粒度測試的基本概念和基本知識

粒度測試是通過(guò)特定的儀器和方法對粉體粒度特性進(jìn)行表征的一項實(shí)驗工作。粉體在我們日常生活和工農業(yè)生產(chǎn)中的應用非常廣泛。如面粉、水泥、塑料、造紙、橡膠、陶瓷、藥品等等。在的不同應用領(lǐng)域中，對粉體特性的要求是各不相同的，在所有反映粉體特性的指標中，粒度分布是所有應用領(lǐng)域中受關(guān)注的一項指標。所以客觀(guān)真實(shí)地反映粉體的粒度分布是一項非常重要的工作。下面就我具體講一下關(guān)于粒度測試方面的基知識和基本方法。

一、粒度測試的基本知識
    1、顆粒：在一尺寸范圍內具有特定形狀的幾何體。這里所說(shuō)的一尺寸一般在毫米到納米之間，顆粒不僅指固體顆粒，還有霧滴、油珠等液體顆粒。
    2、粉休：由大量的不同尺寸的顆粒組成的顆粒群。
    3、粒度：顆粒的大小叫做顆粒的粒度。
    4、粒度分布：用特定的儀器和方法反映出的不同粒徑顆粒占粉體總量的百分數。有區間分布和累計分布兩種形式。區間分布又稱(chēng)為微分分布或頻率分布，它表示一系列粒徑區間中顆粒的百分含量。累計分布也叫積分分布，它表示小于或大于某粒徑顆粒的百分含量。
    5、粒度分布的表示方法：
     ① 表格法：用表格的方法將粒徑區間分布、累計分布一一列出的方法。
     ② 圖形法：在直角標系中用直方圖和曲線(xiàn)等形式表示粒度分布的方法。
     ③ 函數法：用數學(xué)函數表示粒度分布的方法。這種方法一般在理論研究時(shí)用。如著(zhù)名的Rosin-Rammler分布就是函數分布。
    6、粒徑和等效粒徑：
    粒徑就是顆粒直徑。這概念是很簡(jiǎn)單明確的，那么什么是等效粒徑呢，粒徑和等效粒徑有什么關(guān)系呢？我們知道，只有圓球體才有直徑，其它形狀的幾何體是沒(méi)有直徑的，而組成粉體的顆粒又絕大多數不是圓球形的，而是各種各樣不規則形狀的，有片狀的、針狀的、多棱狀的等等。這些復雜形狀的顆粒從理論上講是不能直接用直徑這個(gè)概念來(lái)表示它的大小的。而在實(shí)際工作中直徑是描述一個(gè)顆粒大小的直觀(guān)、簡(jiǎn)單的一個(gè)量，我們又希望能用這樣的一個(gè)量來(lái)描述顆粒大小，所以在粒度測試的實(shí)踐中的我們引入了等效粒徑這個(gè)概念。
    等效粒徑是指當一個(gè)顆粒的某一物理特性與同質(zhì)的球形顆粒相同或相近時(shí)，我們就用該球形顆粒的直徑來(lái)代表這個(gè)實(shí)際顆粒的直徑。那么這個(gè)球形顆粒的粒徑就是該實(shí)際顆粒的等效粒徑。等效粒徑具體有如下幾種：
    ① 等效體積徑：與實(shí)際顆粒體積相同的球的直徑。一般認為激光法所測的直徑為等效體積徑。
    ② 等效沉速徑：在相同條件下與實(shí)際顆粒沉降速度相同的球的直徑。沉降法所測的粒徑為等效沉速徑，又叫Stokes徑。
    ③ 等效電阻徑：在相同條件下與實(shí)際顆粒產(chǎn)生相同電阻效果的球形顆粒的直徑。庫爾特法所測的粒徑為等效電阻徑。
    ④ 等效投進(jìn)面積徑：與實(shí)際顆粒投進(jìn)面積相同的球形顆粒的直徑。顯向鏡法和圖像法所測的粒徑大多是等效投影面積直徑。
    7、表示粒度特性的幾個(gè)關(guān)鍵指標：
    ① D50：一個(gè)樣品的累計粒度分布百分數達到50%時(shí)所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑大于它的顆粒占50%，小于它的顆粒也占50%，D50也叫中位徑或中值粒徑。D50常用來(lái)表示粉體的平均粒度。
    ② D97：一個(gè)樣品的累計粒度分布數達到97%時(shí)所對應的粒徑。它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占97%。D97常用來(lái)表示粉體粗端的粒度指標。
其它如D16、D90等參數的定義與物理意義與D97相似。
    ③ 比表面積：?jiǎn)挝恢亓康念w粒的表面積之和。比表面積的單位為m2/kg或cm2/g。比表面積與粒度有一定的關(guān)系，粒度越細，比表面積越大，但這種關(guān)系并不一定是正比關(guān)系。
    8、粒度測試的重復性：同一個(gè)樣品多次測量結果之間的偏差。重復性指標是衡量一個(gè)粒度測試儀器和方法好壞的重要的指標。它的計算方法是：
  其中，n為測量次數（一般n>=10）；
        x i為每次測試結果的典型值（一般為D50值）；
        x為多次測試結果典型值的平均值；
        σ為標準差；
       δ為重復性相對誤差。
    影響粒度測試重復性有儀器和方法本身的因素；樣品制備方面的因素；環(huán)境與操作方面的因素等。粒度測試應具有良好的重復性是對儀器和操作人員的基本要求。
    9、粒度測試的真實(shí)性：
通常的測量?jì)x器都有準確性方面的指標。由于粒度測試的特殊性，通常用真實(shí)性來(lái)表示準確性方面的含義。由于粒度測試所測得的粒徑為等效粒徑，對同一個(gè)顆粒，不同的等效方法可能會(huì )得到不同的等效粒徑。
    可見(jiàn)，由于測量方法不同，同一個(gè)顆粒得到了兩個(gè)不同的結果。也就是說(shuō)，一個(gè)不規則形狀的顆粒，如果用一個(gè)數值來(lái)表示它的大小時(shí)，這個(gè)數值不是的，而是有一系列的數值。而每一種測試方法的都是針對顆粒的某一個(gè)特定方面進(jìn)行的，所得到的數值是所有能表示顆粒大小的一系列數值中的一個(gè)，所以相同樣品用不同的粒度測試方法得到的結果有所不同的是客觀(guān)原因造成的。顆粒的形狀越復雜，不同測試方法的結果相差越大。但這并不意味著(zhù)粒度測試結果可以漫無(wú)邊際，而恰恰應具有一定的真實(shí)性，就是應比較真實(shí)地反映樣品的實(shí)際粒度分布。真實(shí)性目前還沒(méi)有嚴格的標準，是一個(gè)定性的概念。但有些現象可以做為測試結果真實(shí)性好壞的依據。比如儀器對標準樣的測量結果應在標稱(chēng)值允許的誤差范圍內；經(jīng)粉碎后的樣品應比粉粉碎前更細；經(jīng)分級后的樣品的大顆粒含量應減少；結果與行業(yè)標準或公認的方法一致等。