粒度分析原理

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1、粒度分析基本原理作者：AlanRawle马尔文仪器有限公司EnigmaBusinessPark,GrovewoodRoad,Malvern,Worcestershire,WR141X乙UK（英国）什么是颗粒？这一问题的捉出似乎十分愚蠢！但是，要想对各种粒度分析方法所得出的结果进行分析，这乂是一个十分基本的问题。颗粒的分散过程和材料的形状使粒度分析比乍看起来要复高圆度中国度低闘度30000=V7500=19.5

2、im等效球体只有一种形状可以用一个数字來描述，那就是球体。如果我们说，一个球休的直径是50刚，这样的描述是完全正杂得多。棱的明仃棱角孩近棱角按近沈湃

3、光滑特性:v=体积s=农面枳，4=投影血积2沉降速度图1有关粒度的难题假设给你一只火柴盒和一把尺子，耍求你告诉我它的大小。你可能冋答火柴盒的人小是20X10X5mnio但是你若冋答“火柴盒的大小是20俪”，这是不正确的，因为这仅仅是其大小的一个维度。你不可能用一个单独的数字来描述一只三维的火柴盒的大小。显然，对于复杂的形状,比如一颗砂粒或漆罐中的一粒颜料而言，情况变得更加困难。如果我是质量保证经理,我只想用一个数字来描述颗粒的人小-比如我必须知道从上一次生产起，颗粒的平均大小是增加了或是减少了。这就是粒度分析的一个基木问题-我们如何能够只用一个数字来描述一

4、个三维物体呢？图1显示了-•些砂粒。它们的大小是多少?确。然而，即使是对于立方体,我们也不能以同样的方式做到，因为50刚可能是指一条边或者指一条对角线。对于火柴盒而言，它拥有许多可以用一个数字描述的特性。例如重量是一个单一的数字，体积和表面积亦然。因此，如果我们有一种方法可以测量火柴盒的重量，那么，我们可以把这个重量转化为球体的重量：重量=4/3hr3P而计算出与火柴盒重量相等球体的独特直径（2r）。这就是等效球体理论。我们测最颗粒的一些特性，并假设这指的是一个球体，由此得出一个唯一的数字（这个球体的直径）来描述颗粒。这样，可以保证我们不必以三个或更多数字

5、來描述三维颗粒，虽然那样更加精确，但对于具体操作而言并不方便。我们可以看出，取决于物体的形状，这将产生一些有趣的结果。我们可通过関柱体等效球体的例子來说明这种情况（图2）。然而如果圆柱体改变了形状或大小，则体积/重量会发生变化。冇了等效球体模型,我们至少可以说它变得更大了或更小了。100x20pm圆柱体的等效球体直径假设有一个直径D]=20pm（即r=10gm）,高度为100ym的圆柱体。另有一个肓径为D2的与圆柱体冇等效体积的球体。我们可以用以下方式计算这个直径D2：圆柱体的体积=r2h=10000n（pm3）球体的体积=3其屮X是等效体积半径。竺=0.

6、62后^7lX=;D2=39.1pm对于高100pm,直径20pm的圆柱体，体积等效球体直径约为40gm0卜-表指出了各种比率圆柱体的等效球直径。最后一行对应于典型的盘形大粘土颗粒。它看起来玄径为20

7、im,但由于厚度只有2gm,我们通常不考虑厚度。在测量颗粒体积的仪器上，我们可能得到的答案是半径约为5

8、imo因此，不同的方法可能给出有争议的答案!对于一个25的筛子而言，所有这些圆柱体看起来是相同大小的，可以说“所冇材料都小于25pm”。然而对于激光光衍射而言，这些“岡柱体”看起來是不同的。圆柱体的大小纵横比等效球直径高度直径20201:122.94020

9、2:128.8100205:139.12002010:14934002020:162.110200.5:118.24200.2:113.42200」：110.6不同的方法严肃地比较粉末的测量结果，根.阴、长鳩大长有相同沉降速度的球体显然，如果我们在显微镜下观察颗粒，我们看到的是它的某个二维投彫，由此可以测量到许多不同的直径来表示颗粒的特性。如果我们取颗粒的最大长度，并以此作为我们的尺寸，那么我们实际上是说我们的颗粒是这个最大尺寸的一个球体。同样，如果我们使用最小直径或者某个其它虽比如Feret直径，那么，我们对于这个颗粒的尺寸就会得到另外一个答案。因此，我

10、们必须明白，每一种表征方法测量颗粒的不同特性（最大氏度、最小长度、体积、表面积等）;与测量其它尺寸的另一种方法相比会给出不同的答案。图3显示了对一颗砂粒的一些可能的不同答案。每种方法都不是错误的■它们都是正确的■只不过是测量了颗粒的不同特性。就象有人丿IJ一把厘米尺测量火柴盒，而我用一把英寸尺来测量一样（而fl•你测量长度，我测量宽度！）所以，耍只能使用相同的方法。这也意味着对于比如砂粒这样的颗粒，不可能冇粒度标准。为了在不同方法间进行比较，标准必须是球形的。但是,对于一种特定的测虽方法，我们可以有一种粒度标准，从而允许在使川那种方法的仪器之间进行比较。D

11、[4,3]等假设冇三个直径分别为1、2、3单位的球体。这三个球体的