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      粒度測(cè)試的基本知識(shí)和基本方法


        本文從應(yīng)用角度出發(fā),提出了大家關(guān)心的一些粒度測(cè)試方面的基本問題,并對(duì)這些問題進(jìn)行了解答。同時(shí)介紹了目前常用的幾種粒度測(cè)試方法的原理、應(yīng)用情況以及它們各自的優(yōu)缺點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上對(duì)粒度測(cè)試工作的幾個(gè)實(shí)際問題進(jìn)行了探討。
      關(guān)鍵詞:粒度測(cè)試;等效粒徑;激光法;沉降法

        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??梢?,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???這是粒度測(cè)試的基本問題。
      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??赡艽嬖诘牟煌牡刃ЫY(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,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。
      10、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最重要的指標(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。

      11、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:
        可見,由于測(cè)量方法不同,同一個(gè)顆粒得到了兩個(gè)不同的結(jié)果。也就是說(shuō),一個(gè)不規(guī)則形狀的顆粒,如果用一個(gè)數(shù)值來(lái)表示它的大小時(shí),這個(gè)數(shù)值不是唯一的,而是有一系列的數(shù)值。而每一種測(cè)試方法的都是針對(duì)顆粒的某一個(gè)特定方面進(jìn)行的,所得到的數(shù)值是所有能表示顆粒大小的一系列數(shù)值中的一個(gè),所以相同樣品用不同的粒度測(cè)試方法得到的結(jié)果有所不同的是客觀原因造成的。顆粒的形狀越復(fù)雜,不同測(cè)試方法的結(jié)果相差越大。但這并不意味著粒度測(cè)試結(jié)果可以漫無(wú)邊際,而恰恰應(yīng)具有一定的真實(shí)性,就是應(yīng)比較真實(shí)地反映樣品的實(shí)際粒度分布。真實(shí)性目前還沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),是一個(gè)定性的概念。但有些現(xiàn)象可以做為測(cè)試結(jié)果真實(shí)性好壞的依據(jù)。比如儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣的測(cè)量結(jié)果應(yīng)在標(biāo)稱值允許的誤差范圍內(nèi);經(jīng)粉碎后的樣品應(yīng)比粉粉碎前更細(xì);經(jīng)分級(jí)后的樣品的大顆粒含量應(yīng)減少;結(jié)果與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或公認(rèn)的方法一致等。

      12、重復(fù)性和準(zhǔn)確性哪個(gè)更重要

        重復(fù)性和準(zhǔn)確性是粒度儀的兩個(gè)重要指標(biāo),是用戶和儀器生產(chǎn)廠家都非常關(guān)心的兩個(gè)問題。在正常情況下,重復(fù)性的重要性要大于準(zhǔn)確性。第一,重復(fù)性是反映儀器本身穩(wěn)定與否的一個(gè)綜合指標(biāo),是一個(gè)可以精確量化的指標(biāo),可以用它來(lái)直接評(píng)價(jià)儀器的好壞;準(zhǔn)確性則是一個(gè)根本不存在的模糊的概念,它不僅與儀器有關(guān),還與樣品、環(huán)境及操作方法有關(guān),是評(píng)價(jià)儀器好壞的次要指標(biāo)。第二,在生產(chǎn)實(shí)踐中粒度測(cè)試的相對(duì)意義大于絕對(duì)意義。也就是說(shuō),只要測(cè)試結(jié)果是穩(wěn)定的,這種儀器就對(duì)生產(chǎn)和控制有指導(dǎo)意義,否則粒度測(cè)試將沒有任何意義。第三,準(zhǔn)確性的依據(jù)通常是用所謂先進(jìn)儀器或傳統(tǒng)方法得到的結(jié)果。從一定意義上講,這些方法得到的結(jié)果可以作為參考,如果用來(lái)檢驗(yàn)儀器則要有充分的依據(jù)。要知道,即使再先進(jìn)的儀器,如果在設(shè)置和使用不當(dāng),所得到的結(jié)果也同樣存在較大偏差,用未經(jīng)過(guò)仔細(xì)驗(yàn)證的結(jié)果作為唯一的檢驗(yàn)儀器的依據(jù)是不科學(xué)的。所以,在儀器滿足真實(shí)性要求的前提下,重復(fù)性比準(zhǔn)確性更重要。

      二、粒度測(cè)試的基本方法

        粒度測(cè)試的方法很多,具統(tǒng)計(jì)有上百種。目前常用的有沉降法、激光法、篩分法、圖像法和電阻法五種,另外還有幾種在特定行業(yè)和領(lǐng)域中常用的測(cè)試方法。

      1、沉降法:

        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:

        激光粒度儀作為一種新型的粒度測(cè)試儀器,已經(jīng)在粉體加工、應(yīng)用與研究領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。它的特點(diǎn)是測(cè)試速度快、測(cè)試范圍寬、重復(fù)性和真實(shí)性好、操作簡(jiǎn)便等等。

