各种粉体粒度分析方法优缺点对比及应用.pdf

各种粉体粒度分析方法优缺点对比及应用在现实社会中，诸如材料、能源、医药、冶金、化工、电子、机械、建筑及环保等很多领域都与材料的粒度分析息息相关。由于材料的颗粒大小分布范围较广，颗粒可以从纳米级到毫米级，因此描述材料颗粒粒度大小的时候，可以按大小分为纳米颗粒、超微颗粒、微粒、细粒、粗粒等等。可以依据这些颗粒的大小、种类来采纳不同的粒度分析方法。近年来，随着纳米技术的飞速进展，纳米材料的颗粒粒度分布已经成为纳米材料讨论的紧要对象和紧要指标。因此，随着科学技术的进展，有关于材料颗粒的粒度分析技术已经受到人们的重视，渐渐成为分析测量学中的一个紧要分支。粒度分析的方法很多，据统计有上百种。目前常用的有沉降法、筛分法、显微镜法、电阻法、激光光散射法、电镜法和X射线小角散射法等。1沉降法（SedimentationSizeAnalysis）1.1沉降法的原理该法基于颗粒在悬浮体系时，颗粒本身重力（或所受离心力）、所受浮力和黏滞阻力三者平衡，依据黏滞阻力服从斯托克斯（Stocks）定律来实施测定，此时颗粒在悬浮体系中以恒定速度沉降，且沉降速度与粒度大小的平方成正比。Stokes定律:为了加快细颗粒的沉降速度，缩短测量时间，现代沉降仪大都采纳离心沉降方式。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2r远宏大于重力加速度g，VcV，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。1/7沉降法在油漆和陶瓷行业是一个传统的测量方法，测量范围一般为44m以上。1.2优点操作简便，仪器可连续运行，价格低，精准性和重复性较好，测试范围较大。1.3缺点测量速度慢，平均测量时间要半个多小时，很难重复分析；必需精准明确的掌控以防止温度梯度和粘度变化；不能处理不同密度的混合物。2筛分法（ScreeningAnalysis）2.1筛分法粒度分析该法是用筛子来检测物料粒度构成，是最简单的也是应用最早的粒度分析方法。筛分法分干筛和湿筛两种形式，可以用单个筛子来掌控单一粒径颗粒的通过率，也可以用多个筛子叠加起来同时测量多个粒径颗粒的通过率，并计算出百分数。筛分法有手工筛、振动筛、负压筛、全自动筛等多种方式。颗粒能否通过筛子与颗粒的取向和筛分时间等素因素有关。筛分分析的粒度范围为0.045～300mm。筛分法可直接测出颗粒粒级的真实尺寸，因此常作为其他物料粒度分析方法的校正标准。筛分分析采纳的套筛一般有两种：一种为非标准筛，用于筛分粗粒物料（6～300mm）。另一种为标准套筛，用于筛分细度物料（0.045～6mm），标准套筛是由一套筛孔大小有肯定比例的、筛孔宽度和筛丝直径都是按标准制造的筛子组。上层筛子的筛孔大，下层筛子的筛孔小，另外还有一个上盖（防止试样损失）和筛底（用来接取最底层筛子的筛下颗粒）。2.2优点2/7简单便利、直观、设备成本低，比较适合用于采矿业中较大颗粒。2.3缺点小于400目的粉末测量比较困难；难以测量粘性和成团的材料；测量时间和操作方法必需严格标准化；不能产生真实的重量分布；小尺寸筛网易被物料堵塞，且难以清洗；筛网强度低，易破损。3显微镜法（Microscopy）3.1显微镜法显微镜系统是由显微镜、摄像头、图形采集卡、计算机等构成。它的基本工作原理是将显微镜放大后的颗粒图像通过CCD摄像头和图形采集卡传输到计算机中，由计算机对这些图像进行边缘识别等处理，计算出每个颗粒的投影面积，依据等效投影面积原理得出每个颗粒的粒径，再统计出所设定的粒径区间的颗粒的数量，就可以得到粒度分布了。由于这种方法单次所测到的颗粒个数较少，对同一个样品可以通过更换视场的方法进行多次测量来提高测试结果的真实性。除了进行粒度测试之外，显微镜法还常用来察看和测试颗粒的形貌。所测的粒径为等效投影面积径，计算出的为长度平均径。测量范围一般为0.2～100m。3.2优点简单便利、直观、可进行形貌分析。3.3缺点代表性差，速度慢，无法测超细颗粒。4电阻法4.1电阻法又叫库尔特法，是由美国一个叫库尔特的人创造的一种粒度测试方法。这种方法是依据颗粒在通过一个小微孔的瞬间，占据了小微孔中的空间而排开了小微孔中的导电液体，使小微孔两端的电阻发生变化的3/7原理测试粒度分布的。小孔两端的电阻的大小与颗粒的体积成正比。当不同大小的粒径颗粒连续通过小微孔时，小微孔的两端将连续产生不同大小的电阻信号，通过计算机对这些电阻信号进行处理就可以得到粒度分布了。用库尔特法进行粒度测试所用的介质通常是导电性能较好的生理盐水。4.2用途适合于测量粒度均匀（即粒度分布范围窄）的粉体样品，也适用于测量水中稀有的固体颗粒的大小和个数，所测的粒径为等效电阻径。4.3优点操作简便，可测颗粒总数，统计出粒度分布，等效概念明确，速度快，精