第2章粉体粒度讲义分析及测量
合集下载
2粉体粒度、比表面积测试技术
SwVm(6.0212220)231(.2461120)004.3Vm5
• 以p/V对p作图，直线的斜率为1/Vm，截距为 1/bVm，可得单分子层容积Vm。
• 为了从Vm求出表面积，必须知道一个分子 所占据的面积Am，即吸附质分子的截面积。 可以从单分子层容积计算表面积：
S 4.35 Vm WS
同一物料在同一流体介质中沉降时，若颗 粒大小不等，则其沉降速度也不相等。
在时间t（从悬浮液为均匀的瞬间算起） 时，光束平面处（深度h）的悬浮液中颗粒 的粒径可由Stokes沉降公式决定，求出颗粒 沉降速度和颗粒直径的关系。
loI2lgoI0Kg(n2D22n3D23n4D24)
光透过量和粒径的关系符合朗玻比尔定律：
lo I3 g lo I0 g K (n 3D 23n4D 24)
K：与仪器常数，消光系统有关的常数。 nD：光路中存在的直径为D~D+dD的颗粒个数 I0：入射光强。 Ii：透过悬浮液光强。
设 一 个 样 品 粒 径 D1>D2>D3>D4 ， 颗 粒 数 分 别 为 n1 、 n2 、 n3 、 n4 ， 对 应 的 光 强 为 I1<I2<I3<I4，则将上式展开得：
内容
• 2.1 粒径的定义 • 2.2 颗粒的形状 • 2.3 粉体浓度测试方法 • 2.4 粉体粒度测试技术及其应用 • 2.5 比表面积测量
• 在工农业生产和科学研究中的很多固体原料 和制品，都是以粉体的形态存在的，粒度大 小及分布对这些产品的质量和性能起着重要 的作用。
• 常用的测试方法有显微镜法、筛分法、沉降 法、比表面积法及激光衍射法等。
3
S
g•pAt 3 •t•g•pA
2014粉体科工第2章课件
设粒级范围为Δ d内的颗粒质量（Wi）占颗粒群总质量
W的百分数为Δ wi，则（Wi/W）/Δ d为频率f （%/ Δ d） 。
表 2-6 频 率 分 布 平均粒径 质量频率 个数频率 粒 级 平均粒径 质量频率 个数频率 （μ m） （%/Δ d） （%/Δ d） （μ m） （μ m） （%/Δ d） （%/Δ d） ~10 22.5 27.5 32.5 6.5 15.8 23.2 23.9 19.5 25.6 24.1 17.2 35~40 40~45 ＞45 37.5 42.5 14.3 8.8 7.5 7.6 3.6 2.4
均匀 中等均匀 不均匀
2、分布宽度
在衡量粒度分布范围时也经常用分布宽度 来表示：
第二节 粒度分布
粒度分布 Particle size distribution ： 指将颗粒群以一定的粒度范围按大小顺序分为 若干级别（粒级），各级别粒子占颗粒群总量的百 分数。 个数基准粒度分布（颗粒群总量以个数表示） 质量基准粒度分布（颗粒群总量以质量表示）
一、粒度分布的表示方式
（一）频率分布
2 3
2
3
3
粒度分布中含量最高的粒径 粒度分布的累积值为 50%的粒径
若粉体由颗粒d1,d2,d3……构成，其物理特性可用各粒径函 数的加成表示： f(d)=f(d1)+f(d2)+f(d3)+……+f(dn) 若将粒径想象成一均一球径D表示：则 f(d)=f(D), D即表示平均径。 涉及粒径的表达式有（式中设颗粒为边长为d的立方体）： 颗粒群的总长 Σ（nd) 颗粒群的总表面积 Σ（6nd2) 颗粒群的总体积（总重量） Σ(nd3), ρΣ(nd3). 颗粒群的比表面积 Σ(6nd2)/ Σ(nd3) 平均比表面积 Σ(6n/d)Σn
W的百分数为Δ wi，则（Wi/W）/Δ d为频率f （%/ Δ d） 。
表 2-6 频 率 分 布 平均粒径 质量频率 个数频率 粒 级 平均粒径 质量频率 个数频率 （μ m） （%/Δ d） （%/Δ d） （μ m） （μ m） （%/Δ d） （%/Δ d） ~10 22.5 27.5 32.5 6.5 15.8 23.2 23.9 19.5 25.6 24.1 17.2 35~40 40~45 ＞45 37.5 42.5 14.3 8.8 7.5 7.6 3.6 2.4
均匀 中等均匀 不均匀
2、分布宽度
在衡量粒度分布范围时也经常用分布宽度 来表示：
第二节 粒度分布
粒度分布 Particle size distribution ： 指将颗粒群以一定的粒度范围按大小顺序分为 若干级别（粒级），各级别粒子占颗粒群总量的百 分数。 个数基准粒度分布（颗粒群总量以个数表示） 质量基准粒度分布（颗粒群总量以质量表示）
