粒度測(cè)試的基本知識(shí)和基本方法

粒度測(cè)試是通過(guò)特定的儀器和方法對(duì)粉體粒度特性進(jìn)行表征的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)工作。粉體在我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)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(biāo)中，粒度分布是所有應(yīng)用領(lǐng)域中最受關(guān)注的一項(xiàng)指標(biāo)。所以客觀真實(shí)地反映粉體的粒度分布是一項(xiàng)非常重要的工作。下面就我具體講一下關(guān)于粒度測(cè)試方面的基知識(shí)和基本方法。 一、粒度測(cè)試的基本知識(shí) 1、顆粒：在一尺寸范圍內(nèi)具有特定形狀的幾何體。這里所說(shuō)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(jiǎn)單，但由于各種顆粒的形狀復(fù)雜，使得粒度分布的測(cè)試工作比想象的要復(fù)雜得多。因此要真正了解各種粒度測(cè)試技術(shù)所得出的測(cè)試結(jié)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(cè)試復(fù)雜的原因 由于顆粒的形狀多為不規(guī)則體，因此用一個(gè)數(shù)值去描述一個(gè)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(gè)火柴盒的尺寸，你可以得出這個(gè)火柴盒的尺寸是20×10×5mm。但你不能說(shuō)這個(gè)火柴盒是20mm或10mm或5mm，因?yàn)檫@幾個(gè)數(shù)值只是它大小尺寸的一個(gè)側(cè)面而不是它的整體。可見(jiàn)，用一個(gè)數(shù)值去直接描述一個(gè)火柴盒的大小都是不可能的，同樣，對(duì)于一個(gè)形狀極其復(fù)雜的顆粒來(lái)說(shuō)，用一個(gè)數(shù)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(gè)數(shù)值描述一個(gè)顆粒的大小？這是粒度測(cè)試的基本問(wèn)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?jǐn)?shù)。有區(qū)間分布和累計(jì)分布兩種形式。區(qū)間分布又稱為微分分布或頻率分布，它表示一系列粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量。累計(jì)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(qū)間分布、累計(jì)分布一一列出的方法。 ② 圖形法：在直角標(biāo)系中用直方圖和曲線等形式表示粒度分布的方法。 ③ 函數(shù)法：用數(shù)學(xué)函數(shù)表示粒度分布的方法。這種方法一般在理論研究時(shí)用。如著名的Rosin-Rammler分布就是函數(shù)分布。 7、粒徑和等效粒徑： 粒徑就是顆粒直徑。這概念是很簡(jiǎn)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(guān)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(méi)有直徑的，而組成粉體的顆粒又絕大多數(shù)不是圓球形的，而是各種各樣不規(guī)則形狀的，有片狀的、針狀的、多棱狀的等等。這些復(fù)雜形狀的顆粒從理論上講是不能直接用直徑這個(gè)概念來(lái)表示它的大小的。而在實(shí)際工作中直徑是描述一個(gè)顆粒大小的最直觀、最簡(jiǎn)單的一個(gè)量，我們又希望能用這樣的一個(gè)量來(lái)描述顆粒大小，所以在粒度測(cè)試的實(shí)踐中的我們引入了等效粒徑這個(gè)概念。 等效粒徑是指當(dāng)一個(gè)顆粒的某一物理特性與同質(zhì)的球形顆粒相同或相近時(shí)，我們就用該球形顆粒的直徑來(lái)代表這個(gè)實(shí)際顆粒的直徑。那么這個(gè)球形顆粒的粒徑就是該實(shí)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(shí)際顆粒體積相同的球的直徑。一般認(rèn)為激光法所測(cè)的直徑為等效體積徑。 ② 等效沉速?gòu)剑涸谙嗤瑮l件下與實(shí)際顆粒沉降速度相同的球的直徑。沉降法所測(cè)的粒徑為等效沉速?gòu)?，又叫Stokes徑。 ③ 等效電阻徑：在相同條件下與實(shí)際顆粒產(chǎn)生相同電阻效果的球形顆粒的直徑。庫(kù)爾特法所測(cè)的粒徑為等效電阻徑。 ④ 等效投進(jìn)面積徑：與實(shí)際顆粒投進(jìn)面積相同的球形顆粒的直徑。顯向鏡法和圖像法所測(cè)的粒徑大多是等效投影面積直徑。

8、表示粒度特性的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)： ① D50：一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)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(lái)表示粉體的平均粒度。 ② D97：一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布數(shù)達(dá)到97%時(shí)所對(duì)應(yīng)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(lái)表示粉體粗端的粒度指標(biāo)。 其它如D16、D90等參數(shù)的定義與物理意義與D97相似。 ③ 比表面積：?jiǎn)挝恢亓康念w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(guān)系，粒度越細(xì)，比表面積越大，但這種關(guān)系并不一定是正比關(guān)系。 9. 不同測(cè)試方法對(duì)結(jié)果的影響 如果我們?cè)陲@微鏡下觀察一些顆粒的時(shí)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(guò)測(cè)量很多顆粒的直徑來(lái)表示它們的大小。如果采用了一個(gè)顆粒的最大長(zhǎng)度作為該顆粒的直徑，則我們確實(shí)可以說(shuō)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(huì)得到關(guān)于顆粒體積的另一個(gè)結(jié)果。因此我們必須意識(shí)到，不同的表征方法將會(huì)測(cè)量一個(gè)顆粒的不同的特性（如最大長(zhǎng)度，最小長(zhǎng)度，體積，表面積等），而與另一種測(cè)量尺寸的方法得出的結(jié)果不同。圖4列出了對(duì)于一個(gè)單個(gè)顆粒可能存在的不同的等效結(jié)果。其實(shí)每一種結(jié)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(gè)火柴盒，你量的是長(zhǎng)度，我量的是寬度，從而得到不同的結(jié)果一樣。由此可見(jiàn)，只有使用相同的測(cè)量方法，我們才可能直接地比較粒度大小，這也意味著對(duì)于像砂粒一樣的顆粒，不能作為粒度標(biāo)準(zhǔn)。作為粒度標(biāo)準(zhǔn)的物質(zhì)必須是球狀的，以便于各種方法之間的比較。

關(guān)鍵詞： 粒度測(cè)試 等效粒徑