粒度分布的测试.ppt

1、概述 由于颗粒的形状多为不规则体，因此用一个数 值去描述一个三维几何体的大小是不可能的。 对于一个形状极其复杂的颗粒来说，用一个 数值去直接描述它们的大小就更不可能了。那 么，怎样仅用一个数值描述一个颗粒的大小？ 这是粒度测试的基本问题。 取样方法,测试方法的种类 筛分法(sieving method) 显微镜法(microscopic method) 库尔特计数法（coulter counter method） 沉降法（sedimentation method） 空气透过法 气体吸附法,课外: 粒度分布的测试,粒度分布的测试,粒度测量方法及其选择,筛析法 让粉体试样通过一系列不同筛孔的标准筛

2、，将其分离成若干个粒级，分别称重，求得以质量百分数表示的粒度分布。适用于0.02100mm之间的粒度分布。电沉积筛(微孔筛)可达0.005mm。,电沉积筛,丝网筛,将几个筛子按筛孔大小的次序从上到下叠置起来，筛孔尺寸最大的放在最上面，筛孔尺寸最小的放在最下面，底下放一无孔的底盘。将称量过的颗粒样品放在上部筛子上，有规则地摇动一定时间，较小的颗粒通过各个筛的筛孔依次往下落。对各层筛网上的颗粒计量，即得筛分分析的基本数据。 筛析操作完成，应检查各粒级的质量总和与取样量的差值（损失），不应超过12%。,粒度测量方法及其选择,筛析法 由于制造工艺的原因，出厂筛子筛孔尺寸难保一致；使用过程中变形导致筛孔

3、尺寸不准校准。 美国国家标准局建议出厂筛子用显微镜法校准，即依次测量510根金属丝直径，每次测量4次，取平均值。由单位长度上的金属丝数算出筛孔尺寸。 使用过程中的筛子，用一种已知粒度分布的标准样品对筛子定期检查(玻璃球)；校验过的筛子和工作筛对同一种粉体样品进行筛析对比，然后修正。,粒度测量方法及其选择,显微镜法 显微镜是唯一可以观察和测量单个颗粒的方法，是测量粒度的最基本方法。标定其他方法。 光学显微镜：0.3200m； 透射电子显微镜：1nm5m； 扫描电子显微镜：10nm。 显微镜法测量的样品量极少，取样和制样时，要保证样品有充分的代表性和良好的分散性。,粒度测量方法及其选择,显微镜法,

4、粒度测量方法及其选择,光学显微镜取样和制样 取0.5g粉体试样放在一块玻璃板上，多次的四分法达到0.01g。 置于洗净干燥的玻璃载片上，滴几滴分散液，再用刮勺或玻璃棒揉研，使样品分散，也可覆上另一载片后揉研。 分散液：蒸馏水、酒精、甲醇、丙酮、苯等挥发性液体；松节油、甘油、液体石蜡等粘性液体。,粒度测量方法及其选择,透射显微镜取样和制样 取火棉胶在醋酸戊酯中的溶液(15%)12滴置于静止的洁净水面上，铺展蒸干成支持膜；碳膜、钵膜和二氧化硅等用真空蒸镀法制备； 将制好的支持膜托在200目方孔或圆孔铜丝网上备用。再将已分散有颗粒的玻璃载片翻转过来，对着预制好的支持膜，用玻璃棒轻击载片，使颗粒均匀落

5、到膜上制成样品； 支持膜的材料和厚度(1020nm)应保证对电子束基本上是可穿透的，并具有足够的强度。,粒度测量方法及其选择,显微镜法 样品制备后即可用显微镜一个一个测定颗粒，求出统计平均径； 测定的颗粒数一般需几百个以上才有意义。 光学显微镜测量时，常在目镜中插入一块刻有标尺或几何图形的玻片，由人眼通过目镜直接观测；或将显微镜的颗粒图像/照片投影到一个备有标尺或几何图形的屏幕上，通过对比确定粒度。,粒度测量方法及其选择,电传感法库尔特计数器 将被测粉体分散在电解质溶液中，在该导电液中置一开小孔的隔板，并将两个电极分别于小孔两侧插入导电液中。在压差作用下，颗粒随导电液逐个通过小孔。每个颗粒通过

6、小孔时产生的电阻变化表现为与颗粒体积或直径成正比的电压脉冲。 孔径D0=15200m NaOH、Na3PO4 0.51000m 数万个颗粒/分钟,粒度测量方法及其选择,电传感法 库尔特计数器,粒度测量方法及其选择,离心沉降,重力沉降,沉降法,离心沉降,重力沉降法特点：适合测量不大(1m)的粒子。 例如，Al2O3 ，10m粒子下降1cm大约一分钟； 1m粒子下降1cm则需要2小时 离心沉降法特点：与重力沉降法相比，离心沉降时间减小。可测小粒径粒子，粒子尺寸下限一般为0.1 m 两种沉降法都只能测相同密度的粒子；重复性好。,粒度测量方法及其选择,沉降法,1.1.4 粒度分布的测试,几种测试方法的