一、粒度分布的表示方式
（一）频率分布
2 3
2
3
3
粒度分布中含量最高的粒径 粒度分布的累积值为 50%的粒径
若粉体由颗粒d1,d2,d3……构成，其物理特性可用各粒径函 数的加成表示： f(d)=f(d1)+f(d2)+f(d3)+……+f(dn) 若将粒径想象成一均一球径D表示：则 f(d)=f(D), D即表示平均径。 涉及粒径的表达式有（式中设颗粒为边长为d的立方体）： 颗粒群的总长 Σ（nd) 颗粒群的总表面积 Σ（6nd2) 颗粒群的总体积（总重量） Σ(nd3), ρΣ(nd3). 颗粒群的比表面积 Σ(6nd2)/ Σ(nd3) 平均比表面积 Σ(6n/d)Σn
粉体力学与工程02粉体粒度分析及测量
2020/8/21
h
b l
2020/8/21
三轴平均径计算公式
三轴算术平均值： 立体图形的算术平均
三轴调和平均径： 与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长
三轴几何平均径： 与颗粒外接长方体体积 相等的立方体的棱长
2020/8/21
附表 各单一粒径的物理意义
2020/8/21
统计平均径
粉体力学与工程02粉体 粒度分析及测量
2020/8/21
2.1单颗粒尺寸的表示方法和颗粒形状因数
颗粒的大小和形状是粉体材料最重要的物性 特性表征量。
直径D
直径D、高度H
？
2020/8/21
人为规定了一些所谓尺寸的表征方法
三轴径 统计平均径 当量径
2020/8/21
三轴径
图中颗粒处于一水平面上，其正视和俯视 投影图如图所示。这样在两个投影图中，就能 定义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长 ，定义规则如下： 高度h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度 宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距 长度l：颗粒俯视投影图中与宽度方向垂直的 平行线夹距
II 采用半对数座标放大粒级分布较宽的横座标，精确绘 出细粒级间隔很小的粒度分布曲线
III 建立粒度分布函数的基础
2020/8/21
（6）粒度分布函数表达式
正态分布： 函数表达：正态分布的概率密度函数(频率分布函数)由下式给 出:
图形表达：
2020/8/21
a称为正态分布的位置参数,而 σ的大小与曲线的形状相关, σ 越小,密度曲线越陡,此分布取 值越集中, σ越大,密度曲线越平 缓,此分布取值越分散, σ称为正 态分布的形状参数.
2020/8/21
h
b l
2020/8/21
三轴平均径计算公式
三轴算术平均值： 立体图形的算术平均
三轴调和平均径： 与颗粒外接长方体比表面积相等的球的 直径或立方体的一边长
三轴几何平均径： 与颗粒外接长方体体积 相等的立方体的棱长
2020/8/21
附表 各单一粒径的物理意义
2020/8/21
统计平均径
粉体力学与工程02粉体 粒度分析及测量
2020/8/21
2.1单颗粒尺寸的表示方法和颗粒形状因数
颗粒的大小和形状是粉体材料最重要的物性 特性表征量。
直径D
直径D、高度H
？
2020/8/21
人为规定了一些所谓尺寸的表征方法
三轴径 统计平均径 当量径
2020/8/21
三轴径
图中颗粒处于一水平面上，其正视和俯视 投影图如图所示。这样在两个投影图中，就能 定义一组描述颗粒大小的几何量：高、宽、长 ，定义规则如下： 高度h：颗粒最低势能态时正视投影图的高度 宽度b：颗粒俯视投影图的最小平行线夹距 长度l：颗粒俯视投影图中与宽度方向垂直的 平行线夹距
II 采用半对数座标放大粒级分布较宽的横座标，精确绘 出细粒级间隔很小的粒度分布曲线
III 建立粒度分布函数的基础
2020/8/21
（6）粒度分布函数表达式
正态分布： 函数表达：正态分布的概率密度函数(频率分布函数)由下式给 出:
图形表达：
2020/8/21
a称为正态分布的位置参数,而 σ的大小与曲线的形状相关, σ 越小,密度曲线越陡,此分布取 值越集中, σ越大,密度曲线越平 缓,此分布取值越分散, σ称为正 态分布的形状参数.
