[科普中国]-粒度组成

粒度与粒级

粒度是矿粒(或矿块)大小的量度。通常用“粒子的直径”来表示。在选矿中，由于单个矿粒是不规则的，而一群矿粒中的各个粒子大小也不同，习惯上用平均直径表示它的粒度大小。

由于实际颗粒形状复杂，用来表示粒度的方法很多，最常见的为各种当量直径φ，如和颗粒体积相同的球的直径称为等体积球当量径，和颗粒投影面积或周长相等的圆的直径分别称为投影圆当量径或等周长圆当量径，平行于一定方向测得的一维尺寸称为定向径，包括费雷特(Feret)径、马丁(Martin)径和定向最大径等。

粒级是物料颗粒的粒度范围，以粒度范围的上下限表示。例如，50～25mm粒级，表示其粒级上限为50mm，下限为25mm。粒级上限为给定粒级中最大的粒度。粒级下限为给定粒级中最小粒度。中国煤炭筛分试验和商品煤的粒级划分见 《煤炭筛分试验方法》GB477和 《煤炭粒度分级》GB189等。2

分布中的较高的那个分布1%，因为这是把分布精确地分成二等份的点。最频值将位于最高曲线顶部对应的粒径。由此可见，平均值、中值和最频值有时是相同的，有时是不同的，这取决于样品的粒度分布的形态。
（） D[4,3]是体积或质量动量平均值。
（）D[V,0.5]是体积(v)中值直径，有时表示为D50或D0.5  D[3,2]是表面积动量平均值。

平均粒径计算在粉体粒度的测定中，采用各式各样的平均粒径，来定量地表达颗粒群的粒度大小。

设颗粒群粒径分别为d1，d2，d3，……di……dn；相对的颗粒个数为n1，n2，n3，……ni……nn；相对应的颗粒质量为w1，w2，w3，……wi……wn。

将以颗粒个数为基准和质量为基准的平均粒径计算公式归纳于下表。

粉体是由n个粒径不同的颗粒所组成的群体。因而常用平均粒径及粒径分布来表示粒度。常见的有四种加权平均粒径。它们是算术平均粒径D1=∑nd/n；长度平均粒径D2=∑(nd2)/∑(nd)；面积平均粒径D3=∑(nd3)/∑(nd2)和体积平均粒径D4=∑(nd4)/∑(nd3)。

分布曲线粒度组成的分析结果以粒度组成分布曲线和粒度组成累积分布曲线表示，(如下图)。各种颗粒的直径d是把颗粒看作球体时的等效直径。分布曲线的纵坐标颗粒直径d有从小到大和从大到小两种表示方法。

分析方法激光粒度分析激光粒度分析的测量原理是单色性的激光和颗粒体对激光的衍射 (或散射) 作用。激光通路上的分散颗粒体使激光产生衍射，衍射光在光路垂直平面上形成明暗相间的同心衍射光环，即衍射图。各光环的能量与颗粒的粒度分布相关，检测各环的激光能量，即可计算出颗粒体系的粒度分布。

激光粒度分析仪主要由激光器、试样系统、光路系统、检测器和数据处理显示输出系统5部分组成 (如下图所示)。

被测试样送入仪器后，数分钟内便可输出全部统计分析数据，如粒度分布、平均粒径和比表面积等。选用不同的试样系统，可广泛用于气体、液体和固体颗粒体系的粒度分析。

激光粒度分析仪具有自动化程度高、速度快、重现性好、使用方便等优点，是现代粒度分析首选的分析仪表。

筛析方法筛析是粒度分析的一种常用方法。利用孔径大小不等而且按顺序排列的一套筛子，使直径不同的颗粒分别集中，从而得到分析样品各粒级组分的含量数据。为保证筛析的精度，套筛的孔径要均匀、准确。筛孔间距最好为1/2 φ或1/4φ。筛析方法设备简单，易于操作，适于做大量分析。但它只适用于松散的和弱胶结的岩石，对于固结紧密难于松散或无法松散的砂岩不能应用这一方法。3

沉降方法根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量粒度分布的一种方法。它的基本过程是把样品放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液，悬浮液中的颗粒在重力或离心力作用下将发生沉降。大颗粒的沉降速度较快，小颗粒的沉降速度较慢。斯托克斯Stokes 定律是沉降法粒度测试的基本理论依据。

显微镜粒度分析用显微镜直接测定颗粒尺寸和形状，用于检查选别产品或校正水析结果以及研究矿石的结构构造的方法。适于分析微细物料，最佳测量范围为0.5～20微米之间。

超声粒度分析超声波发生端（RF Generator） 发出一定频率和强度的超声波，经过测试区域，到达信号接收端（RF Detector）。当颗粒通过测试区域时，由于不同大小的颗粒对声波的吸收程度不同，在接收端上得到的声波的衰减程度也就不一样，根据颗粒大小同超声波强度衰减之间的关系，得到颗粒的粒度分布，同时还可测得体系的固含量。