粒度分布的測試.ppt

1、概述 由于顆粒的形狀多為不規(guī)則體，因此用一個數(shù) 值去描述一個三維幾何體的大小是不可能的。 對于一個形狀極其復雜的顆粒來說，用一個 數(shù)值去直接描述它們的大小就更不可能了。那 么，怎樣僅用一個數(shù)值描述一個顆粒的大??？ 這是粒度測試的基本問題。 取樣方法,測試方法的種類 篩分法(sieving method) 顯微鏡法(microscopic method) 庫爾特計數(shù)法（coulter counter method） 沉降法（sedimentation method） 空氣透過法 氣體吸附法,課外: 粒度分布的測試,粒度分布的測試,粒度測量方法及其選擇,篩析法 讓粉體試樣通過一系列不同篩孔的標準篩

2、，將其分離成若干個粒級，分別稱重，求得以質量百分數(shù)表示的粒度分布。適用于0.02100mm之間的粒度分布。電沉積篩(微孔篩)可達0.005mm。,電沉積篩,絲網(wǎng)篩,將幾個篩子按篩孔大小的次序從上到下疊置起來，篩孔尺寸最大的放在最上面，篩孔尺寸最小的放在最下面，底下放一無孔的底盤。將稱量過的顆粒樣品放在上部篩子上，有規(guī)則地搖動一定時間，較小的顆粒通過各個篩的篩孔依次往下落。對各層篩網(wǎng)上的顆粒計量，即得篩分分析的基本數(shù)據(jù)。 篩析操作完成，應檢查各粒級的質量總和與取樣量的差值（損失），不應超過12%。,粒度測量方法及其選擇,篩析法 由于制造工藝的原因，出廠篩子篩孔尺寸難保一致；使用過程中變形導致篩孔

3、尺寸不準校準。 美國國家標準局建議出廠篩子用顯微鏡法校準，即依次測量510根金屬絲直徑，每次測量4次，取平均值。由單位長度上的金屬絲數(shù)算出篩孔尺寸。 使用過程中的篩子，用一種已知粒度分布的標準樣品對篩子定期檢查(玻璃球)；校驗過的篩子和工作篩對同一種粉體樣品進行篩析對比，然后修正。,粒度測量方法及其選擇,顯微鏡法 顯微鏡是唯一可以觀察和測量單個顆粒的方法，是測量粒度的最基本方法。標定其他方法。 光學顯微鏡：0.3200m； 透射電子顯微鏡：1nm5m； 掃描電子顯微鏡：10nm。 顯微鏡法測量的樣品量極少，取樣和制樣時，要保證樣品有充分的代表性和良好的分散性。,粒度測量方法及其選擇,顯微鏡法,

4、粒度測量方法及其選擇,光學顯微鏡取樣和制樣 取0.5g粉體試樣放在一塊玻璃板上，多次的四分法達到0.01g。 置于洗凈干燥的玻璃載片上，滴幾滴分散液，再用刮勺或玻璃棒揉研，使樣品分散，也可覆上另一載片后揉研。 分散液：蒸餾水、酒精、甲醇、丙酮、苯等揮發(fā)性液體；松節(jié)油、甘油、液體石蠟等粘性液體。,粒度測量方法及其選擇,透射顯微鏡取樣和制樣 取火棉膠在醋酸戊酯中的溶液(15%)12滴置于靜止的潔凈水面上，鋪展蒸干成支持膜；碳膜、缽膜和二氧化硅等用真空蒸鍍法制備； 將制好的支持膜托在200目方孔或圓孔銅絲網(wǎng)上備用。再將已分散有顆粒的玻璃載片翻轉過來，對著預制好的支持膜，用玻璃棒輕擊載片，使顆粒均勻落