2020/8/21
粉体粒度分析及其测量(二)
为５ ０ ０～ １ ０ ０ ０或更 大 。
３ ． 粉碎级数 由于粉 碎机的粉碎 比有 限，生产上 要求的物料 粉碎 比往往 远大于上述 范 围，因而有时需用两 台或多 台粉碎机 串联
中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ４ Ｉ ■
起 来进 行粉碎 。儿 台粉碎机 串联起来 的粉 碎过程称为 多级粉碎 ；串联 的粉 碎机台数称为粉 碎级数。在此情形 下 ，原 料 粒度 与最 终粉 碎产品的粒度之 比称为总粉碎 比。若串联 的各级 粉碎机的粉碎 比分 别为 ， ¨ ，则有 ｉ ｏ － ｉ ｌ ２ … 即多级粉碎 的总粉碎 比为各级粉碎机 的粉碎 比之 乘积 。 （ 卜２ ） ｚ ，… ， 总粉碎 比为
了更明确起见 ，通常按 以下方法进一步划分 。 物料经粉碎尤其是经粉磨后 ，其粒度显著减小 ，比表面积显著增大 ，因而有 利于几种 不同物料 的均匀混合 ，便于输 送和储存 ，也有利于提高高温固相反应的程 度和速度 。
粉碎
２ ． 粉 碎 比
为 了评价粉碎机械的粉碎效果 ，常用粉 碎 比的概 念。 物料粉碎前的平均粒径 Ｄ 与粉碎 后的平均 粒径 ｄ之 比称为平均粉碎 比，用符号 表示 。数 字表 达式为
粉碎 （ 磨 ）。粗颗 粒回料质 量与该级粉碎 （ 磨 ）产 品的质量之 比称为循环 负荷率 。
一 ｌ 中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ４
表 明粉碎 产品 中含有 较多的细粒级 物料 ；凸形 曲线 ３则说 明粉碎产 品中粗粒级物料 较多 ；直线 ２表明物料 粒度是均
匀 分 的 。
箍 度／ ｍｍ
图 １粒度组成特性 曲线
粒度分布 曲线不仅 可以用于计算 不同粒级 物料 的含量 ， 还可将不 同粉碎机械粉碎 同一物料所得 的曲线进行 比较 ， 以判 断它们的工作情况 。 根据不 同的生产情形 ，粉碎流程 可有 不同的方 式。 凡从粉碎 （ 磨 ）机 中卸 出的物料 即为产 品，不带检查 筛分或选粉设备的粉碎 （ 磨 ）流程称为开路 （ 或开流）流程 。 开路流程 的优点是 ：比较简单 ，设备少 ，扬尘点 也少 。缺点是 ：当要求粉碎 的产 品粒度较小时 ，粉碎 （ 磨 ）效率较低 ，
３ ． 粉碎级数 由于粉 碎机的粉碎 比有 限，生产上 要求的物料 粉碎 比往往 远大于上述 范 围，因而有时需用两 台或多 台粉碎机 串联
中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ４ Ｉ ■
起 来进 行粉碎 。儿 台粉碎机 串联起来 的粉 碎过程称为 多级粉碎 ；串联 的粉 碎机台数称为粉 碎级数。在此情形 下 ，原 料 粒度 与最 终粉 碎产品的粒度之 比称为总粉碎 比。若串联 的各级 粉碎机的粉碎 比分 别为 ， ¨ ，则有 ｉ ｏ － ｉ ｌ ２ … 即多级粉碎 的总粉碎 比为各级粉碎机 的粉碎 比之 乘积 。 （ 卜２ ） ｚ ，… ， 总粉碎 比为
了更明确起见 ，通常按 以下方法进一步划分 。 物料经粉碎尤其是经粉磨后 ，其粒度显著减小 ，比表面积显著增大 ，因而有 利于几种 不同物料 的均匀混合 ，便于输 送和储存 ，也有利于提高高温固相反应的程 度和速度 。
粉碎
２ ． 粉 碎 比
为 了评价粉碎机械的粉碎效果 ，常用粉 碎 比的概 念。 物料粉碎前的平均粒径 Ｄ 与粉碎 后的平均 粒径 ｄ之 比称为平均粉碎 比，用符号 表示 。数 字表 达式为
粉碎 （ 磨 ）。粗颗 粒回料质 量与该级粉碎 （ 磨 ）产 品的质量之 比称为循环 负荷率 。
