粒度分析

激光法向细粉方向移动，细粉含量偏高。 因为其超声分散更彻底。
气体透过法
• 根据流体流经粉体层时的透过性测量粒 度。 • 由达西定律：t秒内通过截面积A，长度L 的粉体层的流量Q与压力降Δp成正比。
Q p B At L
常数B与粉体的比表面积的关系：
g B 2 2 KSV (1 )
颗粒粒径累计分布表示小于（大于）某粒径 的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系 （积分曲线）。
细粉颗粒分布的数学方程
• 颗粒分布常以Rosin-Rammler方程表示：
D( x) 1 R( x) 1 e
或
x x
'

n
（1）
R( x) e
x x
D1——某种平均粒径
σ——标准差


d i Di / i
2
第二节 颗粒的形状
一、颗粒的形状概述
1、意义：
颗粒的形状对颗粒群的许多性质都有 影响，例如比表面积、流动性、固着力、 增强性、填充性和化学活性等。
2、颗粒形状的表征——形状指数 a）单一颗粒的形状表示：
当放置在水平面上的单一颗粒处于稳 定状态时，可在相互正交的三轴方向测得 其最大值L、B、T，其中：
• 在n<1时， Rosin-Rammler方程的准确率 大于99%；在n>1时， Rosin-Rammler方 程的准确率小于96%。 • 未经粉磨的粉煤灰的颗粒分布有其独特 性，不宜用Rosin-Rammler方程，而应用 对数正态分布方程来描述颗粒分布。
1 d D( x) e 2 1 x 其中， x ln S d 50
D
• 测定范围：0.1～150μ m
18
( 1 2 ) g
T
沉降天平与激光散射法的比较
• 激光法所得n值比沉降天平所得的n值小。
均匀性系数 方法 特征粒径
nmin nmax n平均
S
x’min x’max x平均
S
检测 数 12 12
沉降 1.09 1.36 1.19 0.08 28.5 38.7 33.2 3.70 天平 激光 0.81 0.99 0.89 0.05 21.5 28.3 25.6 2.09 分析
第三节 粒度测定方法
方法分类
筛分法 直接观察 散射法
测量仪器
筛子 显微镜 粒度分析仪
所得结果
粒度分布 粒度分布，形状 粒度分布
沉降法
气体透过法
沉降天平
比表面积仪
粒度分布
比表面积
筛分法
• 物理分级方法 • 设备简单，操作容易，误差较大。
• 使用一套筛孔大小不等的筛，经干筛或 湿筛后，称量各筛上的筛余，得到粒度 分布和平均粒径。
'

n
（2） x：粒径 x’：当量粒径
D(x)：粒径x的筛析通过量，% R(x)：粒径x的筛余量，%
n：曲线斜率
• 上式取两次对数得到一直线方程：
1 ln ln n ln x n ln x' R( x)
由上式得：
（3）
R( x) n ln x ln x'
ln ln 1
Sw

