(fnb)的不對稱程度的。 第15頁/共41頁第十六頁，共41頁。頻率曲線按其對稱形態(tài)(xngti)特征可分為三類： 第16頁/共41頁第十七頁，共41頁。（1）正態(tài)： 峰兩側(cè)粗細粒徑的百分比含量互相對應地減少，形成以峰為對稱軸的對稱曲線。此時中值、平均粒徑和眾數(shù)三者為同一數(shù)值，說明樣品分選好。 SK1=0 （2）正偏態(tài)： 曲線形態(tài)(xngti)不對稱，峰偏向粗粒度一側(cè)

7、，細粒一側(cè)有一低的尾部，說明樣品以粗組分為主，分選性變差 。SK10 （3）負偏態(tài)： 曲線形態(tài)(xngti)不對稱，峰偏向細粒度一側(cè)，粗粒一側(cè)有一低的尾部，說明樣品以細組分為主，分選性變差。SK10。 第17頁/共41頁第十八頁，共41頁。 偏度的分級(fn j)：SK1=10.3，很負偏；SK1=0.30.1，負偏； SK1=0.10.1，近對稱； SK1=0.10.3，正偏；SK1=0.31，很正偏；第18頁/共41頁第十九頁，共41頁。 4、峰度（KG）： 峰度是用來衡量粒度頻率曲線尖銳程度的參數(shù)。峰度值一般是用頻率曲線尾部展開度與中部展開度之比來表示(biosh)的，其公式為： 在對稱

8、正態(tài)曲線中，95與5之間粒度間距（尾部展開(zhn ki)度）是75與25之間粒度間距（中部展開(zhn ki)度）的2.44倍，因此正態(tài)粒度分布的KG =1。 第19頁/共41頁第二十頁，共41頁。 是和正態(tài)頻率曲線相比時，曲線的尖銳或鈍圓程度 第20頁/共41頁第二十一頁，共41頁。峰值的等級界限：值越大峰越尖，越小越平KG0.67，很平坦；KG =0.670.90，平坦；KG =0.901.11，中等（正態(tài)）；KG =1.111.56，尖銳(jinru)；KG =1.563.00，很尖銳(jinru)； KG3.00，非常尖銳(jinru)。 第21頁/共41頁第二十二頁，共41頁。第2

9、2頁/共41頁第二十三頁，共41頁。第23頁/共41頁第二十四頁，共41頁。1.篩分法篩分分析法是讓試樣通過一系列不同篩孔的標準篩或非標準篩，將其分離成若干個粒級。分別稱重，求得以質(zhì)量百分數(shù)表示的粒度分布。篩分法適用于約100mm至40m之間的粒度測量。由于各國采用的標準不同，所以有各種各樣的標準篩。單位長度的篩面上所具有的篩孔數(shù)稱為網(wǎng)目數(shù)，簡稱網(wǎng)目。有的標準篩的網(wǎng)目是指每英寸長度上的篩孔數(shù)。我國主要應用(yngyng)上海標準篩和美國泰勒篩。適用于40m以上的粉體。第24頁/共41頁第二十五頁，共41頁。第25頁/共41頁第二十六頁，共41頁。2.顯微鏡采用定向徑方法(fngf)測量第26頁

10、/共41頁第二十七頁，共41頁。光學(gungxu)顯微鏡 0.25250m電子顯微鏡 0.0015m顯微鏡測定粒度(l d)要求統(tǒng)計顆粒的總數(shù)：粒度(l d)范圍寬的粉末10000以上粒度(l d)范圍窄的粉末1000 左右第27頁/共41頁第二十八頁，共41頁。第28頁/共41頁第二十九頁，共41頁。激光粒度儀的原理 激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強的方向性，所以在沒有阻礙的無限空間中激光將會照射到無窮遠的地方，并且(bngqi)在傳播過程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。 激光束在無阻礙(z i)狀態(tài)下的傳播示意圖 第29頁/共41頁第三十

11、頁，共41頁。米氏散射理論表明，當光束遇到顆粒阻擋時，一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象，散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個夾角，角的大小與顆粒的大小有關(guān)，顆粒越大，產(chǎn)生的散射光的角就越?。活w粒越小，產(chǎn)生的散射光的角就越大。即小角度(jiod)()的散射光是有大顆粒引起的；大角度(jiod)(1)的散射光是由小顆粒引起的。進一步研究表明，散射光的強度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣，測量不同角度(jiod)上的散射光的強度，就可以得到樣品的粒度分布了。 不同粒徑的顆粒(kl)產(chǎn)生不同角度的散射光第30頁/共41頁第三十一頁，共41頁。為了測量不同角度上的散射光的光強，需要運用光學手段對散射光進行處理。

