粒度測(cè)試的基本概念和基本知識(shí)問答

一、粒度測(cè)試的基本概念和基本知識(shí)問答
1. 什么是顆粒？   
 顆粒是具有一定尺寸和形狀的微小的物體，是組成粉體的基本單元。它宏觀很小，但微觀卻包含大量的分子、原子。 
  
2. 什么叫粒度？  
 顆粒的大小稱為顆粒的粒度。 
  
3. 什么叫粒度分布？  
 用一定方法反映出一系列不同粒徑顆粒分別占粉體總量的百分比叫做粒度分布。 

4. 粒度分布的表示方法？ 
      
 1) 表格法：用列表的方式給出某些粒徑所對(duì)應(yīng)的百分比的表示方法。通常有區(qū)間分布和累計(jì)分布。  
       
 2) 圖形法：用直方圖和曲線等圖形方式表示粒度分布的方法。  
    
 3) 函數(shù)法：用函數(shù)表示粒度分布的方法。常見有R-R分布，正態(tài)分布等。  

5. 什么是粒徑？  
 粒徑就是顆粒的直徑，一般以微米為單位。 
  
6. 什么是等效粒徑？  
 等效粒徑是指當(dāng)一個(gè)顆粒的某一物理特性與同質(zhì)球形顆粒相同或相近時(shí)，我們就用該球形顆粒的直徑來代表這個(gè)實(shí)際顆粒的直徑。根據(jù)不同的測(cè)量方法，等效粒徑可具體分為下列幾種：  
       
 1) 等效體積徑：即與所測(cè)顆粒具有相同體積的同質(zhì)球形顆粒的直徑。激光法所測(cè)粒徑一般認(rèn)為是等效體積徑。 
        
2) 等效沉速粒徑：即與所測(cè)顆粒具有相同沉降速度的同質(zhì)球形顆粒的直徑。重力沉降法、離心沉降法所測(cè)的粒徑為等效沉速粒徑，也叫Stokes徑。 
    
 3) 等效電阻徑：即在一定條件下與所測(cè)顆粒具有相同電阻的同質(zhì)球形顆粒的直徑。庫(kù)爾特法所測(cè)的粒徑就是等效電阻粒徑。  
     
 4) 等效投影面積徑：即與所測(cè)顆粒具有相同的投影面積的球形顆粒的直徑。圖像法所測(cè)的粒徑即為等效投影面積直徑。 
  
7. 為什么要用等效粒徑概念？  
 由于實(shí)際顆粒的形狀通常為非球形的，因此難以直接用粒徑這個(gè)值來表示其大小，而直徑又是描述一個(gè)幾何體大小的最簡(jiǎn)單的一個(gè)量，于是采用等效粒徑的概念。 
  
8. 什么叫D50？  
 D50是指累計(jì)分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50％時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑值。它是反映粉體粒度特性的一個(gè)重要指標(biāo)之一。D50又稱中位徑或中值粒徑。如果一個(gè)樣品的D50=5μm，說明在組成該樣品的所有粒徑的顆粒中，大于5μm的顆粒占50%，小于5μm的顆粒也占50％。 
  
9. 什么叫平均徑？  
 平均徑是通過對(duì)粒度分布加權(quán)平均得到的一個(gè)反映粉體平均粒度的一個(gè)量。具體有重量平均徑、體積平均徑、面積平均徑、個(gè)數(shù)平均徑等。 
  
10. 常用的粒度測(cè)試方法有那些？  
 常用的粒度測(cè)試方法有篩分法、顯微鏡（圖象）法、重力沉降法、離心沉降法、庫(kù)爾特（電阻）法、激光衍射 /散射法、電鏡法、超聲波法、透氣法等。 
  
11. 各種常用粒度測(cè)試方法各有那些優(yōu)缺點(diǎn)？  
     
 1) 篩分法：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、設(shè)備造價(jià)低、常用于大于40μm的樣品。缺點(diǎn)：不能用于40μm以細(xì)的樣品；  結(jié)果受人為因素和篩孔變形影響較大。  
     
 2) 顯微鏡法：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、直觀、可進(jìn)行形貌分析。缺點(diǎn)：速度慢、代表性差，無法測(cè)超細(xì)顆粒。 
       
3) 沉降法（包括重力沉降和離心沉降）：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，儀器可以連續(xù)運(yùn)行，價(jià)格低，準(zhǔn)確性和重復(fù)性較 
 好，測(cè)試范圍較大。缺點(diǎn)：測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)。  
      