7、比较,测量方法的选择 对于同一种样品，不同方法测量的结果不同。这是由于测量或计算的D的定义本来就不同，或是分散状态不同 应根据数据的应用场合来选择。 气相反应的催化剂气体吸附法测量比表面积 造滤板的粉末材料透过法测比表面积 感光底片用卤化银溶胶颗粒大小光学法 水文地质学中砂石的沉降沉降法 根据粒度性质数据的用途和所测样品的粒度范围选择 根据被测颗粒本身存在的形式特点选择 准确度和精密度，常规、非常规测试，仪器价格,概 述 颗粒的形状是描述颗粒几何特征的重要参数，与颗粒的 大小具有同等重要的作用。颗粒的大小粒径只是在一 维空间中描述颗粒的几何特征，而颗粒的形状则是指颗粒 在平面上的投影轮廓（二维

8、）或表面（三维）上各点所构 成的图象。粉体的流动性、压缩性能等力学特性，与颗粒 的形状有着密切的联系。根据粉体用途的不同，对颗粒形 状的要求也不同。,1.2 颗粒的形状,1、薄片状颗粒的表面固着力强，反光效果好。 2、实际粉体颗粒的形状千差万别，几乎不可能 用某一种方法定量、完整地描述。 3、在工程中，必须对颗粒的形状进行定量的描述。定量地描述颗粒形状的方法，大致可以分为二种。一种是用一组数来表示，而根据这一组数据可以再现颗粒的形状；另一种是用一个数来表示，利用颗粒的各种尺寸以及表面积、体积之间的关系或与某一基准相比较，从不同的角度来表示颗粒的形状。,为此，我们用某个量的数值来表征颗粒的形状，

9、这些量可统称为形状因子。各种不同意义和名称的形状因子都是一种无量纲的量，其数值与颗粒的形状有关，可以在一定程度上表征颗粒形状对于标准形状（球形）的偏离。很多形状因子是颗粒的不同粒度的无量纲组合，其中不少是两种粒度之比。,形状系数 粒径相同的颗粒，形状不相同，其表面积、体积也相同， 因此，颗粒的表面积、体积与其粒径之间的数量关系，在 一定的程度上可以反映颗粒的形状。另外，颗粒的表面积 、体积是与某一特征尺寸（粒径）的平方、立方成正比的 ，这个比例系数就可定义为颗粒的形状系数。 注意：粒径的定义和粒径的测量方法 单个颗粒的形状系数与整个颗粒群的形状系数的区别。 形状系数为一个修正系数，用来衡量实际

10、颗粒与球形颗 粒不一致的程度。,形状指数 利用颗粒本身的各种粒径以及表面积等数据进行各种无因 次的组合，或与球形颗粒进行比较而定义的表示颗粒形状 的各种指标称为形状指数，其本身并不具有特定的物理意 义。根据不同的使用目的，可选择相应的形状指数来表示 颗粒的形状。常用的形状指数有：,设颗粒的粒径为Dp, 定义：颗粒的表面积 S=sDp2 ； 颗粒的体积 V =V Dp3 ，则,表面积形状系数,s与的差别表征颗粒形状对球形的偏离。对于 球， s= ；对于立方体s= 6。,体积形状系数,v与/6的差别表征颗粒形状对球形的偏离。对 于球， s= /6；对于立方体s= 1。,比表面积形状系数,卡门形状系

11、数,与6的差别表征颗粒形状对球形的偏离。对于 球， = 6。,几何体的形状系数,1 均齐度 均齐度又称为比率，是利用颗粒的三轴径l 、b 、t而导出的最简单的形状指数。 长短度 = 长径 / 短径 = l / b （1） 扁平度 = 短径 / 高度 = b / t （1） Zingg 指数 F = 长短度 / 扁平度 = l t / b2,2 体积充满度 fv又称为容积系数，是颗粒的外接长方体的体积与其本身的体积V之比，即：fv = l b t / V （1） 显然，fv1，而且fv越接近于1，则表示颗粒越接近于长方体，故体积充满度可以表示颗粒接近于长方体的程度。这个指数可用作磨料颗粒抗碎裂的

12、基准。 舒尔茨指数：K = n l2 b 100 ，n =100 / V ，表示 100 cm3 中的颗粒数。这个指数可用作评价铺路碎石的形状，K值越小越好；还可用于表示高炉烧结块的形状。,3 面积充满度 面积充满度fb又称为外形放大系数，是颗粒投影的面积A与其最小外接矩形的面积之比，即： fb = A / l b （1） 面积充满度可用于粉末冶金方面。,4 球形度 球形度表示颗粒接近于球体的程度，其定义为： = （与颗粒体积相等的球体的表面积） /（颗粒的表面积） （1） 对于形状不规则的颗粒，由于其表面积、体积的 测量非常困难，故常采用实用球形度w，其定义为： w = (与颗粒投影面积相等的圆的直径) / (颗粒投影的最小外接圆的直径) （1） 球形度常用于讨论颗粒的流动性。,5 圆形度 圆形度c又称为轮廓比，表示颗粒的投影与圆接近的程度，其定义为： c = （与颗粒投影面积相等的圆的周长）/ （颗粒投影轮廓的长度） （1） 圆形度c 和实用球形度w 都