顆粒粒度的定義與粒度測(cè)定結(jié)果的可比性

任中京

( 山東建材工業(yè)學(xué)院顆粒測(cè)試研究所, 山東濟(jì)南250022)

摘要：提出并解答了顆粒大小測(cè)定中的3個(gè)基本問(wèn)題：顆粒粒徑的定義、非球形顆粒的形狀對(duì)顆粒粒徑的影響、不同測(cè)定方法之間的測(cè)定結(jié)果的可比性。

關(guān)鍵詞：顆粒粒度;等效原理;可比性

　　顆粒大小通稱顆粒粒度。由于粒度對(duì)顆粒性質(zhì)有著十分重要的影響, 所以人們對(duì)顆粒粒度的測(cè)定越來(lái)越重視。經(jīng)常產(chǎn)生的疑問(wèn)是: 這個(gè)測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)不準(zhǔn)? 為何兩種不同原理的粒度儀器測(cè)定結(jié)果存在差異? 本文擬對(duì)以上問(wèn)題給以理論解答。

1 顆粒粒度的定義

　　用一個(gè)尺度表示顆粒的大小稱為顆粒粒度，單體顆粒的粒度又稱顆粒粒徑。對(duì)于球形顆粒，毫無(wú)疑問(wèn)，球體直徑即顆粒粒徑，但是對(duì)于實(shí)際顆粒，球形的很少, 規(guī)則的立方體也需3 個(gè)數(shù)字長(zhǎng)寬高表示其大小，何況顆粒形狀非常復(fù)雜，要用一個(gè)數(shù)據(jù)描述任意形狀的顆粒只有一個(gè)辦法；采用等效粒徑的概念。

　　“等效”可以有很多方法：體積等效、橫截面積等效、沉降等效、光學(xué)等效等等，可以認(rèn)為有一種測(cè)量方法就有一種等效的意義。表1 給出了常用的幾種等效粒徑的定義[1]。

2 非球形顆粒的等效差異性

　　等效粒徑使我們可以暫時(shí)忽略復(fù)雜的顆粒形狀問(wèn)題，簡(jiǎn)單地表示顆粒大小。但是不同的等效方法，形成了不同的等效粒徑卻是不能回避的問(wèn)題。如果是球形顆粒，不同的測(cè)定方法可以得到相同的結(jié)果。我們稱之球形顆粒的測(cè)定同一性。但是對(duì)于相同的非球形顆粒，用不同的方法必定會(huì)得到不同的結(jié)果。我們稱之為非球形顆粒的定義差異性，或等效差異性。

由于以上原因，我們?cè)诿枋隽６确治鼋Y(jié)果時(shí)，必須注明粒徑的定義，或測(cè)定的原理，否則就沒(méi)有可比性。

表1 常用的幾種等效粒徑的意義

為什么會(huì)產(chǎn)生此種差異? 歸根結(jié)底是顆粒的形狀偏離了球體所致。形狀上的偏離對(duì)于不

同的測(cè)試原理產(chǎn)生的影響是不同的，甚至是相反的。顆粒形狀偏離球體越遠(yuǎn)，兩種不同測(cè)量方法的差異越大。由此產(chǎn)生了一種根據(jù)不同測(cè)量原理的粒度分析結(jié)果，研究顆粒形狀的新方法。詳見(jiàn)文獻(xiàn)^[2]。

3 粒度測(cè)定結(jié)果的可比性

粒度測(cè)定方法有上百種，粒徑定義各不同。他們之間是否具有可比性，是令人關(guān)注的問(wèn)題。為了描述顆粒測(cè)定方法之間的可比性，我們定義：可比性= 方法一的粒徑定義/ 方法二的粒徑，定義在以上公式中已包含了顆粒形狀的影響, 因此可比性與特定的顆粒形狀有關(guān), 顆粒形狀變化了, 可比性也相應(yīng)地變化。因此說(shuō)可比性也是顆粒形狀的函數(shù)。如果可比性= 1, 說(shuō)明兩種方法完全可比; 如果可比性< 1或> 1, 說(shuō)明二者有差異, 顆粒形狀接近球形, 可比性接近1；顆粒形狀遠(yuǎn)離球形, 可比性遠(yuǎn)離1。當(dāng)然測(cè)量結(jié)果的可比性，還與儀器本身的精度有關(guān)，在此暫不討論。

4 結(jié) 論

(1) 顆粒粒徑的定義是建立在等效的概念上的，等效的原理不同，粒徑的定義也不同；

(2) 球形顆粒具有測(cè)定結(jié)果的同一性，非球形顆粒具有等效的差異性；

(3) 兩種測(cè)定粒徑的方法之間的可比性是顆粒形狀的函數(shù)，因此除了球形顆粒以外，不可能找到其可比性的固定的參數(shù)。

以上討論突出地體現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：顆粒形狀因素在顆粒大小的測(cè)定中是一個(gè)不可忽視的客觀存在。

參考文獻(xiàn)：

[1]Allen T. 顆粒大小測(cè)定1M2: ( 第三版)1 喇華璞等譯1 北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1984。

[2]任中京, 賈惠友1 石墨微粉形狀參數(shù)分布的研究1J21 中國(guó)粉體技術(shù), 1999, 5( 1) : 19- 211