一 ｌ 中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ４
表 明粉碎 产品 中含有 较多的细粒级 物料 ；凸形 曲线 ３则说 明粉碎产 品中粗粒级物料 较多 ；直线 ２表明物料 粒度是均
匀 分 的 。
箍 度／ ｍｍ
图 １粒度组成特性 曲线
粒度分布 曲线不仅 可以用于计算 不同粒级 物料 的含量 ， 还可将不 同粉碎机械粉碎 同一物料所得 的曲线进行 比较 ， 以判 断它们的工作情况 。 根据不 同的生产情形 ，粉碎流程 可有 不同的方 式。 凡从粉碎 （ 磨 ）机 中卸 出的物料 即为产 品，不带检查 筛分或选粉设备的粉碎 （ 磨 ）流程称为开路 （ 或开流）流程 。 开路流程 的优点是 ：比较简单 ，设备少 ，扬尘点 也少 。缺点是 ：当要求粉碎 的产 品粒度较小时 ，粉碎 （ 磨 ）效率较低 ，
粉体粒度分析及其测量(二)
当 昆合过程 进行到一 定程度 ，混合过 程总是进 行着两种历程 ，颗粒被混合 着 ，而 同时又偏 析着 ，偏析和 混合 反复交替地进行着 ，在某个 时刻达 到动态平衡 。此后 ，混合均匀度不会再提高 ，一般不会再 达到最佳 的混合状 态。 这种反常现象 是 由于后期 出现的反混造成的 。
＼、
扩散 混 合 由 由 小
剪切 昆合 小 中 小
混 合过程 在整个 混合过程 中 ，初期是 以对 流混合为主 ，显然这一 阶段 的混合速度较大 ；在混合第 二阶段 中 ， 则 以扩散混 合为主 ；在全 部混合过程 中剪切混合 都起着作用 。物料在混合机 中 ，混合前期均化 速度较快 ，颗粒之 间迅速地｝昆合 ，达到最佳 ｝昆合状态后 ，不但均化速 度变慢 ，而且 由于混合 的物料 性质和运动 的方式等状态在 混合 过程 中的改变 ，混合 的过程 不能达到最佳 混合状态 ，尤其是较 细的粒子 ，由于粉 体的凝聚 以及静 电效应等原 因 ， 产生 了逆混 合均化的现象称为反混合 ，也 叫偏析 。
粉体粒 度分析 及其测量 （＝ ）
在生产实践 中，往往需要多 种不同成 分的粉体物料按一定 比例配合在一起通过一定 工序 加工成为最终产品。在 此过程 中 ，各种成分 的粉 体的均匀分布对产 品的性能具有直接的重要影响 。因此 ，需要进行必要的均化 ，即混合处理。 所谓 混合 ，即是物料在外力 （重力 或机械 力等 ）作用下发生运动速度和运动方 向的改变 ，使各组分颗粒 均匀分 布的 操作过程 。
（２）混合机结构 形式 混合机机 身的形状和尺 寸、所用搅拌部件 的几何形状和 尺寸、结构材料 及其表面加工质量 、进 料和卸料 的设 置 形 式 等 都 会 影 响 混 合 过 程 。设 备 的 几 何 形 状 和 尺 寸 影 响物 料 颗 粒 的游 动 方 向 和速 度 。 图 ｌ所示粒度为 ８０～ １００目和 ３５～ ４２目的砂各 ２．５ｋｇ，在水平 圆筒｝昆合机 内水平装填物料后进行混合 的偏 析 现象。可 以发现 ，混合 ２ｍｉｎ后，ｌ—Ｍ 值降至最小 ，之后开始回升 ，发生明显偏析 。
＼、
扩散 混 合 由 由 小
剪切 昆合 小 中 小
混 合过程 在整个 混合过程 中 ，初期是 以对 流混合为主 ，显然这一 阶段 的混合速度较大 ；在混合第 二阶段 中 ， 则 以扩散混 合为主 ；在全 部混合过程 中剪切混合 都起着作用 。物料在混合机 中 ，混合前期均化 速度较快 ，颗粒之 间迅速地｝昆合 ，达到最佳 ｝昆合状态后 ，不但均化速 度变慢 ，而且 由于混合 的物料 性质和运动 的方式等状态在 混合 过程 中的改变 ，混合 的过程 不能达到最佳 混合状态 ，尤其是较 细的粒子 ，由于粉 体的凝聚 以及静 电效应等原 因 ， 产生 了逆混 合均化的现象称为反混合 ，也 叫偏析 。
粉体粒 度分析 及其测量 （＝ ）
