粒度检验的基本概念和基本知识

粒度测试的基本概念和基本知识1.什么是颗粒？颗粒是具有一定尺寸和形状的微小的物体，是组成粉体的基本单元。

它宏观很小，但微观却包含大量的分子、原子。

2.什么叫粒度？颗粒的大小称为颗粒的粒度。

3.什么叫粒度分布？不同粒径的颗粒分别占粉体总量的百分比叫做粒度分布。

4.常见的粒度分布的表示方法？•表格法：用列表的方式表示粒径所对应的百分比含量。

通常有区间分布和累计分布。

•图形法：用直方图和曲线等图形方式表示粒度分布的方法。

5.什么是粒径？颗粒的直径叫做粒径，一般以微米或纳米为单位来表示粒径大小。

6.什么是等效粒径？当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时，我们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。

根据不同的测量方法，等效粒径可具体分为下列几种：•等效体积径：即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径。

激光法所测粒径一般认为是等效体积径。

•等效沉速粒径：即与所测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径。

重力沉降法、离心沉降法所测的粒径为等效沉速粒径，也叫Stokes径。

•等效电阻径：即在一定条件下与所测颗粒具有相同电阻的同质球形颗粒的直径。

库尔特法所测的粒径就是等效电阻粒径。

•等效投影面积径：即与所测颗粒具有相同的投影面积的球形颗粒的直径。

图像法所测的粒径即为等效投影面积直径。

7.为什么要用等效粒径概念？由于实际颗粒的形状通常为非球形的，因此难以直接用粒径这个值来表示其大小，而直径又是描述一个几何体大小的最简单的一个量，于是采用等效粒径的概念。

简单地说，粒径就是颗粒的直径。

从几何学常识我们知道，只有圆球形的几何体才有直径，其他形状的几何体并没有直径，如多角形、多棱形、棒形、片形等不规则形状的颗粒是不存在真实直径的。

但是，由于粒径是描述颗粒大小的所有概念中最简单、直观、容易量化的一个量，所以在实际的粒度分布测量过程中，人们还都是用粒径来描述颗粒大小的。

一方面不规则形状并不存在真实的直径，另一方面又用粒径这个概念来表示它的大小，这似乎是矛盾的。

其实，在粒度分布测量过程中所说的粒径并非颗粒的真实直径，而是虚拟的“等效直径”。

等效直径是当被测颗粒的某一物理特性与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径作为被测颗粒的等效直径。

就是说大多数情况下粒度仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径。

不同原理的粒度仪器依据不同的颗粒特性做等效对比。

如沉降式粒度仪是依据颗粒的沉降速度作等效对比，所测的粒径为等效沉速径，即用与被测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径来代表实际颗粒的大小。

激光粒度仪是利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。

当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。

8.平均径、D50、最频粒径定义这三个术语是很重要的，它们在统计及粒度分析中常常被用到。

•平均径：表示颗粒平均大小的数据。

有很多不同的平均值的算法，如D[4，3]等。

根据不同的仪器所测量的粒度分布，平均粒径分、体积平均径、面积平均径、长度平均径、数量平均径等。

•D50：也叫中位径或中值粒径，这是一个表示粒度大小的典型值，该值准确地将总体划分为二等份，也就是说有50%的颗粒超过此值，有50%的颗粒低于此值。

如果一个样品的D50=5μm，说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中，大于5μm的颗粒占50％，小于5μm的颗粒也占50％。

•最频粒径：是频率分布曲线的最高点对应的粒径值。

设想这是一般的分布或高斯分布。

则平均值，中值和最频值将恰好处在同一位置，如下图。

但是，如果这种分布是双峰分布，则平均直径几乎恰恰在这两个峰的中间。

实际上并不存在具有该粒度的颗粒。

中值直径将位于偏向两个分布中的较高的那个分布1%，因为这是把分布精确地分成二等份的点。

最频值将位于最高曲线顶部对应的粒径。

由此可见，平均值、中值和最频值有时是相同的，有时是不同的，这取决于样品的粒度分布的形态。

•D[4,3]是体积或质量动量平均值。

•D[V,0.5]是体积(v)中值直径，有时表示为D50或D0.5•D[3,2]是表面积动量平均值。

9.什么叫D97？它的作用是什么？D97是指累计分布百分数达到97％时对应的粒径值。

它通常被用来表示粉体粗端粒度指标，是粉体生产和应用中一个被重点关注的指标。

10.常用的粒度测试方法有哪些？常用的粒度测试方法有筛分法、显微镜（图象）法、重力沉降法、离心沉降法、库尔特（电阻）法、激光衍射/散射法、电镜法、超声波法、透气法等。