 4) 庫(kù)爾特法：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，可測(cè)顆�？倲�(shù)，等效概念明確，速度快，準(zhǔn)確性好。缺點(diǎn)：測(cè)試范圍較小，
 小孔容易被顆粒堵塞，介質(zhì)應(yīng)具備嚴(yán)格的導(dǎo)電特性。  
       
5) 激光法：優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，測(cè)試速度快，測(cè)試范圍大，重復(fù)性和準(zhǔn)確性好，可進(jìn)行在線測(cè)量和干法測(cè)量。 
 缺點(diǎn)：結(jié)果受分布模型影響較大，儀器造價(jià)較高。  
      
 6) 電鏡：優(yōu)點(diǎn)：適合測(cè)試超細(xì)顆粒甚至納米顆粒、分辨率高。缺點(diǎn)：樣品少、代表性差、儀器價(jià)格昂貴。 
      
 7) 超聲波法：優(yōu)點(diǎn)：可對(duì)高濃度漿料直接測(cè)量。缺點(diǎn)：分辨率較低。 
      
 8) 透氣法：優(yōu)點(diǎn)：儀器價(jià)格低，不用對(duì)樣品進(jìn)行分散，可測(cè)磁性材料粉體。缺點(diǎn)：只能得到平均粒度值，不 能測(cè)粒度分布。    

12. 什么叫頻率分布和累計(jì)分布？ 
 由于粉體通常是由大量的大小不同的顆粒組成的，因此進(jìn)行粒度測(cè)試時(shí)須分成大小若干粒徑區(qū)間。每個(gè)粒徑區(qū)間內(nèi)顆粒的相對(duì)含量的一系列百分?jǐn)?shù)，稱為頻率分布；小于某粒徑的相對(duì)含量的一系列百分?jǐn)?shù)稱為累計(jì)分布。累計(jì)分布是由頻率分布累加得到的。    

13. 什么叫重復(fù)性？ 
 同一個(gè)樣品多次測(cè)量所得結(jié)果的相對(duì)誤差稱為重復(fù)性。重復(fù)性是衡量粒度儀器和粒度測(cè)試方法優(yōu)劣的主要指標(biāo)。 
  
14. 什么是粒度測(cè)試的真實(shí)性？ 
 由于實(shí)際顆粒大多不是球型的，無法用一個(gè)數(shù)值來準(zhǔn)確地表達(dá)一個(gè)實(shí)際顆粒的大小，加上不同原理和不同廠家的儀器的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，因此常常出現(xiàn)同一個(gè)樣品會(huì)得到幾個(gè)不同測(cè)量結(jié)果的情況。盡管這些不同的測(cè)試結(jié)果的主要原因是由于顆粒本身形狀的復(fù)雜性造成的，但測(cè)試結(jié)果還是不能漫無邊際，應(yīng)在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。這種不同儀器所測(cè)試的結(jié)果的差別應(yīng)在一個(gè)合理的范圍內(nèi)的要求稱為粒度測(cè)試的真實(shí)性。粒度測(cè)試真實(shí)性目前尚無統(tǒng)一的定量標(biāo)準(zhǔn)，只有一些相對(duì)的定性的依據(jù)。比如粉碎前的樣品應(yīng)比粉碎后粗些；粉碎時(shí)間短的應(yīng)比粉碎時(shí)間長(zhǎng)的粗些；分級(jí)前應(yīng)比分級(jí)后粗些；對(duì)球形顆粒的測(cè)試結(jié)果應(yīng)一致等等。   
 
15. 沉降法粒度測(cè)試原理--比爾定律：  
 從Stokes定律可知，只要測(cè)到顆粒的沉降速度，就可以得到該顆粒的粒徑了。在實(shí)際測(cè)量過程中，直接測(cè)量顆粒沉降速度是很困難的，因此在沉降法粒度測(cè)試過程中，常常用透過懸浮液的光強(qiáng)的變化率來間接地反映顆粒的沉降速度。那么，光強(qiáng)的變化率與粒徑之間的關(guān)系是怎樣的呢？比爾定律給出了某時(shí)刻的光強(qiáng)與粒徑之間的數(shù)量關(guān)系： 這樣我們就可以通過測(cè)試某時(shí)刻的光強(qiáng)來得到光強(qiáng)的變化率，再通過計(jì)算機(jī)的處理就可以得到粒度分布了。     
 
16. 激光粒度測(cè)試原理： 
 由激光器發(fā)出的激光束，經(jīng)濾波、擴(kuò)束、準(zhǔn)值后變成一束平行光，在該平行光束沒有照射到顆粒的情況下，光束經(jīng)過富氏透鏡后將匯聚到焦點(diǎn)上。如圖下圖所示：   
     
