粉體粒度檢測方法及選擇原則

粒度大小及分佈是粉體最受關注的指標,而這些資料都需要透過各種粒度檢測方法獲得,因此,客觀真實地反映粉體的粒度分佈是至關重要的。

1、常用的粉體粒度檢測方法

(1)篩分

①絲網篩

基本原理:透過一套篩框大小有一定比例,篩孔寬度和篩絲直徑都按標準制造的篩子組對粉體進行篩分,稱重各粒級,可得粒度分佈和重量累積粒度分佈。

測定範圍:38-7950μm。

特點:方法簡單、快速,可得平均粒徑和粒度分佈,分幹法和溼法兩種篩析法,細粒和黏性物料用溼法。

②電沉積篩

基本原理:物料透過電成型的微孔篩將樣品分級。

測定範圍:5-56μm。

特點:近年來開始在工程技術上使用的一種新型篩析儀器。

(2)重力沉降

①移液管法

基本原理:分散在沉降介質中的樣品顆粒,其沉降速度是顆粒大小的函式,透過測定分散體因顆粒沉降而發生的濃度變化,測定顆粒大小和粒度分佈。

測定範圍:1~100μm。

特點:儀器便宜,方法簡單,安德遜液管法應用很廣;缺點是測定時間長,分析,計算的工作量較大。

②比重計法

基本原理:利用比重計在一定位置所示懸濁液比重隨時間的變化沒測定粒度分佈。

測定範圍:1~100μm。

特點:儀器便宜,方法簡單,但測定過程工作量較大。

③濁度法

基本原理:利用光過法或X射線透過法測定因分散體濃度就引起的濁度變化,測定樣品的粒度和粒度分佈。

測定範圍:0。1~100μm。

特點:自動測定,資料不而處理便可得到分佈曲線,可用於線上粒度分析。

④天平法

基本原理:透過測定已沉降下來的顆粒的累積重量測定粒度和粒度分佈。

測定範圍:0。1~150μm。

特點:自動測定和自動記錄,但儀器較貴,測定小顆粒誤差較大。

(3)離心沉降

基本原理:在離心力場中,顆粒沉降也服從斯托克斯定律,利用圓般離心機使顆粒沉降,測定分散體的濃度變化;或者使樣品在空氣介質離心力場中分級,從而得到粒度大小和粒度分佈。

測定範圍:0。01~10μm。

特點:測定速度快、是超細粉體顆粒的基本粒度測定方法之一,可得到顆粒大小和粒度分佈,是較先進的測定方法之一,用途廣泛。

(4)庫爾特計數器

基本原理:懸浮在電解液中的顆粒透過一小孔時,由於排出了一部分電解液而使液體電阻發生變化,迷種變化是顆粒大小的函式,電子儀器自動記錄下粒度分佈。

測定範圍:0。4~200μm。

特點:速度快,精度高,統計性好,完全自動化,近年來應用較廣,可得到顆粒粒度和粒度分佈。

(5)鐳射粒度分析儀

基本原理:根據夫琅和費衍射光用射原理測定顆粒粒度及粒度分佈。

測定範圍:0。05~3000μm。

特點:自動化程度高、操作簡單、測定速度快、重複性好,可用於線上粒度分析。

(6)顯微鏡

①光學顯微鏡

把樣品分散在一定的分散液中製取樣片,測顆粒影像,將所測顆粒按大小分級,便可求出以顆粒個數為其準的粒度分佈。

測定範圍:1~100μm。

特點:直觀性好,可觀察顆粒形狀,但分析的準確性受操作人員主觀因素影響程度大。

②掃描和透射電子顯微鏡

基本原理:與光學顯微鏡方法相似,用電子束代替光源,用磁鐵代替玻璃鏡。顆粒用顯微鏡照片顯示出來。

測定範圍:0。001~100μm。

特點:測定亞微米顆粒襪度分佈和顆粒開頭的基本方法,廣泛用於科學研究,儀器較貴,需專人操作。

(7)比表面積測定儀

①透過法

基本原理:把樣品壓實,透過測定空氣浪過樣品時的阻力,用柯境尼-卡曼理論計算樣品的比表面積,引入形狀係數,可換算成平均粒徑。

測定範圍:0。01~100μm。

特點:儀器簡單,測定迅速,再現性好,但不能測定粒度分佈資料。另外,測定時樣品一定要壓實。

②BET法

基本原理:根據BET吸附方程式,用測定的氣體吸附量求比表面積,引入形狀係數,可換算成平均粒徑。

測定範圍:0。003~3μm。

特點:這是常用的比表面積測定方法,再現性好,精度較高,但資料處理較複雜。

2、粉體粒度檢測方法選擇原則

由於各種粒度測定方法的物理基礎不同,

同一批樣品用不同的測定方法或測定儀器所得到的粒度的物理意義及粒度大小和粒度分佈也不盡相同

用顯微鏡、庫爾特計數器、鐳射粒度分析儀等得到的是統計徑;沉降法得到的是等效徑(即等於具有相同沉降末速的球體的直徑);透過法和吸附法得到的是比表面積直徑。

現代的各種鐳射粒度分析儀、庫爾特計數器、影象分析儀以及基於鄂托克斯原理的各種沉降式粒度分析儀不僅可測定粉體的粒度分佈,而且可自動進行資料處理並打印出粒度分佈表以及d25、d50、d75、d90、d97等特徵資料,還可繪製直方圖、頻率分佈圖及累計粒度特性曲線等。

在選擇測定方法時,需要綜合考慮物料的粒度分佈範圍,測定的目的,要求的精度及特徵粒度分佈資料以及物料的性質等因素。

在超細粉體的粒度測定中,樣品的預先分散對測定結果有重大影響

。無論用什麼方法或儀器進行測定,只有在顆粒處於良好分散的前提下,測定結果才可能準確。

參考資料:

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[2]羅帆,馬明傑,李亮。粉體特性與粒度檢測方法比較及其評價[J]。水泥,2011(11):48-51。

[3]楊冬霞,王天暘,蘇魯陽,範立晗,遲士亮。粉體生產流程中粒徑檢測的方法研究[J]。林區教學,2015(07):77-79。

粉體粒度檢測方法及選擇原則