粒度測量_沉降法與激光法

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1、46佛山陶瓷FOSHANCERAMICS2994年第z期...圈曰粒度測量沉降法與激光法—彭進(jìn)強(qiáng)(佛山市陶瓷研究所)前言,。,它影在陶瓷材料研究和生產(chǎn)過程材料粒度是一個(gè)重要的控制參數(shù)例如響·,,。收縮率模具尺寸需依此設(shè)計(jì)若收縮過大也會(huì)使產(chǎn)品易變形·,。壓制粉料和注漿料的流動(dòng)性兩者的典型應(yīng)用分別有墻地磚和衛(wèi)生潔具·坯體燒,,。成溫度和釉料熔融溫度粒度越細(xì)這兩個(gè)溫度就越低,,對(duì)一個(gè)球狀顆粒我們可以馬上用其直徑表示粒度但由于實(shí)際上的顆粒是非球狀,“”。,的對(duì)其粒度并無一明確和統(tǒng)一的定義如果從幾何角度考慮我們可能會(huì)趨向于定義。,。等效體積球的直徑為其粒度但是這在實(shí)際測量中是不可能的當(dāng)用

2、近年配有圖象分析,充。,系統(tǒng)的顯微鏡測量時(shí)其量是用某一方向投影等效面積圓的直徑來表示粒度但是它并不等于等效體積球的直徑。觀察平臺(tái)上的顆粒不可能在三維都是隨機(jī)取向的。例如,片狀、柱狀的顆粒必處于低重心狀態(tài)。因此,粒度的測量都是利用某種間接的方法測出某一“”。等效粒度,:測量粒度的方法很多主要的有(1)篩分法:以。一定的二維空間限制來區(qū)分大于和小于某一粒度的顆粒(2)圖象解析法:測,。量顆粒圖象某個(gè)參數(shù)根據(jù)某種定義給出粒度值:,。(3)庫爾特法不同體積的顆粒通過一特定裝置時(shí)裝置兩端電阻有不同改變(4)沉:。降法在液體中不同質(zhì)量的顆粒具有不同的沉降速度(5)光散:不同。射法尺寸的顆粒

3、具有不同的散射角,,,:在陶瓷行業(yè)中最傳統(tǒng)是的篩分法這是一種很粗糙的方法其缺點(diǎn)是很明顯的·40。通常只能篩分出大于拌m(一30目)的顆?！げ荒芙o出詳細(xì)的粒度分布數(shù)據(jù)。本文主要討論沉降法和激光散射法這兩種粒度測量方法。前者在陶瓷行業(yè)應(yīng)用已有,。較長的歷史后者是近十幾年發(fā)展的新技術(shù)沉降法它有什么缺點(diǎn)?—:沉降法的基礎(chǔ)是斯托克斯(Stokes)定律球形顆粒在粘滯液體中受重力作用自由沉,,:降時(shí)沉降速度v是一常數(shù)它與顆粒直徑D有如下關(guān)系D~丙而虧7丈萬二下庵,,。式中刀是液體介質(zhì)的粘度p和Pf分別是試樣和液體的比重g為重力加速度:,沉降法中粒度的定義是如果一個(gè)顆粒與球形顆粒具有相同的沉

4、降速度即認(rèn)為該顆粒的粒度等于球形顆粒的直徑。,,早期應(yīng)用沉降法的儀器有安特生沉降瓶沉降天平等這類儀器本身的誤差和測量‘2期4佛山陶瓷FOSHANCERAMICS1994年第7,,操作引起的誤差都較大近期的類型是帶有計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理的光透式粒度儀顆,粒的沉降速度表現(xiàn)為懸浮液的濃度變化根據(jù)光(可見光或X光)透射強(qiáng)度和變化規(guī)律可以導(dǎo)出粒度的分布。:沉降法測量粒度的主要缺點(diǎn)有,,(1)沉降法原則上不適用具有不同比重組份的混合料這由Stokes公式不難看出比,。重大的小顆粒會(huì)比比重小的大顆粒沉降快從而給出錯(cuò)誤結(jié)果陶瓷行業(yè)常用的粘土礦物、坯料、釉料等都非單一組份。,,,(2)測量上下限

5、范圍窄當(dāng)顆粒較大時(shí)下沉較快不滿足Stokes定律成立所要求的日口日目1一11一2l一31一4,圖1若只含單一組份或比皿相同的組份大頤?？偸潜刃∧c粒沉。(,。降快見1一z1一2),,若B的比皿大于A的會(huì)出現(xiàn)1一4所示的情況此時(shí)沉降。法儀器會(huì)給出B的粒度大于A的錯(cuò)誤結(jié)果,t,,層流條件(如石英在水中的Sokes沉降上限約為50拌m)當(dāng)顆粒較小時(shí)受液體分子布Brown,,拌m朗()運(yùn)動(dòng)的影響沉降軌跡并非勻速垂直(通常小于1時(shí)布朗運(yùn)動(dòng)的影響已很。,,明顯)雖然用離心法以較強(qiáng)的離心力代替重力可延伸測量下限但其上限也隨之下延:。用粘性較大的液體代替水來提高測量上限也有類似問題測量下限隨之提

6、高.,,,0值得指出的是雖然很多這類儀器都給出一個(gè)很寬的測量范圍如1拜m一50即m。只,但這并不意味它可以有效測量一個(gè)具有上述分布范圍的樣品是對(duì)比重較大的樣品下限可較準(zhǔn)確測至。.1拜m,(但其上限應(yīng)用不會(huì)大于50產(chǎn)m);反之,對(duì)比重較小的樣品,上,,。限可測至500拌m但其下限應(yīng)是1外m量級(jí)這點(diǎn)是容易引起誤解的陶瓷行業(yè)原料的粒,.拌m,30度分布范圍一般在1戶一10乍m間以典型的重力沉降法來說對(duì)比重在左右的,。粉料其有效測量范圍約為1拜m一50拜m激光散射法一更合適的方法翻.側(cè).臼ll阮.曰p.~女!么J甲目.曰....口、、~lre,壓I圖2激光散射法測t粒度的結(jié)構(gòu)原理圖__

7、FQ4248佛山陶瓷SHANCERAMIcS工99年第期,,,,當(dāng)光入射到顆粒時(shí)會(huì)產(chǎn)生散射小顆粒散射角大而大顆粒散射角小某一散射角,。的光強(qiáng)度與相應(yīng)粒度的顆粒多少有關(guān)這就是光散射法測量粒度的基本原理,,,雖然上述原理早已發(fā)現(xiàn)但在激光問世前由于一般的光源非單色光散射譜的分辨,,,,率很低實(shí)際上無法用于粒度測量所以只是到了70年代才出現(xiàn)了這類儀器而到了80,,。年代加上微電子技術(shù)的應(yīng)用激光散射法的粒度儀日趨完善nr目前的激光散射法粒度儀基本上都同時(shí)應(yīng)用了夫瑯和費(fèi)(Frauhofe)散射理論和米,