      (1) 激光法的粒度測(cè)試原理

        激光粒度儀是根據(jù)顆粒能使激光產(chǎn)生散射這一物理現(xiàn)象測(cè)試粒度分布的。由于激光具有很好的單色性和極強(qiáng)的方向性,所以一束平行的激光在沒有阻礙的無(wú)限空間中將會(huì)照射到無(wú)限遠(yuǎn)的地方,并且在傳播過(guò)程中很少有發(fā)散的現(xiàn)象。如圖7所示。
        當(dāng)光束遇到顆粒阻擋時(shí),一部分光將發(fā)生散射現(xiàn)象,如圖8。散射光的傳播方向?qū)⑴c主光束的傳播方向形成一個(gè)夾角θ。散射理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都告訴我們,散射角θ的大小與顆粒的大小有關(guān),顆粒越大,產(chǎn)生的散射光的θ角就越??;顆粒越小,產(chǎn)生的散射光的θ角就越大。在圖8中,散射光I1是由較大顆粒引起的;散射光I2是由較小顆粒引起的。進(jìn)一步研究表明,散射光的強(qiáng)度代表該粒徑顆粒的數(shù)量。這樣,在不同的角度上測(cè)量散射光的強(qiáng)度,就可以得到樣品的粒度分布了。
        為了有效地測(cè)量不同角度上的散射光的光強(qiáng),需要運(yùn)用光學(xué)手段對(duì)散射光進(jìn)行處理。我們?cè)趫D8所示的光束中的適當(dāng)?shù)奈恢蒙戏胖靡粋€(gè)富氏透鏡,在該富氏透鏡的后焦平面上放置一組多元光電探測(cè)器,這樣不同角度的散射光通過(guò)富氏透鏡就會(huì)照射到多元光電探測(cè)器上,將這些包含粒度分布信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳輸?shù)诫娔X中,通過(guò)專用軟件用Mie散射理論對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理,就會(huì)準(zhǔn)確地得到所測(cè)試樣品的粒度分布了,如圖9所示。
      (2) 激光粒度儀的代表--BT-9300H激光粒度儀

        圖10是BT-9300H激光粒度儀系統(tǒng)示意圖。BT-9300H激光粒度儀是一種性能優(yōu)良的國(guó)產(chǎn)激光粒度儀。它包括進(jìn)口半導(dǎo)體激光器、76個(gè)多元光電探測(cè)器、光路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、循環(huán)分散系統(tǒng)等。該儀器連續(xù)兩年的產(chǎn)銷量突破100臺(tái),還出口到韓國(guó)、臺(tái)灣、土耳其、巴基斯坦等國(guó)家和地區(qū)。在臺(tái)灣,經(jīng)臺(tái)北科技大學(xué)葉正濤教授對(duì)比測(cè)試,BT-9300H激光粒度儀的主要測(cè)試指標(biāo)與國(guó)外某著名品牌激光粒度儀非常接近,某些樣品D50的偏甚至小于5%。我們的實(shí)驗(yàn)同樣證明了這一點(diǎn)。
      3、篩分法:

        篩分法是一種最傳統(tǒng)的粒度測(cè)試方法。它是使顆粒通過(guò)不同尺寸的篩孔來(lái)測(cè)試粒度的。篩分法分干篩和濕篩兩種形式,可以用單個(gè)篩子來(lái)控制單一粒徑顆粒的通過(guò)率,也可以用多個(gè)篩子疊加起來(lái)同時(shí)測(cè)量多個(gè)粒徑顆粒的通過(guò)率,并計(jì)算出百分?jǐn)?shù)。篩分法有手工篩、振動(dòng)篩、負(fù)壓篩、全自動(dòng)篩等多種方式。顆粒能否通過(guò)篩幾與顆粒的取向和篩分時(shí)間等素因素有關(guān),不同的行業(yè)有各自的篩分方法標(biāo)準(zhǔn)。

      4、電阻法:

        電阻法又叫庫(kù)爾特法,是由美國(guó)一個(gè)叫庫(kù)爾特的人發(fā)明的一種粒度測(cè)試方法。這種方法是根據(jù)顆粒在通過(guò)一個(gè)小微孔的瞬間,占據(jù)了小微孔中的部分空間而排開了小微孔中的導(dǎo)電液體,使小微孔兩端的電阻發(fā)生變化的原理測(cè)試粒度分布的。小孔兩端的電阻的大小與顆粒的體積成正比。當(dāng)不同大小的粒徑顆粒連續(xù)通過(guò)小微孔時(shí),小微孔的兩端將連續(xù)產(chǎn)生不同大小的電阻信號(hào),通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)這些電阻信號(hào)進(jìn)行處理就可以得到粒度分布了。

        用庫(kù)爾特法進(jìn)行粒度測(cè)試所用的介質(zhì)通常是導(dǎo)電性能較好的生理鹽水。

      5、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(guò)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(guò)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。

      6、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(guò)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浚ㄈ?0ml)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(guò)。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??;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(guò)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(guò)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。

