粒度測試的基本知識(shí)和基本方法
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圖10是BT-9300H激光粒度儀系統(tǒng)示意圖。BT-9300H激光粒度儀是一種性能優(yōu)良的國產(chǎn)激光粒度儀。它包括進(jìn)口半導(dǎo)體激光器、76個(gè)多元光電探測器、光路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、循環(huán)分散系統(tǒng)等。該儀器連續(xù)兩年的產(chǎn)銷量突破100臺(tái)，還出口到韓國、臺(tái)灣、土耳其、巴基斯坦等國家和地區(qū)。在臺(tái)灣，經(jīng)臺(tái)北科技大學(xué)葉正濤教授對(duì)比測試，BT-9300H激光粒度儀的主要測試指標(biāo)與國外某著名品牌激光粒度儀非常接近，某些樣品D50的偏甚至小于5%。我們的實(shí)驗(yàn)同樣證明了這一點(diǎn)。
篩分法是一種最傳統(tǒng)的粒度測試方法。它是使顆粒通過不同尺寸的篩孔來測試粒度的。篩分法分干篩和濕篩兩種形式，可以用單個(gè)篩子來控制單一粒徑顆粒的通過率，也可以用多個(gè)篩子疊加起來同時(shí)測量多個(gè)粒徑顆粒的通過率，并計(jì)算出百分?jǐn)?shù)。篩分法有手工篩、振動(dòng)篩、負(fù)壓篩、全自動(dòng)篩等多種方式。顆粒能否通過篩幾與顆粒的取向和篩分時(shí)間等素因素有關(guān)，不同的行業(yè)有各自的篩分方法標(biāo)準(zhǔn)。
4、電阻法：
電阻法又叫庫爾特法，是由美國一個(gè)叫庫爾特的人發(fā)明的一種粒度測試方法。這種方法是根據(jù)顆粒在通過一個(gè)小微孔的瞬間，占據(jù)了小微孔中的部分空間而排開了小微孔中的導(dǎo)電液體，使小微孔兩端的電阻發(fā)生變化的原理測試粒度分布的。小孔兩端的電阻的大小與顆粒的體積成正比。當(dāng)不同大小的粒徑顆粒連續(xù)通過小微孔時(shí)，小微孔的兩端將連續(xù)產(chǎn)生不同大小的電阻信號(hào)，通過計(jì)算機(jī)對(duì)這些電阻信號(hào)進(jìn)行處理就可以得到粒度分布了。
用庫爾特法進(jìn)行粒度測試所用的介質(zhì)通常是導(dǎo)電性能較好的生理鹽水。
5、顯微圖象法：
顯微圖象法包括顯微鏡、CCD攝像頭（或數(shù)碼像機(jī)）、圖形采集卡、計(jì)算機(jī)等部分組成。它的基本工作原理是將顯微鏡放大后的顆粒圖像通過CCD攝像頭和圖形采集卡傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些圖像進(jìn)行邊緣識(shí)別等處理，計(jì)算出每個(gè)顆粒的投影面積，根據(jù)等效投影面積原理得出每個(gè)顆粒的粒徑，再統(tǒng)計(jì)出所設(shè)定的粒徑區(qū)間的顆粒的數(shù)量，就可以得到粒度分布了。
由于這種方法單次所測到的顆粒個(gè)數(shù)較少，對(duì)同一個(gè)樣品可以通過更換視場的方法進(jìn)行多次測量來提高測試結(jié)果的真實(shí)性。除了進(jìn)行粒度測試之外，顯微圖象法還常用來觀察和測試顆粒的形貌。
6、其它顆粒度測試方法：
除了上述幾種粒度測試方法以外，目前在生產(chǎn)和研究領(lǐng)域還常用刮板法、沉降瓶法、透氣法、超聲波法和動(dòng)態(tài)光散射法等。
(1) 刮板法：把樣品刮到一個(gè)平板的表面上，觀察粗糙度，以此來評(píng)價(jià)樣品的粒度是否合格。此法是涂料行業(yè)采用的一種方法。是一個(gè)定性的粒度測試方法。
(2) 沉降瓶法：它的原理與前后講的沉降法原理大致相同。測試過程是首先將一定量的樣品與液體在500ml或1000l的量筒里配制成懸浮液，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕〕鲆欢浚ㄈ?0ml）作為樣品的總重量，然后根據(jù)Stokes定律計(jì)算好每種顆粒沉降時(shí)間，在固定的時(shí)刻分別放出相同量的懸浮液，來代表該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的粒徑。將每個(gè)時(shí)刻得到的懸浮液烘干、稱重后就可以計(jì)算出粒度分布了。此法目前在磨料和河流泥沙等行業(yè)還有應(yīng)用。
(3) 透氣法：透氣法也叫弗氏法。先將樣品裝到一個(gè)金屬管里并壓實(shí)，將這個(gè)金屬管安裝到一個(gè)氣路里形成一個(gè)閉環(huán)氣路。當(dāng)氣路中的氣體流動(dòng)時(shí)，氣體將從顆粒的縫隙中穿過。如果樣品較粗，顆粒之間的縫隙就大，氣體流邊所受的阻礙就小；樣品較細(xì)，顆粒之間的縫隙就小，氣體流動(dòng)所受的阻礙就大。透氣法就是根據(jù)這樣一個(gè)原理來測試粒度的。這種方法只能得到一個(gè)平均粒度值，不能測量粒度分布。這種方法主要用在磁性材料行業(yè)。
(4) 超聲波法：通過不同粒徑顆粒對(duì)超聲波產(chǎn)生不同的影響的原理來測量粒度分布的一種方法。它可以直接測試固液比達(dá)到70%的高濃度漿料。這種方法是一種新的技術(shù)，目前國內(nèi)外都有人進(jìn)行研究，據(jù)說國外已經(jīng)有了儀器，國內(nèi)目前還沒有。
