粒度检测（一）
来源：网络 作者：网络转载 2019-10-14 阅读：1053
一、粒度及粒度分析 粒度是表示粒子大小的量度，它通常以“直径”表示之，选矿过程中所处理的矿料,都是各种不同粒度矿粒所组成的混合物。矿粒混合物按粒度分成若干级别,这些级别就叫做粒级。矿粒各粒级的相对含量叫做粒度组成，测定矿料的粒度组成或粒度分布等直接或间接了解矿料粒度特性的测量工作，叫做粒度检测。 粒度检测 是一项很重要的工作，在许多工业部门都经常用到,如水泥工业、化学工业、冶金工业、煤炭工业、陶瓷工业、农业土壤以及食品加工等部门，都存在着粒度检测的问题,在选矿过程中更是一项不可缺少的检测项目，原矿、中间产品、精矿和尾矿都经常需要进行粒度检测。 粒度的表示方法 原则上可分为三种，即当量球直径、当量圆直径及统计学直径，如表1、表2和图1所示。表1 当量球直径 | 名称 | 球的当量直径 | 符号 |
| 1.体积直径2.表面积直径3.受阻直径4.比表面直径5.自由沉降直径6.斯托克斯直径7.筛分直径 | 颗粒有相同体积颗粒有相同表面积在相同流体中以相同速度运动时，颗粒受相同阻力颗粒具有相同比表面在相同流体中，颗粒具有相同的自由沉降末速在Rεd＜0.2（斯托克斯范围）内，颗粒具有相同的自由沉降末速颗粒通过相同的筛孔 | XvXsXdXstXfXst |
表2 当量圆直径分类 | 名称 | 圆的当量性质 | 符号 |
| 1.投影面积直径2.投影面积直径8.周长直径 | 颗粒稳定位置的投影面积相等颗粒随机位置的投影面积相等颗粒投影的轮廓周长相等 | XaXpXe |
对于规则形状的颗粒，其表面积与线性尺寸的平方成正比。而体积则与线性尺寸的立方成正比。
图1 统计学直径示意图[next] xF —费里特（Feret）直径，是颗粒相对边上与固定方向相垂直的两根切线之间的距离； xm —马丁（Marttn）直径，是平行于固定方向、把粒投影面积分成相等的两部分的线段的长度； xCH —最大弦直径，是颗粒最长的线性尺寸； xcm —最小弦直径，是颗粒最短的线性尺寸 粒度分布 选矿产品的颗粒极少是窄级别的，更不是均一的，大部分情况是宽级别的连续分布,即一般是由d最大趋近于零。因此粒度检测既包括对单个颗粒的检测,更主要的是对连续粒群的检测。故称为“粒度分析”。 粒状物料的粒度分布可以有两种表示方法，即频率分布及累积分布，如图2所示。 由图2的频率曲线可见，曲线下的面积就是各粒级的总产率,即100%,而由任意x~(x+ds)组成的小面积(图中的阴影部分)就是x~(x+ds)粒级的产率，其近似值为ƒ（x）dx,因此，（见图中累积曲线），亦即若已知频率分布曲线函数为ƒ（x），累积分布曲线便可求知，而实际上。累积曲线总是平滑的,而频率曲线则不容易是平滑的，所以必须用微分法求颗粒的频率分布， 即 ƒ(x)=dF(x)/dx (1) ƒ(x)及F（x）都是表征物料粒度组成的函数,由于选矿产品的粒度特征具有一定的规律性,所以可以设法把产品的粒度分布拟合为一些解析函数。图2 频率分布与累积分布a—频率分布；b—累积分布[next] 二、沉降天平 日本岛津出产的粒度分布测定仪，就是根据斯托克斯法（斯托克斯直径）,以颗粒在适当液体介质中沉降时颗粒粒度和沉降速度之间存在的关系为依据，测定颗粒的粒度分布。悬浮液的密度变化用一精密的天平(比重平衡法)测定，同时指示和记录下来，由此可以直接显示出颗粒的粒度分布。 1.工作原理 （1）沉降法原理 当颗粒在液体介质中沉降时，它的沉降速度（末速度）用下面的斯托克斯公式表示 H 2g(ρf-ρs) v=---=-------------T gη (2) 式中 υ —沉降速度，cm/s； H—沉降距离，cm； T—沉降时间，s； g—重力加速度，cm/s2； ρs—液体介质密度，g/cm3 ； ρf—粉体的密度，g/cm3； η—液体介质的粘度，g/cm·s； r—颗粒的半径，cm。 因此，如果颗粒沉降距离H的时间T已知，颗粒的半径r就可求得。 如果颗粒间没有相互干涉,这个公式就可用于颗粒群的沉降,因此,颗粒直径的大小及粒度分布也能确定。 （2）本仪器的原理 本仪器利用公式（2），从含有参数T的H与r间的关系决定粉体的粒度分布。 从式（2）得 (3) 如果T=常数 (4) 这里 (5) 从式（4）知道，密度相同，半径不同（r1,r2……,rn）的颗粒群均匀分散在介质中时,放置某些时间(例如T=T1)，半径为r1,r2,……rn的颗粒则沉降相应的距离为 。 在这样的液体介质(即悬浮液)中，对应于不同的沉降距离，有不同的密度差异,这就是粉体粒度分布的信号积累。所以，用指出和测定这种密度差异的办法，就能获得颗粒的粒度分布。 图3a、b、c、d表明了沉降距离H和悬浮液浓度间的关系。 2.结构构成 本仪器结构分为三部分。仪器的方框图见图4，并简单说明如下。 （1）密度差测定系统 这部分由天平和一个密度差测定放大器组成，在液体介质中，密度的变化作为密度差进行检测(即只把液体介质的密度和含有分散样品悬浮液的密度，用两个沉锤来加以比较)并加以放大。[next]图3 沉降距离H与悬浮液浓度间的关系a-T=0；b-T=T1；c-T=T2；d-T=∞ 图4 全仪器方框图 这部分的方框图示于图5中。图5 密度差测定系统方框图
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