 當(dāng)通過某種特定的方式把顆粒均勻地放置到平行光束中時(shí)，激光將發(fā)生衍射和散射現(xiàn)象，一部分光將與光軸成一定的角度向外擴(kuò)散。理論與實(shí)踐都證明，大顆粒引發(fā)的散射光的散射角小，顆粒越小，散射光的散射角越大。這些不同角度的散射光通過富氏透鏡后將在焦平面上將形成一系列的光環(huán)，由這些光環(huán)組成的明暗交替的光斑稱為Airy斑。Airy中包含著豐富的粒度信息。簡(jiǎn)單地理解就是半徑大的光環(huán)對(duì)應(yīng)著較小的粒徑的顆粒，半徑小的光環(huán)對(duì)應(yīng)著較大粒徑的顆粒；不同半徑上光環(huán)的光能大小包含該粒徑顆粒的含量信息。這樣我們就在焦平面上安裝一系列光的電接收器，將這些由不同粒徑顆粒散射的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，再采用米氏散射理論通過計(jì)算機(jī)將這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，就可以得出粒度分布了。   
   
 
 17 為什么采用激光作光源？  
 激光是一種具有良好準(zhǔn)直性、單色性的光源，它可以得到清晰的散射譜分布。 

18. 米氏散射與弗朗和弗衍射有何差別？ 
 采用米氏理論能更準(zhǔn)確地反映不同粒徑顆粒的散射規(guī)律，使激光粒度儀的測(cè)試下限更小，結(jié)果更準(zhǔn)確。弗朗和弗衍射理論是米氏理論的近似，對(duì)細(xì)顆粒的誤差較大。百特公司的激光粒度儀目前已采用全程米氏散射理論。 
19. 樣品分散的基本方法：  
為使顆粒處于單體狀態(tài)，在進(jìn)行粒度測(cè)試前要對(duì)樣品進(jìn)行分散處理。分散的方法有潤(rùn)濕、攪拌、超聲波振動(dòng)、分散劑等，有時(shí)這些方法往往同時(shí)使用。  

20. 粒度測(cè)試對(duì)介質(zhì)的要求是什么？  
粒度測(cè)試通常是將樣品置于某種液體中制成懸浮液來進(jìn)行的。這時(shí)所用的液體稱為介質(zhì)。粒度測(cè)試的介質(zhì)通常有下列要求：1）純凈；2）不與顆粒發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)；3) 與顆粒具有良好的親和性，即對(duì)顆粒表面具有良好的潤(rùn)濕作用；4）使顆粒具有適當(dāng)?shù)某两禒顟B(tài)。 

21. 常用的介質(zhì)有哪些？  
 粒度測(cè)試最常用的液體介質(zhì)是水，此外常用的介質(zhì)還有水和甘油混合液、乙醇和甘油混合液、乙醇、汽油、煤油等。  

22 什么叫分散劑？  
分散劑是指加入到介質(zhì)中的能使介質(zhì)表面張力顯著降低，使顆粒表面得到良好潤(rùn)濕的物質(zhì)。  

23. 分散劑的用法與用量。  
分散劑應(yīng)在測(cè)試前先按一定比例與水混合并使之完全溶解。分散劑與水的比例為0.2％-0.5％之間。  

24. 用有機(jī)溶劑（乙醇等）作介質(zhì)時(shí)要不要另加分散劑，為什么？  
大部分有機(jī)溶劑作介質(zhì)24. 顆粒"凝聚"的原因是什么？ 
 顆粒"凝聚"是指多個(gè)顆粒粘附到一起成為"團(tuán)粒"的現(xiàn)象。"凝聚"的主要原因是顆粒所帶的電荷、水份、范德華力等使顆粒相互作用的結(jié)果。顆粒越細(xì)，其表面能越大，"凝聚"的機(jī)會(huì)就越多。  
  
25. 如何檢查分散效果？ 
 1) 顯微鏡法：看有無"凝聚"現(xiàn)象。 
 2) 測(cè)量法：取經(jīng)過不同分散過程后的兩個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)量，如果兩次測(cè)試的數(shù)值是穩(wěn)定不變的，說明樣品已經(jīng)得到良好分散了。 

26 干粉取樣的要求： 
 1) 從車間里取樣時(shí)要從料流中多點(diǎn)取樣。 
 2) 勺取法縮分樣品時(shí)要攪拌均勻后多點(diǎn)（至小四點(diǎn)）取樣。 

27. 懸浮液取樣有那些要求？ 
1) 充分?jǐn)嚢杈鶆颉?nbsp;
 2) 從液面到器皿底之間的中部抽取。