12、在光束中的適當?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€富氏透鏡，在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測器，不同角度的散射光通過富氏透鏡照射到多元光電探測器上時，光信號將被轉(zhuǎn)換成電信號并傳輸?shù)诫娔X中，通過專用軟件對這些信號進行處理，準確地得到粒度(l d)分布。 激光(jgung)粒度儀原理示意圖 激光器激光束透鏡樣品池透鏡衍射光束未衍射光束光傳感器列陣中心傳感器粉末第31頁/共41頁第三十二頁，共41頁。缺點：結(jié)果受分布模型影響較大，儀器(yq)造價較高。激光(jgung)法優(yōu)缺點優(yōu)點：操作(cozu)簡便，測試速度快，測試范圍大，重復性和準確性好，可進行在線測量和干法測量。第32頁/共41頁第三十三頁，共41

13、頁。電傳感法是將被測顆粒分散在導電的電解質(zhì)溶液中，在該導電液中置一開有小孔的隔板，并將兩個電極分別于小孔兩側(cè)插人導電液中。在壓差作用下，顆粒隨導電液逐個地通過小孔。每個顆粒通過小孔時產(chǎn)生的電阻變化表現(xiàn)為一個與顆粒體積或直徑(zhjng)成正比的電壓脈沖。儀器對脈沖按其大小歸檔（顆粒體積或粒度的間隔），進行計數(shù)，因此可以給出顆粒體積或粒度（體積直徑(zhjng)）的個數(shù)分布。通常測量范圍約為0.51000m。4電傳(dinchun)感法庫爾特計數(shù)器第33頁/共41頁第三十四頁，共41頁。5.沉降(chnjing)法測量(cling)原理 在具有一定粘度的粉末懸濁液內(nèi)，大小不等的顆粒自由沉降時，其

14、速度是不同的，顆粒越大沉降速度越快。如果大小不同的顆粒從同一起點高度(god)同時沉降，經(jīng)過一定距離(時間)后，就能將粉末按粒度差別分開。第34頁/共41頁第三十五頁，共41頁。測量(cling)原理示意圖t=0t=t1t= t2t=t3光吸收率時間(shjin)t1t2t30第35頁/共41頁第三十六頁，共41頁。是光透過原理與沉降法相結(jié)合的一種粒度(ld)儀。根據(jù)光源不同，可細分為可見光、激光和X射線幾種類型；按力場不同又細分為重力場和離心力場兩類。當光束通過裝有懸浮液的測量容器時，一部分光被反射或吸收，一部分光到達光電傳感器，將光強轉(zhuǎn)變成電信號。透過光強與懸浮液的濃度或顆粒的投影面積有關(guān)

15、。另一方面，顆粒在力場中沉降，可用斯托克斯定律計算其粒徑大小，從而得到累積粒度(ld)分布。光透過(tuu)沉降粒度儀r:粒徑；v：顆粒的沉降速度；：樣品密度； ：介質(zhì)(jizh)密度；：戒指的粘滯系數(shù)第36頁/共41頁第三十七頁，共41頁。(1)重力場光透過沉降法其測量范圍在0.11000m。光源為：可見光、激光和X射線。顆粒的沉降速度與顆粒及懸浮液的密度有關(guān)(yugun)，當密度差大時沉降速度快，反之沉降速度慢。第37頁/共41頁第三十八頁，共41頁。在離心力場中，顆粒(kl)的沉降速度明顯提高，本法適合測量納米級顆粒(kl)?？蓽y量0.00730m的顆粒(kl)，若與重力場沉降相結(jié)合，則可將測量上限提高到1000m。 電動機計算機信號 轉(zhuǎn)換器光源控制器打印機 顯示器 鍵盤離心沉降式粒度(l d)儀結(jié)構(gòu)示意圖 (2)離心(lxn)光透過沉降法第38頁/共41頁第三十九頁，共41頁。第39頁/共41頁第四十頁，共41頁。6.氣體吸附法是測量和研究固體表面結(jié)構(gòu)(jigu)的重要方法之一，也可用來測量粉體的比表面