5、到膜上制成樣品； 支持膜的材料和厚度(1020nm)應保證對電子束基本上是可穿透的，并具有足夠的強度。,粒度測量方法及其選擇,顯微鏡法 樣品制備后即可用顯微鏡一個一個測定顆粒，求出統(tǒng)計平均徑； 測定的顆粒數(shù)一般需幾百個以上才有意義。 光學顯微鏡測量時，常在目鏡中插入一塊刻有標尺或幾何圖形的玻片，由人眼通過目鏡直接觀測；或將顯微鏡的顆粒圖像/照片投影到一個備有標尺或幾何圖形的屏幕上，通過對比確定粒度。,粒度測量方法及其選擇,電傳感法庫爾特計數(shù)器 將被測粉體分散在電解質溶液中，在該導電液中置一開小孔的隔板，并將兩個電極分別于小孔兩側插入導電液中。在壓差作用下，顆粒隨導電液逐個通過小孔。每個顆粒通過

6、小孔時產(chǎn)生的電阻變化表現(xiàn)為與顆粒體積或直徑成正比的電壓脈沖。 孔徑D0=15200m NaOH、Na3PO4 0.51000m 數(shù)萬個顆粒/分鐘,粒度測量方法及其選擇,電傳感法 庫爾特計數(shù)器,粒度測量方法及其選擇,離心沉降,重力沉降,沉降法,離心沉降,重力沉降法特點：適合測量不大(1m)的粒子。 例如，Al2O3 ，10m粒子下降1cm大約一分鐘； 1m粒子下降1cm則需要2小時 離心沉降法特點：與重力沉降法相比，離心沉降時間減小?？蓽y小粒徑粒子，粒子尺寸下限一般為0.1 m 兩種沉降法都只能測相同密度的粒子；重復性好。,粒度測量方法及其選擇,沉降法,1.1.4 粒度分布的測試,幾種測試方法的

7、比較,測量方法的選擇 對于同一種樣品，不同方法測量的結果不同。這是由于測量或計算的D的定義本來就不同，或是分散狀態(tài)不同 應根據(jù)數(shù)據(jù)的應用場合來選擇。 氣相反應的催化劑氣體吸附法測量比表面積 造濾板的粉末材料透過法測比表面積 感光底片用鹵化銀溶膠顆粒大小光學法 水文地質學中砂石的沉降沉降法 根據(jù)粒度性質數(shù)據(jù)的用途和所測樣品的粒度范圍選擇 根據(jù)被測顆粒本身存在的形式特點選擇 準確度和精密度，常規(guī)、非常規(guī)測試，儀器價格,概 述 顆粒的形狀是描述顆粒幾何特征的重要參數(shù)，與顆粒的 大小具有同等重要的作用。顆粒的大小粒徑只是在一 維空間中描述顆粒的幾何特征，而顆粒的形狀則是指顆粒 在平面上的投影輪廓（二維

8、）或表面（三維）上各點所構 成的圖象。粉體的流動性、壓縮性能等力學特性，與顆粒 的形狀有著密切的聯(lián)系。根據(jù)粉體用途的不同，對顆粒形 狀的要求也不同。,1.2 顆粒的形狀,1、薄片狀顆粒的表面固著力強，反光效果好。 2、實際粉體顆粒的形狀千差萬別，幾乎不可能 用某一種方法定量、完整地描述。 3、在工程中，必須對顆粒的形狀進行定量的描述。定量地描述顆粒形狀的方法，大致可以分為二種。一種是用一組數(shù)來表示，而根據(jù)這一組數(shù)據(jù)可以再現(xiàn)顆粒的形狀；另一種是用一個數(shù)來表示，利用顆粒的各種尺寸以及表面積、體積之間的關系或與某一基準相比較，從不同的角度來表示顆粒的形狀。,為此，我們用某個量的數(shù)值來表征顆粒的形狀，