22.颗粒“聚团”的原因是什么？颗粒“聚团”是指多个颗粒粘附到一起成为“团粒”的现象。

“聚团”的主要原因是颗粒所带的电荷、水份、范德华力等表面能相互作用的结果。

颗粒越细，其表面能越大，“聚团”的机会就越多。

23.粒度分布测试时为什么要进行分散？在通常情况下，粒度分布测试就是要得到颗粒在单体状态下的分布状态，而粉体中的颗粒常常有“聚团”现象，因此要进行分散处理。

24.那些方法粒度测试需要分散，那些方法不需要分散？在粒度测试时需要对样品进行分散的方法有激光法、沉降法、筛分法、电阻法、图像法等。

在粒度测试中不需要对样品进行分散的方法有费氏法（测平均粒度）、超声波法、X射线小角散射法等。

25.分散的基本方法为使颗粒处于单体状态，在进行粒度测试前要对样品进行分散处理。

湿法粒度测试的分散方法有润湿、搅拌、超声波、分散剂等，这些方法往往同时使用。

干法粒度测试的分散方法是颗粒在高速运动中自身的旋转、颗粒之间的碰撞、颗粒与器壁之间的碰撞等。

26.什么是粒度测试的介质？粒度测试通常是将样品置于某种液体或气体中，形成一定浓度的均匀悬浮混合流体，这种均匀悬浮混合流体通过测试窗口时就可以进行粒度测试了。

这里所用的液体或气体是起媒介作用的物质，称为介质。

27.介质的作用是什么？介质的作用有两个，一是媒介作用，就是作为样品均匀分散的载体；二是分散作用，就促使“聚团”的颗粒分离成单体颗粒。

28.粒度测试对介质的要求是什么？1) 纯净2) 不与颗粒发生物理、化学反应3) 与颗粒具有良好的亲和性，即对颗粒表面具有良好的润湿作用4) 使颗粒具有适当的沉降状态。

29.常用的介质有哪些？粒度测试最常用的液体介质是水，此外常用的介质还有水和甘油混合液、乙醇和甘油混合液、乙醇、汽油、煤油、空气、氮气等。

30.什么叫分散剂，常用的分散剂有哪些？分散剂是指加入到水中的能使水的表面张力显著降低，从而使颗粒表面得到良好润湿的物质。

常用的分散剂有六偏磷酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酸钠、洗涤剂等。

31.分散剂的用法与用量分散剂应在测试前先按一定比例与水混合并使之完全溶解。

分散剂与水的比例为0.2％-0.5％之间。

32.分散剂的作用是什么？分散剂的作用有两个，一是加快“团粒”分解速度，缩短分散时间，二是延缓颗粒再次团聚的时间，保持颗粒长时间处于分散状态。

61.激光粒度测试原理激光粒度仪一般是由激光器、富氏透镜、光电接收器阵列、信号转换与传输系统、样品分散系统、数据处理系统等组成。

激光器发出的激光束，经滤波、扩束、准值后变成一束平行光，在该平行光束没有照射到颗粒的情况下，光束经过富氏透镜后将汇聚到焦点上。

如图下图所示：当通过某种特定的方式把颗粒均匀地放置到平行光束中时，激光将发生衍射和散射现象，一部分光将与光轴成一定的角度向外扩散。

米氏散射理论证明，大颗粒引发的散射光与光轴之间的散射角小，小颗粒引发的散射光与光轴之间的散射角大。

这些不同角度的散射光通过富氏透镜后汇聚到焦平面上将形成半径不同明暗交替的光环，不同半径上光环都代表着粒度和含量信息。

这样在焦平面的不同半径上上安装一系列光的电接收器，将光信号转换成电信号并传输到计算机中，再用专用软件进行分析和识别这些信号，就可以得出粒度分布了。

62.SOP含义是什么？SOP是英文Standard Operation program的缩写，它的含义就是“标准化操作规程”。

具备这种功能的仪器的所有操作过程都是在电脑控制下自动完成。

63.具备SOP功能的激光粒度仪有那些优点？具备SOP功能的激光粒度仪的优点有两个，一是使操作和培训简便，只要进行简单的操作就可以得到准确的测试结果。

二保证了测试条件完全一致，是保证测试结果准确可靠。

64.自动对中系统在激光粒度仪中的作用是什么？自动对中系统在激光粒度仪中的作用是随时保证探测器的中心点与富氏透镜的焦点重合，从而探测器有效接收所有角度上的散射光，保证测试结果的准确可靠。

我们知道，小角度的探测器距离探测器中心的距离很小，是以微米来度量的。

如果对中不准致使主光束照射到小角度探测器上，这些探测器就因饱和而无效了，就无法探测到大颗粒产生的散射光信号而导致错误的结果。

所以自动对中系统是激光粒度仪准确可靠的一个硬件保证。