在生产实践 中，往往需要多 种不同成 分的粉体物料按一定 比例配合在一起通过一定 工序 加工成为最终产品。在 此过程 中 ，各种成分 的粉 体的均匀分布对产 品的性能具有直接的重要影响 。因此 ，需要进行必要的均化 ，即混合处理。 所谓 混合 ，即是物料在外力 （重力 或机械 力等 ）作用下发生运动速度和运动方 向的改变 ，使各组分颗粒 均匀分 布的 操作过程 。
（２）混合机结构 形式 混合机机 身的形状和尺 寸、所用搅拌部件 的几何形状和 尺寸、结构材料 及其表面加工质量 、进 料和卸料 的设 置 形 式 等 都 会 影 响 混 合 过 程 。设 备 的 几 何 形 状 和 尺 寸 影 响物 料 颗 粒 的游 动 方 向 和速 度 。 图 ｌ所示粒度为 ８０～ １００目和 ３５～ ４２目的砂各 ２．５ｋｇ，在水平 圆筒｝昆合机 内水平装填物料后进行混合 的偏 析 现象。可 以发现 ，混合 ２ｍｉｎ后，ｌ—Ｍ 值降至最小 ，之后开始回升 ，发生明显偏析 。
粉体粒度分析及测量
原理
电感应法利用电场对粉体颗粒的感应作用， 通过测量颗粒通过电场时引起的电信号变 化来计算其粒径大小。
优点
测量速度快、精度高、无需使用任何液体。
应用
电感应法适用于测量导电性较好的粉体， 如金属粉末、炭黑等。
缺点
设备成本较高，且对非导电性粉体不适用。
03
粉体粒度测量应用
工业生产中的应用
生产控制
通过测量粉体粒度，可以控制生 产过程中的原料配比、工艺参数 和产品质量，确保生产的稳定性
天然粉体如土壤、沙子等，人 造粉体如水泥、颜料、食品等。
粒度分析的意义
了解粉体的粒度分布
提高生产效率
粒度分布是粉体的一个重要特性，影 响粉体的性能和应用。
了解粉体粒度分布有助于优化生产工 艺，提高生产效率。
控制产品质量
通过对粒度的控制，可以调整产品的 性能，满足不同应用需求。
粒度分析的方法
筛分法
和一致性。
优化工艺
了解粉体粒度的分布和特性，有助 于优化生产工艺，提高生产效率和 降低能耗。
混合与分散
在粉体加工过程中，粒度的测量有 助于评估粉体的混合和分散效果， 提高产品的均匀性和稳定性。
科学研究中的应用
材料科学
粉体粒度测量在材料科学领域中 用于研究材料的物理和化学性质， 如光、电、磁等性质与粒度的关
粉体粒度分析及测量
• 粉体粒度分析简介 • 粉体粒度测量技术 • 粉体粒度测量应用 • 粉体粒度测量技术的发展趋势 • 粉体粒度测量中的问题与挑战
目录
01
粉体粒度分析简介
粉体的定义与分类
粉体是由固体微粒组成的集合 体，通常指粒径在微米至毫米 范围内的非均匀混合物。
根据来源和用途，粉体可分为 天然粉体和人造粉体两大类。
电感应法利用电场对粉体颗粒的感应作用， 通过测量颗粒通过电场时引起的电信号变 化来计算其粒径大小。
优点
测量速度快、精度高、无需使用任何液体。
应用
电感应法适用于测量导电性较好的粉体， 如金属粉末、炭黑等。
缺点
设备成本较高，且对非导电性粉体不适用。
03
粉体粒度测量应用
工业生产中的应用
生产控制
通过测量粉体粒度，可以控制生 产过程中的原料配比、工艺参数 和产品质量，确保生产的稳定性
天然粉体如土壤、沙子等，人 造粉体如水泥、颜料、食品等。
粒度分析的意义
了解粉体的粒度分布
提高生产效率
粒度分布是粉体的一个重要特性，影 响粉体的性能和应用。
了解粉体粒度分布有助于优化生产工 艺，提高生产效率。
控制产品质量
通过对粒度的控制，可以调整产品的 性能，满足不同应用需求。
粒度分析的方法
筛分法
和一致性。
优化工艺
了解粉体粒度的分布和特性，有助 于优化生产工艺，提高生产效率和 降低能耗。
混合与分散
在粉体加工过程中，粒度的测量有 助于评估粉体的混合和分散效果， 提高产品的均匀性和稳定性。
