粉荣, 文洪杰, 钟 勤
( 钢铁研究总院9 室, 北京100081)
摘 要: 简要介绍了几种常用粒度测试方法的原理、特点和各自的适用范围, 并针对特种陶瓷与耐火材料领域中常用粉体的特征, 提出了其粒度测试中应注意的问题。
关键词: 粉体; 粒度分布; 测试方法

Comparison of Several Measurement Methods of Particle Size
YANG Fen-rong, WEN Ho ng-jie, ZHONG Qing( Centr al Ir on and Steel Research Institute, Beijing 100081, China)
Abstract: Sever al measur ement methods of particle size wer e int roduced and compar ed, including the pr inciple,characterist ics and application o f t hem. Some pro blems o f application in the advanced ceramic and refr actor y materials
wer e also discussed acco rding to the feature o f their pow der .
Key words: pow der; particle size distr ibution; measurement menthod

粉体材料在冶金、建材、化工等领域都有广泛的应用。对于粉体的表征除了物理、化学性能外, 颗粒尺寸及分布也是粉体最重要和最常用的表征方式。有关粉体颗粒尺寸及分布的测定方法很多。其中,沉降法、电阻法、费氏法、激光法、筛分法和显微图像法等是比较常用的测试方法。本文主要介绍前四种方法的基本原理、特点和应用范围。同时结合特种陶瓷与耐火材料粉体的特点, 提出不同测试方法在应用中需要注意的一些问题。
1 各种粒度测试方法的基本原理和特点
1. 1 沉降法
沉降法是利用颗粒在介质中的沉降速度来测定颗粒尺寸及其粒度分布的。根据Sto kes 定律, 在层流区, 直径为D 的球形颗粒在粘度为L 的介质中以速度V 沉降时所受的流体阻力为R = 3PLDV。当这个力与颗粒的有效重力相平衡时, 颗粒沉降的速度就达到了最大值[ 1] 。颗粒的沉降速度V 与粒径的关系可用下式表示:
V=( Qs - Qf ) gD2/18L ( 1)
式中, g 是重力加速度; Qs 为样品密度; Qf 为介质密度; L为介质的粘度系数。
根据测试方式的不同, 沉降法又可分为比重计沉降法和光透沉降法。
( 1) 比重计沉降法[ 2]
在层流区中, 当颗粒所受阻力与颗粒的有效重
力相平衡时, 设沉降时间为T , 沉降距离为L , 则有L
= Vmax T , 代入( 1) 式, 则:
由比重计在T 时刻的读数即可查得比重计浮泡形心位置距悬浮液表面的距离, 即为颗粒的有效沉降距离L 。用式( 2) 可计算出粒径D。同时从比重计读数所表示的单位体积悬浮液中粒径小于和等D 的颗粒重量, 可计算出小于和等于粒径D 的重量百分比。

( 2) 光透沉降法
该方法是利用光透沉降粒度仪来测定颗粒尺寸和粒度分布。该仪器是在Stokes 定律的基础上, 应用Beer 定律测定某一沉降时刻透过悬浮液光强度与对应粒径和该颗粒数的关系, 最后求出分布曲线[ 3] 。根据比尔定律, 透过悬浮液后的光强I i ( i 时刻) 、入射光强I o 与粒径D 的关系如下[ 2]
:


1. 3 电阻法
电阻法又称库尔特法。传感器是其主要仪器,由一玻璃宝石微孔管和一对置于宝石微孔管内、外
侧的铂电极组成。测试时在这对铂电极上自动加上恒定电流。
1. 4 激光法
激光颗粒分析方法是近年来发展较快的一种测试方法。当光线照射到颗粒上时会发生散射和衍射, 其散射、衍射光强度均与粒子的大小有关, 因此应用夫琅禾费衍射和MIE 散射理论就可求得粒径分布。当一束沿直线传播的激光束被球形颗粒遮挡时, 会发生散射, 服从经典的米氏理论。但当颗粒直径( D) 比入射波长( K) 大得多时发生衍射散射, 这时由夫琅禾费衍射理论求得的光强度和米氏散射理论求得的光强度大体一致, 但前者计算过程较简便, 因此当D> > K时用夫琅禾费衍射理论作为散射理论的近似处理
[ 5] 。
特种陶瓷与耐火材料粉体的特点
特种陶瓷与耐火材料中使用的粉体很多, 氧化物有Al2O3、S iO2 、ZrO2 等, 非氧化物有Si3N4、SiC、、AlN 等, 还有许多矿物粉体如粘土、石墨等等。按颗粒尺寸可将粉体分为: < 50Lm 的细粉, < 5Lm 的微粉和< 01 1 Lm 的纳米粉等。随着陶瓷及耐火材料工业技术的不断进步, 在对粉体纯度提出更高要求的基础上, 对其细度即颗粒尺寸和分布, 也提出了更高的要求。对粉体粒度的测试方法, 目前常用的有筛分法、沉降法、电阻法、激光法、X 射线法和
显微图像法等等。

在选择合适的方法时, 除依据粉体颗粒尺寸外,还应该考虑颗粒的形状和表面特征。目前常用的
Al2 O3、SiO2 等微粉由于颗粒尺寸较小, 颗粒表面缺陷多, 质点的活化和无序化, 使其具有能态高、活性大的特点, 很容易发生团聚[ 8] , 所以测试前应采取适当的分散措施, 且测试时间尽可能短。特种陶瓷与耐火材料中常用的微粉大多数不会与水、酒精等介质发生反应, 可用这些液体作为分散介质, 再借助超声波进行分散, 或加入适当的分散剂就可以使其得到很好的分
散。
3 总 结
( 1) 费氏法是一种相对粒度测试方法, 主要用在工厂里控制粉末制备过程和产品质量。
( 2) 电阻法适用于测试颗粒尺寸分布较窄, 比较均匀的粉体。而一般特种陶瓷与耐火材料中使用的粉体粒度分布较宽, 均匀性不好, 用电阻法微粒分析仪测试的结果可能不太理想
( 3) 光透沉降法和激光法测试范围较宽, 速度快、重复性好, 比较适用于特种陶瓷与耐火材料粉
体。其中激光法测试速度相对要更快一些。

给钱买的资料，舍不得，复制点上来留起。