3 2
(1 )
KB
1
t
Blaine装置

常数KB由已知SW的标样标定。
颗粒特征参数对水泥性能的影响
• 标准稠度用水量
标准稠度用水量随比表面积的增加，特 征粒径的减小，均匀性系数的提高而增大。 1. 水泥较粗，颗粒分布宽，用水量小。 2. 水泥较细，颗粒分布窄，用水量大。 3. 颗粒分布不均衡，用水量大。
FV=LBT/VP
• 球形度——颗粒接近球体的程度
c）颗粒形状的分数维表示
用于描述颗粒的粗糙度和表面结构。 粗糙度越大，分数维的数值越大。
d）混凝土材料科学中用于描述骨料形状的 的参数——针片状颗粒
颗粒表面特性与综合形状系数φ
• 颗粒表面特性指表面粗糙度和表面结构。 • 颗粒综合形状系数： 不规则形状颗粒的实际表面积与同体 积的球形颗粒的表面积之比。 表面光滑的理想球体的综合形状系数 为1，其余的颗粒的φ>1 。
第七章
粉体粒度分析
颗粒的几何特性包括粒度、形状、 表面结构和孔结构。
颗粒的粒度是粉状物体各种物性 中最重要的特性。
第一节 颗粒的粒度与粒度特性
一、颗粒粒度的表示方法
描述物料细分状态的个别物理单元称 为颗粒。 颗粒大小的度量，即粒度，通常用线 性尺寸“粒径”表示。
粒径：通过颗粒重心，
联结颗粒表面两点之间的 线段的长短。 设一个颗粒以最大稳定 度(重心最低)置于一个水 平面上，此时颗粒的水平 投影像如左下图所示。如 另一水平面与此水平面恰 好夹住此颗粒，则定义这 两水平面之间的距离为颗 粒的厚度h。
T——厚度，上下两平面所夹颗粒的距离 B——短径，两竖直平行的平面所夹颗粒的最 短距离 L——长径，在与短径正交的方向上，两竖直 平行的平面所夹颗粒的距离。
b）各种形状指数： • 均齐度——颗粒两个外形尺寸的比值
长短度：N=L/B 扁平度：M=B/T
• 充满度——颗粒外接长方体的体积与该 颗粒体积之比
当被测颗粒的某种物理特性或物理行为 与某一直径的同质球体（或其组合）最相近 时，就把该球体的直径（或其组合）作为被 测颗粒的等效粒径（或粒度分布）。 不同测量方法采用不同物理特性或物理 行为作为比较的参考量。
2. 粒群的粒径分布
实际粉体大都由粒度不等的颗粒组成，存在 粒度分布范围。可用频率分布和累计分布表示。 颗粒粒径频率分布表示各个粒径相对应的颗 粒百分含量（微分曲线）。
• 测定范围：38～1000μ m
直接观察法——显微镜法
• 可用光学显微镜或电子显微镜，可转换成数字 信号处理。 • 直接测量颗粒直径，观察颗粒形状。 • 测量范围：
光学显微镜： 1～100μ m 电子显微镜： 0.001～10μ m
粒度分布按颗粒数计算，所以样本数要足够大， 总数大于1000个，每个粒级大于10个
散射法——激光或X射线粒度分析法
• 根据夫琅和费衍射原理，测定光在穿过 均匀分散的颗粒悬浊液后的散射强度， 求得其粒度分布。 • 单色光的相干性好，所以用激光或X射线。 • 自动化程度高，操作简单，速度快。 • 测定范围：0.5～500μ m
沉降法——沉降天平
• 根据斯托克斯理论，利用重力场或离心 力场，使颗粒在适当的介质中沉降，用 沉降速度测定颗粒直径。 • 斯托克斯等效径： H
平均粒径
算术平均直径
粒径表示形式
1 i di D1 100
几何平均直径 调和平均直径
log Dg i log d i / i
Dh i / i di
平均面积径
Ds
i di
2
/ i
除了平均粒径，还须用偏差系数K偏来 说明粉体的均匀程度。 K偏=σ/D1
（4）
n值为该直线的斜率，又称为均匀性系数
当量粒径
在方程（2）中当x=x’时，
1 R( x) e 36.8% 2.718
1
x’称为“当量粒径”或“特征粒径”。特征粒径 的纵坐标为
1 ln ln 0.00033 36.8%
近似为0.00
均匀性系数
• n值称为均匀性系数，反映最大颗粒与最 小颗粒间的范围，即颗粒分布宽度。 • n值越大颗粒分布越窄。
Baidu Nhomakorabea粒特征参数对水泥性能的影响
• 水泥砂浆稠度
比表面积在350~450m2/kg时砂浆的流动度 最大。 比表面积小时颗粒分级不好，对颗粒间的 空隙填充不好。 比表面积过大使用水量增大，从而影响流 动性。
颗粒特征参数对水泥性能的影响
• 水泥砂浆稠度 均匀性系数在0.97~1.03之间时，砂浆 的流动性最好。 特征粒径的影响不太明显，其最佳范 围为14~19微米。
指定的线段：长轴径，短轴径，定方向径
算术平均径：二轴平均径，三轴平均径
几何平均径：调和平均径，表面积平均径，体 积平均径 等值径：外接矩形等值径，正方形等值径，圆 形等值径，直方体等值径，圆柱体等 值径，立方体等值径，球体等值径 有效径：斯托克斯等效径
在现实测量中，上述粒径是不可测量的。 只能通过某种等效方法测量颗粒的大小。
3
粉体的比表面积SW（cm2/g）
1 g pAt sw 1 5 LQ sv
3

只需测定Q、 Δp 和t即可求出SW。
• 水泥工业中测定水泥细 度的方法是Blaine气体 透过法。 • 固定Q和 Δp ，测定t （ Δp为平均压力）。 • 当液柱由H2下降到H3， 所花时间为t
颗粒的宽度b定义为夹住颗粒投影像的相距最近两平行线间 的距离。与宽度垂直、能夹住此投影像的两平行线间的距离定 义为颗粒长度l。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。可以根据这些几何量b，l， h，L，a，S，V来定义颗粒的种种粒度或相当直径。
1. 单个颗粒的粒径表示方法：
1 x 2
2
dx
d50, d16 分别为 筛析通过量为 50% 和16% 时 的粒径。
d 50 S ln d16
粒分布宽度，相当于n值。
d50可作为特征粒径，相当于x’ ；S表示颗
3. 粒群的平均粒径
实际粉体的颗粒大小也可以以平均粒径 表示。 颗粒粒径频率分布表示各个粒径相对应 的颗粒百分含量（微分曲线）。 颗粒粒径累计分布表示小于（大于）某 粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒 径的关系（积分曲线）。