科学研究中的应用
材料科学
粉体粒度测量在材料科学领域中 用于研究材料的物理和化学性质， 如光、电、磁等性质与粒度的关
粉体粒度分析及测量
• 粉体粒度分析简介 • 粉体粒度测量技术 • 粉体粒度测量应用 • 粉体粒度测量技术的发展趋势 • 粉体粒度测量中的问题与挑战
目录
01
粉体粒度分析简介
粉体的定义与分类
粉体是由固体微粒组成的集合 体，通常指粒径在微米至毫米 范围内的非均匀混合物。
根据来源和用途，粉体可分为 天然粉体和人造粉体两大类。
粉体粒度分析及其测量(二)
（ ５ ）安息角 的影 响 粒度均 匀 ，安息角不同的颗粒状混合物料倾倒在料 堆上 时 ，安息角较大的颗粒往往 会集 中在 ㈣ 鳓 料堆 的中心。
２ ． 防 止偏 析 的 方法
在 加料 时 ，采取某些能使输入物料 重新分布和能改变 内部流动模式的方法 。已经 用来把输人物料散布 到料堆 上的 方法 ，有 活动 加料 管 【 图 ３（ ａ ）】和多头加料管 【 图 ３（ ｂ ）】 。活动的加料管 由一个 固定的偏转装置和一个料流喷管
爹动
的 混 合物
（ ａ ｝
｛ ＃ 斗 ｛∈ ＇ ￡ 的｝ Ｊ 【 ｌ 聚 斗
（ ｂ） 缶 ｝
图 １整体 流动中典型的偏 析与混合
而对于漏 斗流料仓 ，就像整 体流料仓 中一 样 ，在加料期 间形成一个 较细颗粒组成 的中央料芯 。然而 ，出料 斗的物 料？ 昆 合经可能变化 ，料斗卸空时 ，最后排出料斗的物料将 是最粗的。 输送过程 中 ，颗粒混合物受 到振动或搅 拌时 ，也会发生 渗漏。这种 影响可以在振动运 送和斜槽 中发生 以及 在用振 动助流的小型料斗 中发生。 （ ２ ）振 动 在 振动槽里 的大颗粒 由于振动力 的作用 ，会上升 到粉体层 的表 面上来。振动槽的每一 次垂 直运 动都会 使细颗粒运 动到大颗粒 的下面。 当细料累 积并密集时 ，它就 能支托住大颗 粒 ，使之上升 到表面。存储料仓通常 不会受
■ ｌ 中 国 粉 体 工 业２ ０ １ ７ Ｎ ｏ ． ２
粉 体的偏 析现象
１ ． 粉 体 偏 析 的 机 理
导致 非黏性颗粒偏析 的机理包含如 下几个方 面： （ １ ）细颗粒 的渗漏作用 细颗 粒在流动期 间自身重新排列 时 ，可能通过较大颗粒的空 隙渗漏 。举例来说 ，这种现 象 可能发生在 因搅拌 、振动或把颗粒倾注成堆时 引起 的剪切期 间，或发生在料仓 内的流动期间。 料仓 加料 阶段发生的表面渗漏是一个众所周知 的例 子 ，如 图 １（ ａ ）所示 。撞到料堆上 的颗粒形成一薄层快速移动 的物料 ，在移动层 内，较细 的颗粒 渗漏到下面 的静止料层 并固定在某个适 当的位置 ，无法渗入的大颗粒继续滚动或滑 移 到料堆 外围，这 时流动颗粒层具有筛选 中的过筛作用 。 料仓 卸料时 ，再次发生颗粒 的重新排列 ，在整体 流料仓 中 ，重新混合发生在偏析物料 离开垂直部分并进入整体流
粉体粒度分析及其测量(二)
粉体粒度分析及其测量（二）陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成型和高温烧结制成的一类无机非金属材料。
它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
陶瓷材料中已崛起了精细陶瓷，它以抗高温、超强度、多功能等优良性能在新材料世界独领风骚。
精细陶瓷是指以精制的高纯度人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺烧结的高性能陶瓷，因此又称先进陶瓷或新型陶瓷。
精细陶瓷有许多种，它们大致可分成三类。
1.陶瓷材料分类(1)结构陶瓷这种陶瓷主要用于制作结构零件。
