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激光粒度儀測量數(shù)據(jù)與篩分測量數(shù)據(jù)差異問題淺析
發(fā)布日期:2018-08-22 瀏覽次數(shù):1958
激光粒度儀測量數(shù)據(jù)與篩分測量數(shù)據(jù)差異問題淺析
粒度分布的測量方法有很多種,如:篩分法、沉降法、圖像法、激光散射法粒、庫爾特法等。在實驗室的應(yīng)用中,篩分法和激光散射法是比較常用的兩種粒徑測量手段。但是一直以來,這兩種方法測量的可比性存在較多問題。
1、篩分法原理及優(yōu)缺點
篩分法是顆粒粒徑測量中為通用也為直觀的方法。篩分的實現(xiàn)非常簡單:根據(jù)不同的需要,選擇一系列不同篩孔直徑的標準篩,按照孔徑從小到大依次摞起。然后固定在振篩機上,選擇適當?shù)哪J郊皶r長,自動振動即可實現(xiàn)篩分;篩分完成后,通過稱重的方式記錄下每層標準篩中得到的顆粒質(zhì)量,并由此求得以質(zhì)量分數(shù)表示的顆粒粒度分布。篩分法的優(yōu)點是原理簡單、直觀,操作方便,易于實現(xiàn),這也是其獲得廣泛應(yīng)用的重要原因。缺點:篩分法因為粒徑段的劃分受限于篩層數(shù),所以對粒徑分布的測量略顯粗糙,在一定程度上影響了結(jié)果的精度。另外,篩分的過程中因為振動強烈,一些顆粒種類可能極易破損,從而破壞了粒徑分布,影響了測量結(jié)果。某些顆粒相互吸附的作用較強,在篩分中經(jīng)常出現(xiàn)聚合成團的現(xiàn)象,這也影響了篩分結(jié)果的性。
2、激光散射法原理及優(yōu)缺點
隨著工業(yè)中對粒度分布測量精度要求的提高,激光粒度儀的應(yīng)用也日益廣泛。激光粒度儀測量方法的理論依據(jù)是Fraunhofer衍射理論和米氏光散射理論。光照射顆粒時,衍射和散射的情況跟光的波長及顆粒的大小有關(guān),顆粒大時,激光散射角度小,顆粒小時,激光散射角度大。激光束發(fā)生衍射和散射,從而產(chǎn)生光強的空間分布變化,光信號被光電探測器器接收并轉(zhuǎn)化為電信號,進而經(jīng)過復雜的程序計算得出顆粒粒徑分布。激光粒度儀測量方法具有以下優(yōu)點:測量粒徑范圍大、分辨率高、檢測速度快、重復性好。整個操作過程一般都可以在3-5分鐘之內(nèi)完成。輸出結(jié)果是連續(xù)的粒徑分布數(shù)據(jù),各種數(shù)據(jù)非常詳盡。
缺點:激光粒度儀需要知道粉體樣品的折射率、吸收率等物性參數(shù)。但對于科研以及生產(chǎn)實際過程中,獲得粉體樣品的折射率等參數(shù)并不容易,很多粉體樣品還是混合物,這個問題影響粒度測量結(jié)果的可靠性。另外,不規(guī)則顆粒的截面積平均起來要大于相同體積的球體。因而激光粒度儀測定的不規(guī)則顆粒的直徑比相同體積的球形顆粒要大。
3、兩種測量方法差異原因淺析
大家首先要明確一點認識:粒徑、粒度分布這兩個物理參量要有*確定的真值的前提是所有顆粒為正球體。沒有這個前提,非球形顆粒粉體的粒徑和粒度分布是沒有真值的。我們通過各種檢測方法獲得的測量值都是理論等效值。不同原理的粒度檢測設(shè)備的使用的等效物理參量不同,在檢測同一個不規(guī)則顆粒時,得到的測試結(jié)果是不相同的。
現(xiàn)實應(yīng)用中篩分法和激光散射法測量結(jié)果常常存在巨大差異,這個問題源自兩種測量手段原理的不同。
在篩分法的操作中,顆粒能否地區(qū)分在預(yù)定的粒徑段內(nèi),受到多方面因素的影響,如:顆粒水分含量、荷電狀況等。對于較細的顆粒,樣品中水分的存在極易造成顆粒的團聚,從而導致小粒徑顆粒留在大網(wǎng)格篩子,造成結(jié)果的偏差;顆粒如果在摩擦中產(chǎn)生荷電,也會造成凝聚成團的情況,影響結(jié)果的性;如果使用不當,網(wǎng)格大小很容易被改變,由此造成的測量偏差是顯而易見的;篩網(wǎng)的清潔程度同樣不可忽視。一些極細并且易于吸附的顆粒很容易粘連在篩網(wǎng)上,使得篩網(wǎng)的有效孔徑小于標稱值,從而造成測量偏差。對于微細的顆粒,比如20μm以下,因其本身質(zhì)量較小,下落通過篩網(wǎng)的力量不足;微細顆粒因潮濕或荷電產(chǎn)生的聚團現(xiàn)象更加嚴重,更加造成預(yù)期的顆粒不能通過篩網(wǎng)。篩網(wǎng)和顆粒這兩種因素的綜合作用,使得篩分法對于小顆粒的區(qū)分能力大大降低,篩分的結(jié)果也往往并不可靠。
激光散射方和篩分法對測量顆粒粒徑的等效原理不同。激光散射法受顆粒形貌影響較大,在顆粒球形度較差時,兩種測量手段不具有可比性。激光粒度儀需獲得粉體樣品的折射率等參數(shù),這個缺點也制約著它提高測量精度和性。篩分法對微細顆粒的區(qū)分能力較差,但用于大顆粒時較為,且篩分結(jié)果意義明確,具有很好的實際指導意義。激光粒度儀測量原理和分散效果較好的進樣方式?jīng)Q定了它在測量超細粉體(特別是10微米以下顆粒)時具有明顯優(yōu)勢。
總體而言,激光粒度儀測量原理更加,量程大操作便捷。在粉體行業(yè)在快速向超細粉、納米粉前進的今天,激光粒度儀的廣泛應(yīng)用將是必然趨勢。但是篩分法在一些特定領(lǐng)域依然有其發(fā)揮特長的空間。例如在粉體分布較粗的行業(yè)、非常關(guān)心極限大顆粒情況的行業(yè)、對粒度分布精度要求并不特別嚴格的行業(yè),篩分法能夠作為一種簡單有效的粒度分布檢測方法繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。