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粒度测试的基本知识和基本方法

2012-08-19 11:19
月城清浅
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  其它如D16、D90等参数的定义与物理意义与D97相似。

  ③比表面积:单位重量的颗粒的表面积之和。比表面积的单位为m2/kg或cm2/g。比表面积与粒度有一定的关系,粒度越细,比表面积越大,但这种关系并不一定是正比关系。

  8、粒度测试的重复性:同一个样品多次测量结果之间的偏差。重复性指标是衡量一个粒度测试仪器和方法好坏的最重要的指标。它的计算方法是:

  其中,n为测量次数(一般n>=10);

  xi为每次测试结果的典型值(一般为D50值);

  x为多次测试结果典型值的平均值;

  σ为标准差;

  δ为重复性相对误差。

  影响粒度测试重复性有仪器和方法本身的因素;样品制备方面的因素;环境与操作

  方面的因素等。粒度测试应具有良好的重复性是对仪器和操作人员的基本要求。

  9、粒度测试的真实性:

  通常的测量仪器都有准确性方面的指标。由于粒度测试的特殊性,通常用真实性来表示准确性方面的含义。由于粒度测试所测得的粒径为等效粒径,对同一个颗粒,不同的等效方法可能会得到不同的等效粒径。

  可见,由于测量方法不同,同一个颗粒得到了两个不同的结果。也就是说,一个不规则形状的颗粒,如果用一个数值来表示它的大小时,这个数值不是唯一的,而是有一系列的数值。而每一种测试方法的都是针对颗粒的某一个特定方面进行的,所得到的数值是所有能表示颗粒大小的一系列数值中的一个,所以相同样品用不同的粒度测试方法得到的结果有所不同的是客观原因造成的。颗粒的形状越复杂,不同测试方法的结果相差越大。但这并不意味着粒度测试结果可以漫无边际,而恰恰应具有一定的真实性,就是应比较真实地反映样品的实际粒度分布。真实性目前还没有严格的标准,是一个定性的概念。但有些现象可以做为测试结果真实性好坏的依据。比如仪器对标准样的测量结果应在标称值允许的误差范围内;经粉碎后的样品应比粉粉碎前更细;经分级后的样品的大颗粒含量应减少;结果与行业标准或公认的方法一致等。

  二、粒度测试的基本方法

  粒度测试的方法很多,具统计有上百种。目前常用的有沉降法、激光法、筛分法、图像法和电阻法五种,另外还有几种在特定行业和领域中常用的测试方法。

  1、沉降法:

  沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量粒度分布的一种方法。它的基本过程是把样品放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液,悬浮液中的颗粒在重力或离心力作用下将发生沉降。不同粒径颗粒的沉降速度是不同的,大颗粒的沉降速度较快,小颗粒的沉降速度较慢。那么颗粒的沉降速度与粒径有怎样的数量关系,通过什么方式反映颗粒的沉降速度呢?

  ①Stokes定律:

  在重力场中,悬浮在液体中的颗粒受重力、浮力和粘滞阻力的作用将发生运动。从Stokes定律中我们看到,沉降速度与颗粒直径的平方成正比。比如两个粒径比为1:10的颗粒,其沉降速度之比为1:100,就是说细颗粒的沉降速度要慢很多。为了加快细颗粒的沉降速度,缩短测量时间,现代沉降仪大都引入离心沉降方式。在离心沉降状态下,颗粒的沉降事度与粒度的关系如下:

  这就是Stokes定律在离心状态下的表达式。由于离心转速都在数百转以上,离心加速度ω2r远远大于重力加速度g,Vc>>V,所以在粒径相同的条件下,离心沉降的测试时间将大大缩短。

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