机械工业中的一些密封件、轴承、刀具、球阀、缸套等都是频繁经受摩擦而易磨损的零件，用金属和合金制造有时也是使用不了多久就会损坏，而先进的结构陶瓷零件就能经受住这种“磨难”。
(2)电子陶瓷指用来生产电子元器件和电子系统结构零部件的功能性陶瓷。
这些陶瓷除了具有高硬度等力学性能外，对周围环境的变化能“无动于衷”，即具有极好的稳定性，这对电子元件是很重要的性能，另外就是能耐高温。
(3)生物陶瓷生物陶瓷是用于制造人体“骨骼-肌肉”系统，以修复或替换人体器官或组织的一种陶瓷材料。
精细陶瓷是新型材料中特别值得注意的一种，它有广阔的发展前途。
这种具有优良性能的精细陶瓷，有可能在很大的范围内代替钢铁以及其他金属而得到广泛应用，达到节约能源、提高效率、降低成本的目的；精细陶瓷和高分子合成材料相结合，可以使交通运输工具轻量化、小型化和高效化。
精陶材料将成为名副其实的耐高温的高强度材料，从而可用作包括飞机发动机在内的各种热机材料、燃料电池发电部件材料、核聚变反应堆护壁材料、无公害的外燃式发动机材料等。
精细陶瓷与高性能分子材料、新金属材料、复合材料并列为四大新材料。
有些科学家预言，由于精细陶瓷的出现，人类将从钢铁时代重新进入陶瓷时代。
2.陶瓷脆性的可改善性然而陶瓷材料也有一定不足之处，如其脆性过大，就会极大地影响陶瓷材料在多个领域中的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4a da
等周长圆当量径dL 与颗粒投影外形周长相等的圆的直径
d L L
表2-2 颗粒当量直径的定义
序号 名称
定义
dv
体积直径
与颗粒具有相同体积的圆球的直 径
dv=(6v/π)1/3
ds
面积直径 与颗粒具有相同表面积的 ds=(s/π)1/2
圆球直径
dsv 面积体积直径 与颗粒具有相同外表面积 dsv=dv3/ds2 和体积比的圆球直径
V=dV3
6
dv 36v
等表面积球当量径dS：与颗粒等表面积球的直径
d s
s
当量直径
等体积比表面积球当量径dSV 或面积体积直径，与颗 粒具有相同的表面积对体积之比，即具有相同的体积比
表面积的球的直径
d2 SV
S
/6dS 3V V
dsv6S Vd dsv3 2
等投影面积直径da 粒形状有着不同
的要求，例如，用作砂轮的研磨料：有好的填充结构，故
选有棱角；铸造用砂：强度高、孔隙率大以便排气，故以
球形颗粒为宜；混凝土集料：强度高、紧密的填充结构，
故碎石以正多面体为理想形状。
1. 颗粒的形状系数
人们常常用某些量的数值来表示颗粒的形状，这些量可统
称为形状因子。这些形状因子反应着颗粒的体积、表面积乃至
三轴径 统计平均径 当量径
1、三轴径
设一个颗粒以最大稳定度（重心最低）置于一个水平上， 其正视和俯视投影图如图2-1所示。这样在两个投影图中， 就能定义一组描述颗粒大小的几何量：长、宽、高，定义 规则如下：
高度h：颗粒最低势能态时垂直投 影像的高度
宽度b：颗粒俯视投影图中，最小 平行线间的夹距
颗粒 粉体
2.1.1单个颗粒尺寸的表示方法
颗粒的大小是粉体诸多物性中最主要的特性值，用其 在空间范围所占据的线性尺寸来表示。颗粒的大小通常 用“粒径”和“粒度”来表示。
粒径——颗粒的尺寸，习惯上表示颗粒大小时用粒径。 粒度——颗粒的大小，表示颗粒大小的分布时用粒度。
直径D
直径D、高度H
？
人为规定了粒径的三种表示方法
4
lb
二轴几何 平均径
接近于颗粒投影面积的度量
5
3 lb h
三轴几何 与外接长方体体积相等的立 平均 方体的边长
2(lb lhbh) 三轴等表 与外接长方体表面积相同的
6
6
面积平均
径
立方体的边长
三轴径
设颗粒投影像的周长和面积分别用L和a表示， 颗粒的表面积和体积分别用S和V表示。可以用这 些几何量来表示颗粒的各种粒度或当量经。
