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。 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。 5、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。如的Rosin-Rammler分布就是函數(shù)分布。 6、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zui直觀、zui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)剑纸蠸tokes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。 7、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。 8、粒度測(cè)試的重復(fù)性:同一個(gè)樣品多次測(cè)量結(jié)果之間的偏差。重復(fù)性指標(biāo)是衡量一個(gè)粒度測(cè)試儀器和方法好壞的zui重要的指標(biāo)。它的計(jì)算方法是: 其中,n為測(cè)量次數(shù)(一般n>=10); x i為每次測(cè)試結(jié)果的典型值(一般為D50值); x為多次測(cè)試結(jié)果典型值的平均值; σ為標(biāo)準(zhǔn)差; δ為重復(fù)性相對(duì)誤差。 影響粒度測(cè)試重復(fù)性有儀器和方法本身的因素;樣品制備方面的因素;環(huán)境與操作 方面的因素等。粒度測(cè)試應(yīng)具有良好的重復(fù)性是對(duì)儀器和操作人員的基本要求。 9、粒度測(cè)試的真實(shí)性: 通常的測(cè)量?jī)x器都有準(zhǔn)確性方面的指標(biāo)。由于粒度測(cè)試的特殊性,通常用真實(shí)性來(lái)表示準(zhǔn)確性方面的含義。由于粒度測(cè)試所測(cè)得的粒徑為等效粒徑,對(duì)同一個(gè)顆粒,不同的等效方法可能會(huì)得到不同的等效粒徑。如圖所示:
沉降法是根據(jù)不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同測(cè)量粒度分布的一種方法。它的基本過(guò)程是把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液,懸浮液中的顆粒在重力或離心力作用下將發(fā)生沉降。不同粒徑顆粒的沉降速度是不同的,大顆粒的沉降速度較快,小顆粒的沉降速度較慢。那么顆粒的沉降速度與粒徑有怎樣的數(shù)量關(guān)系,通過(guò)什么方式反映顆粒的沉降速度呢? ① Stokes定律:在重力場(chǎng)中,懸浮在液體中的顆粒受重力、浮力和粘滯阻力的作用將發(fā)生運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)方程為: 這就是Stokes定律。 從Stokes定律中我們看到,沉降速度與顆粒直徑的平方成正比。比如兩個(gè)粒徑比為1:10的顆粒,其沉降速度之比為1:100,就是說(shuō)細(xì)顆粒的沉降速度要慢很多。為了加快細(xì)顆粒的沉降速度,縮短測(cè)量時(shí)間,現(xiàn)代沉降儀大都引入離心沉降方式。在離心沉降狀態(tài)下,顆粒的沉降事度與粒度的關(guān)系如下:
這就是Stokes定律在離心狀態(tài)下的表達(dá)式。由于離心轉(zhuǎn)速都在數(shù)百轉(zhuǎn)以上,離心加速度ω2r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力加速度g,Vc>>V,所以在粒徑相同的條件下,離心沉降的測(cè)試時(shí)間將大大縮短。 ② 比爾定律: 如前所述,沉降法是根據(jù)顆粒的沉降速度來(lái)測(cè)試粒度分布的。但直接測(cè)量顆粒的沉降速度是很困難的。所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中是通過(guò)測(cè)量不同時(shí)刻透過(guò)懸浮液光強(qiáng)的變化率來(lái)間接地反映顆粒的沉降速度的。那么光強(qiáng)的變化率與粒徑之間的關(guān)系又是怎樣的呢?比爾是律告訴我們: 設(shè)在T1、T2、T3、……Ti時(shí)刻測(cè)得一系列的光強(qiáng)值I1D2>D3>……>Di,將這些光強(qiáng)值和粒徑值代入式(5),再通過(guò)計(jì)算機(jī)處理就可以得到粒度分布了。 2、激光法: 激光法是根據(jù)激光照射到顆粒后,顆粒能使激光產(chǎn)生衍射或散射的現(xiàn)象來(lái)測(cè)試粒度分布的。由激光器的發(fā)生的激光,經(jīng)擴(kuò)束后成為一束直徑為10mm左右的平行光。在沒(méi)有顆粒的情況下該平行光通過(guò)富氏透鏡后匯聚到后焦平面上。如下圖所示: