篩分粒度測(cè)試方法:
通常球體顆粒的粒度用直徑表示,立方體顆粒的粒度用邊長(zhǎng)表示。對(duì)不規(guī)則的礦物顆粒,可將與礦物顆粒有相同行為的某一球體直徑作為該顆粒的等效直徑。實(shí)驗(yàn)室常用的測(cè)定物料粒度組成的方法有篩析法、水析法和顯微鏡法。①篩析法,用于測(cè)定 250~0.038mm的物料粒度。實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)套篩的測(cè)定范圍為6~0.038mm;②水析法,以顆粒在水中的沉降速度確定顆粒的粒度,用于測(cè)定小于0.074mm物料的粒度;③顯微鏡法,能逐個(gè)測(cè)定顆粒的投影面積,以確定顆粒的粒度,光學(xué)顯微鏡的測(cè)定范圍為150~0.4μm,電子顯微鏡的測(cè)定下限粒度可達(dá)0.001μm或更小。
常用的粒度分析儀有激光粒度分析儀、超聲粒度分析儀、消光法光學(xué)沉積儀及X射線沉積儀等。
一、顯微圖象法:
顯微圖象法包括顯微鏡、CCD攝像頭(或數(shù)碼像機(jī))、圖形采集卡、計(jì)算機(jī)等部分組成。它的基本工作原理是將顯微鏡放大后的顆粒圖像通過CCD攝像頭和圖形采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中,由計(jì)算機(jī)對(duì)這些圖像進(jìn)行邊緣識(shí)別等處理,計(jì)算出每個(gè)顆粒的投影面積,根據(jù)等效投影面積原理得出每個(gè)顆粒的粒徑,再統(tǒng)計(jì)出所設(shè)定的粒徑區(qū)間的顆粒的數(shù)量,就可以得到粒度分布了。
由于這種方法單次所測(cè)到的顆粒個(gè)數(shù)較少,對(duì)同一個(gè)樣品可以通過更換視場(chǎng)的方法進(jìn)行多次測(cè)量來(lái)提高測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性。除了進(jìn)行粒度測(cè)試之外,顯微圖象法還常用來(lái)觀察和測(cè)試顆粒的形貌。
二、其它顆粒度測(cè)試方法:
除了上述幾種粒度測(cè)試方法以外,目前在生產(chǎn)和研究領(lǐng)域還常用刮板法、沉降瓶法、透氣法、超聲波法和動(dòng)態(tài)光散射法等。
(1) 刮板法:把樣品刮到一個(gè)平板的表面上,觀察粗糙度,以此來(lái)評(píng)價(jià)樣品的粒度是否合格。此法是涂料行業(yè)采用的一種方法。是一個(gè)定性的粒度測(cè)試方法。
(2) 沉降瓶法:它的原理與前后講的沉降法原理大致相同。測(cè)試過程是首先將一定量的樣品與液體在500ml或1000l的量筒里配制成懸浮液,充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕〕鲆欢?如20ml)作為樣品的總重量,然后根據(jù)Stokes定律計(jì)算好每種顆粒沉降時(shí)間,在固定的時(shí)刻分別放出相同量的懸浮液,來(lái)代表該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的粒徑。將每個(gè)時(shí)刻得到的懸浮液烘干、稱重后就可以計(jì)算出粒度分布了。此法目前在磨料和河流泥沙等行業(yè)還有應(yīng)用。
(3) 透氣法:透氣法也叫弗氏法。先將樣品裝到一個(gè)金屬管里并壓實(shí),將這個(gè)金屬管安裝到一個(gè)氣路里形成一個(gè)閉環(huán)氣路。當(dāng)氣路中的氣體流動(dòng)時(shí),氣體將從顆粒的縫隙中穿過。如果樣品較粗,顆粒之間的縫隙就大,氣體流邊所受的阻礙就小;樣品較細(xì),顆粒之間的縫隙就小,氣體流動(dòng)所受的阻礙就大。透氣法就是根據(jù)這樣一個(gè)原理來(lái)測(cè)試粒度的。這種方法只能得到一個(gè)平均粒度值,不能測(cè)量粒度分布。這種方法主要用在磁性材料行業(yè)。
(4) 超聲波法:通過不同粒徑顆粒對(duì)超聲波產(chǎn)生不同的影響的原理來(lái)測(cè)量粒度分布的一種方法。它可以直接測(cè)試固液比達(dá)到70%的高濃度漿料。這種方法是一種新的技術(shù),目前國(guó)內(nèi)外都有人進(jìn)行研究,據(jù)說(shuō)國(guó)外已經(jīng)有了儀器,國(guó)內(nèi)目前還沒有。
(5) 動(dòng)態(tài)光散射法:前面所講的激光散射法可以理解為靜態(tài)光散射法。當(dāng)顆粒小到一定的程度時(shí),顆粒在液體中受布朗運(yùn)動(dòng)的影響,呈一種隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),其運(yùn)動(dòng)距離與運(yùn)動(dòng)速度與顆粒的大小有關(guān)。通過相關(guān)技術(shù)來(lái)識(shí)別這些顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),就可以得到粒度分布了。動(dòng)態(tài)光散射法,主要用來(lái)測(cè)量納米材料的粒度分布。國(guó)外已有現(xiàn)成的儀器,國(guó)內(nèi)目前還沒有。
用目數(shù)來(lái)恒量粉體的顆粒大小是不恰當(dāng)?shù)模_的做法應(yīng)該是用粒徑(D50,D97)來(lái)表示顆粒大小,用目數(shù)折算最大粒徑。如果大家看過日本關(guān)于磨料的標(biāo)準(zhǔn)JIS標(biāo)準(zhǔn),就會(huì)覺得非常科學(xué)。他們的每個(gè)號(hào)的磨料均給出了D3,D50,D97的要求,而且用不同原理的粒度測(cè)定儀時(shí)的數(shù)據(jù)是不同的。其中的要求是非常嚴(yán)格的。
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。
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。
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:在直角坐標(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。