dst Stokes直径 与颗粒具有相同密度且在 同样介质中具有相同沉降 速度的直径
da
投影面积直径 与置于稳定颗粒的投影面积相同 的圆的直径
da=(4A/π)1/2
dL
周长直径
与颗粒的投影外形周长相等的圆 的直径
dL=L/π
dA
筛分直径 颗粒通过的最小方筛孔的宽度
2.1.2颗粒的形状
颗粒的形状与物性之间存在着密切的联系，它对颗粒群 的许多性质产生影响，如，粉体的比表面积、流动性、填 充性、表面现象、化学活性、涂料的覆盖能力、流体通过 粉体层的透过阻力，以及颗粒在流体中的运动阻力等。
S, j
φv,j
Φsv,j 称为比表面积形状系数，Φsv,j与6的差别表征颗粒形
状对于球形的偏离。 对于球Φsv,j=6，如以比表面当量径
dsv代入，得
d sv
6 SV
颗粒的形状系数
表2-3 一些规则几何体的形状因子
几何形状
球形 (d)
圆锥形 (l=b=h=d)
积形状系数 V , j
V ,j
V
d
3 j
球 :V ,j6 立 方 体 :V ,j 1
V , j与 6 的差别表示颗粒形状对于球形的偏离。
颗粒的形状系数
（3）比表面积形状系数
设 Sv为单位体积颗粒的表面积，则
SV
S V
φ
S, j
φv,j
d j2 d j3
φ SV
，
j
dj
φ
式 中 φSV，j
在一定方向上的投影面积与某种规定的粒径dj的相应次方的关 系，这些次方的比例关系又常称为形状系数。
（1）表面积形状系数：与某种粒径dj相联系的表面积
形状系数φs,j
S,j
S
d
2 j
球：S,j
立 方 体 ： S,j6
s , j 与π的差别表示颗粒形状对于球形的偏离
颗粒的形状系数
（2）体积形状系数：与某种粒径dj相联系的体
三轴调和平均径的推导： ∵V=l·b·h S=2lb+2lh+2bh
三轴径
S 2lb2lh2bh SvV= l•b•h
正方体的比表面积 Sv=6/a，球的比表面积 Sv=6/d
6 6 2lb 2lh 2bh
ad
l•b•h
a d 3
11 1
lbh
2、统计平均径
统计平均径是平行于一定方向（用显微镜）测得的颗 粒投影像的线度，又称定向经。
第2章粉体粒度分析 及测量
目录
单个颗粒尺寸的表示方法 颗粒的形状 粉体的粒度分布 颗粒粒度的测量
§2.1颗粒大小和形状表征
材料的机械、物理和化学性质描述了组成材料 的物质组态的基本特性，当物质被“分割”成为粉 体之后，上述三类性质则不能全面描述材料的性质， 必须对粉体材料的组成单元——颗粒，进行详细描 述。颗粒的大小和形状是粉体材料最重要的物性特 性表征量。
粒径名称
定
义
定 方 向 径 沿一定方向测得颗粒投影的两平行线间的距
（Feret 径）dF 离。
定方向等分径
（Martin 径或马 沿一定方向将颗粒投影像面积等分的线段长度
丁直径)dM
）
定向最大径
沿一定方向测定颗粒投影像所得最大宽度的线 段长度
S1 S2
统计平均径
定向最大径
Martin径 Feret径
图 2-2 定向径
对于一个不规则的颗粒，定向经与颗粒的取向有关，可取其 所有方向的平均值；对取向随机的颗粒群，可沿一个方向测定。
统计平均径
图2-3
3. 当量直径
当量直径是利用测量某些与颗粒大小有关的性质推导而来
的，并使之与线性量纲有关。用得最多的是球当量径。
等体积球当量径dV：与颗粒同体积球的直径
长度l：颗粒俯视投影图中，与宽度 方向垂直的平行线的夹距
h
b l
图 2-1 颗粒投影图
表2-1三轴径的平均值计算公式
序号
计算式
名称
意义
1
l b
2
l b h
2
3
3 3 1 l 1 b1 h
二轴平均 显微镜下出现的颗粒基本大
径
小的投影
三轴平均 径
三维图形的算术平均
三轴调和 与外接长方体比表面积相同 平均径 的球体直径或立方体的边长