(5) 動(dòng)態(tài)光散射法：前面所講的激光散射法可以理解為靜態(tài)光散射法。當(dāng)顆粒小到一定的程度時(shí)，顆粒在液體中受布朗運(yùn)動(dòng)的影響，呈一種隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)距離與運(yùn)動(dòng)速度與顆粒的大小有關(guān)。通過相關(guān)技術(shù)來識(shí)別這些顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就可以得到粒度分布了。動(dòng)態(tài)光散射法，主要用來測量納米材料的粒度分布。國外已有現(xiàn)成的儀器，國內(nèi)目前還沒有。
三、粒度測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
我國粒度測試技術(shù)研究工作起步于70年代。在80年代初成立了中國顆粒學(xué)會(huì)，由中國科學(xué)院院士郭慕孫教授擔(dān)任理事長，下設(shè)顆粒制備、顆粒測試、氣溶膠、納米材料等專業(yè)委員會(huì)等。顆粒學(xué)會(huì)的成立不僅對(duì)顆粒測試技術(shù)的研究起到了促進(jìn)作用，還推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，之后陸續(xù)有國產(chǎn)的粒度儀投放市場。經(jīng)過近20年的發(fā)展，目前粒度儀器的生產(chǎn)廠家有十余家，2002年產(chǎn)銷量預(yù)計(jì)達(dá)500臺(tái)套以上，國產(chǎn)粒度儀的市場占有率在80%以上。不僅結(jié)束了80年代以前粒度儀器幾乎全部依賴進(jìn)口的歷史，還有一定量的出口。國產(chǎn)粒度儀的主要性能指標(biāo)達(dá)到了國外90年代初中期水平。
國內(nèi)主要粒度儀生產(chǎn)廠家及代表儀器有：
序號(hào)廠家名稱代表儀器
1 丹東市百特儀器有限公司 BT-9300激光粒度儀BT-1500離心沉降粒度儀BT-2000掃描沉降式粒度儀BT-3000圓盤超細(xì)粒度儀
2 濟(jì)南微納儀器公司 JL9300激光粒度儀Winner2000激光粒度儀Winner99圖像儀
3 南京化工大學(xué) 便攜式沉降粒度儀
4 珠海歐美克儀器有限公司 LS800激光粒度儀LS-POPⅢ激光粒度儀電阻法粒度儀圖像法粒度儀
5 四川精新儀器有限公司 JL-1155激光粒度儀JL-1166激光粒度儀LX-2000圖像粒度儀
6 南京地理與湖泊研究所 全自動(dòng)振篩機(jī)
7 天津大學(xué) 激光滴譜儀（測液體霧滴）
8 上海理工大學(xué) 激光粒度儀
國外部分粒度儀器生產(chǎn)廠家及儀器：
序號(hào)廠家名稱儀器型號(hào)
1 英國馬爾文公司 Mastersizer2000等系列激光儀（測試范圍0.02-2000um）動(dòng)態(tài)光散射粒度儀(測試范圍3-3000ns)
2 美國貝克曼庫爾特公司 LS100等系列激光粒度儀（測試范圍0.04-2000um）動(dòng)態(tài)光散射粒度儀(測試范圍3-3000ns)庫爾特計(jì)數(shù)器等
3 美國麥克公司 X光沉降粒度儀（如SediGraph5100型等）
4 美國布魯克海文公司 圓盤沉降粒度儀等（測試下限達(dá)0.01um）
5 德國飛馳公司 激光粒度儀等（干法、濕法）
6 日本島津公司 激光粒度儀、離心沉降儀等
7 日本掘場公司 激光粒度儀、離心沉降儀等
8 日本清新公司 激光儀、離心沉降儀等
9 法國激光公司 激光粒度儀等
與國外先進(jìn)粒度儀相比，國產(chǎn)儀器還存在測試范圍偏小，制造工藝水平較低，自動(dòng)化智能化水平不高，納米粒度儀和在線等專用粒度儀還是空白等不足。
當(dāng)前，我國粉體工業(yè)正處在蓬勃發(fā)展的時(shí)期，對(duì)粒度測試儀器的需求急劇增長。而且中國已經(jīng)加入了WTO，國外的市場也正在逐步打開。我國改革開放20年來，顆粒測試技術(shù)從無到有，已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，證明我們具備更大的發(fā)展基礎(chǔ)和潛力。只要在技術(shù)方面不斷有所突破，有所創(chuàng)新，加上我們有相對(duì)低廉的價(jià)格，我們完全有條件成為粒度儀器的制造大國和強(qiáng)國。不僅可以滿足國內(nèi)的需要，還可以大量出口。那么，我們應(yīng)該從那些方面進(jìn)行改進(jìn)呢？我認(rèn)為要做好以下幾個(gè)方面的工作：
1.盡快培養(yǎng)一大批粒度測試方面的專業(yè)人才。
2.加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，包括基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用方面研究。
3.密切關(guān)注國外的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，積極利用國外的的最新研究成果。
4.建立各種粒度儀的國家標(biāo)準(zhǔn)和配套的標(biāo)準(zhǔn)樣品。
5.充分利用其他領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝提高粒度測試儀器的整體水平。 全息投影相關(guān)文章:全息投影原理
評(píng)論