      三、粒度測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

        我國(guó)粒度測(cè)試技術(shù)研究工作起步于70年代。在80年代初成立了中國(guó)顆粒學(xué)會(huì),由中國(guó)科學(xué)院院士郭慕孫教授擔(dān)任理事長(zhǎng),下設(shè)顆粒制備、顆粒測(cè)試、氣溶膠、納米材料等專業(yè)委員會(huì)等。顆粒學(xué)會(huì)的成立不僅對(duì)顆粒測(cè)試技術(shù)的研究起到了促進(jìn)作用,還推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程,之后陸續(xù)有國(guó)產(chǎn)的粒度儀投放市場(chǎng)。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,目前粒度儀器的生產(chǎn)廠家有十余家,2002年產(chǎn)銷量預(yù)計(jì)達(dá)500臺(tái)套以上,國(guó)產(chǎn)粒度儀的市場(chǎng)占有率在80%以上。不僅結(jié)束了80年代以前粒度儀器幾乎全部依賴進(jìn)口的歷史,還有一定量的出口。國(guó)產(chǎn)粒度儀的主要性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外90年代初中期水平。

      國(guó)內(nèi)主要粒度儀生產(chǎn)廠家及代表儀器有:

      序號(hào)廠家名稱代表儀器

      1 丹東市百特儀器有限公司 BT-9300激光粒度儀BT-1500離心沉降粒度儀BT-2000掃描沉降式粒度儀BT-3000圓盤超細(xì)粒度儀

      2 濟(jì)南微納儀器公司 JL9300激光粒度儀Winner2000激光粒度儀Winner99圖像儀

      3 南京化工大學(xué) 便攜式沉降粒度儀

      4 珠海歐美克儀器有限公司 LS800激光粒度儀LS-POPⅢ激光粒度儀電阻法粒度儀圖像法粒度儀

      5 四川精新儀器有限公司 JL-1155激光粒度儀JL-1166激光粒度儀LX-2000圖像粒度儀

      6 南京地理與湖泊研究所 全自動(dòng)振篩機(jī)

      7 天津大學(xué) 激光滴譜儀(測(cè)液體霧滴)

      8 上海理工大學(xué) 激光粒度儀

      國(guó)外部分粒度儀器生產(chǎn)廠家及儀器:

      序號(hào)廠家名稱儀器型號(hào)

      1 英國(guó)馬爾文公司 Mastersizer2000等系列激光儀(測(cè)試范圍0.02-2000um)動(dòng)態(tài)光散射粒度儀(測(cè)試范圍3-3000ns)
      2 美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特公司 LS100等系列激光粒度儀(測(cè)試范圍0.04-2000um)動(dòng)態(tài)光散射粒度儀(測(cè)試范圍3-3000ns)庫(kù)爾特計(jì)數(shù)器等
      3 美國(guó)麥克公司 X光沉降粒度儀(如SediGraph5100型等)
      4 美國(guó)布魯克海文公司 圓盤沉降粒度儀等(測(cè)試下限達(dá)0.01um)
      5 德國(guó)飛馳公司 激光粒度儀等(干法、濕法)
      6 日本島津公司 激光粒度儀、離心沉降儀等
      7 日本掘場(chǎng)公司 激光粒度儀、離心沉降儀等
      8 日本清新公司 激光儀、離心沉降儀等
      9 法國(guó)激光公司 激光粒度儀等

        與國(guó)外先進(jìn)粒度儀相比,國(guó)產(chǎn)儀器還存在測(cè)試范圍偏小,制造工藝水平較低,自動(dòng)化智能化水平不高,納米粒度儀和在線等專用粒度儀還是空白等不足。

        當(dāng)前,我國(guó)粉體工業(yè)正處在蓬勃發(fā)展的時(shí)期,對(duì)粒度測(cè)試儀器的需求急劇增長(zhǎng)。而且中國(guó)已經(jīng)加入了WTO,國(guó)外的市場(chǎng)也正在逐步打開。我國(guó)改革開放20年來(lái),顆粒測(cè)試技術(shù)從無(wú)到有,已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,證明我們具備更大的發(fā)展基礎(chǔ)和潛力。只要在技術(shù)方面不斷有所突破,有所創(chuàng)新,加上我們有相對(duì)低廉的價(jià)格,我們完全有條件成為粒度儀器的制造大國(guó)和強(qiáng)國(guó)。不僅可以滿足國(guó)內(nèi)的需要,還可以大量出口。那么,我們應(yīng)該從那些方面進(jìn)行改進(jìn)呢?我認(rèn)為要做好以下幾個(gè)方面的工作:

      1.盡快培養(yǎng)一大批粒度測(cè)試方面的專業(yè)人才。
      2.加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,包括基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用方面研究。
      3.密切關(guān)注國(guó)外的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向,積極利用國(guó)外的的最新研究成果。
      4.建立各種粒度儀的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和配套的標(biāo)準(zhǔn)樣品。
      5.充分利用其他領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝提高粒度測(cè)試儀器的整體水平。




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