9、這些量可統(tǒng)稱為形狀因子。各種不同意義和名稱的形狀因子都是一種無量綱的量，其數(shù)值與顆粒的形狀有關，可以在一定程度上表征顆粒形狀對于標準形狀（球形）的偏離。很多形狀因子是顆粒的不同粒度的無量綱組合，其中不少是兩種粒度之比。,形狀系數(shù) 粒徑相同的顆粒，形狀不相同，其表面積、體積也相同， 因此，顆粒的表面積、體積與其粒徑之間的數(shù)量關系，在 一定的程度上可以反映顆粒的形狀。另外，顆粒的表面積 、體積是與某一特征尺寸（粒徑）的平方、立方成正比的 ，這個比例系數(shù)就可定義為顆粒的形狀系數(shù)。 注意：粒徑的定義和粒徑的測量方法 單個顆粒的形狀系數(shù)與整個顆粒群的形狀系數(shù)的區(qū)別。 形狀系數(shù)為一個修正系數(shù)，用來衡量實際

10、顆粒與球形顆 粒不一致的程度。,形狀指數(shù) 利用顆粒本身的各種粒徑以及表面積等數(shù)據(jù)進行各種無因 次的組合，或與球形顆粒進行比較而定義的表示顆粒形狀 的各種指標稱為形狀指數(shù)，其本身并不具有特定的物理意 義。根據(jù)不同的使用目的，可選擇相應的形狀指數(shù)來表示 顆粒的形狀。常用的形狀指數(shù)有：,設顆粒的粒徑為Dp, 定義：顆粒的表面積 S=sDp2 ； 顆粒的體積 V =V Dp3 ，則,表面積形狀系數(shù),s與的差別表征顆粒形狀對球形的偏離。對于 球， s= ；對于立方體s= 6。,體積形狀系數(shù),v與/6的差別表征顆粒形狀對球形的偏離。對 于球， s= /6；對于立方體s= 1。,比表面積形狀系數(shù),卡門形狀系

11、數(shù),與6的差別表征顆粒形狀對球形的偏離。對于 球， = 6。,幾何體的形狀系數(shù),1 均齊度 均齊度又稱為比率，是利用顆粒的三軸徑l 、b 、t而導出的最簡單的形狀指數(shù)。 長短度 = 長徑 / 短徑 = l / b （1） 扁平度 = 短徑 / 高度 = b / t （1） Zingg 指數(shù) F = 長短度 / 扁平度 = l t / b2,2 體積充滿度 fv又稱為容積系數(shù)，是顆粒的外接長方體的體積與其本身的體積V之比，即：fv = l b t / V （1） 顯然，fv1，而且fv越接近于1，則表示顆粒越接近于長方體，故體積充滿度可以表示顆粒接近于長方體的程度。這個指數(shù)可用作磨料顆?？顾榱训?/p>

12、基準。 舒爾茨指數(shù)：K = n l2 b 100 ，n =100 / V ，表示 100 cm3 中的顆粒數(shù)。這個指數(shù)可用作評價鋪路碎石的形狀，K值越小越好；還可用于表示高爐燒結塊的形狀。,3 面積充滿度 面積充滿度fb又稱為外形放大系數(shù)，是顆粒投影的面積A與其最小外接矩形的面積之比，即： fb = A / l b （1） 面積充滿度可用于粉末冶金方面。,4 球形度 球形度表示顆粒接近于球體的程度，其定義為： = （與顆粒體積相等的球體的表面積） /（顆粒的表面積） （1） 對于形狀不規(guī)則的顆粒，由于其表面積、體積的 測量非常困難，故常采用實用球形度w，其定義為： w = (與顆粒投影面積相等的圓的直徑) / (顆粒投影的最小外接圓的直徑) （1） 球形度常用于討論顆粒的流動性。,5 圓形度 圓形度c又稱為輪廓比，表示顆粒的投影與圓接近的程度，其定義為： c = （與顆粒投影面積相等的圓的周長）/ （顆粒投影輪廓的長度） （1） 圓形度c 和實用球形度w 都