顆粒粒度的定義與粒度測定結果的可比性
顆粒粒度的定義與粒度測定結果的可比性
任中京
( 山東建材工業學院顆粒測試研究所, 山東濟南250022)
摘要：提出并解答了顆粒大小測定中的3個基本問題：顆粒粒徑的定義、非球形顆粒的形狀對顆粒粒徑的影響、不同測定方法之間的測定結果的可比性。
關鍵詞：顆粒粒度;等效原理;可比性
顆粒大小通稱顆粒粒度。由于粒度對顆粒性質有著十分重要的影響, 所以人們對顆粒粒度的測定越來越重視。經常產生的疑問是: 這個測定結果準不準? 為何兩種不同原理的粒度儀器測定結果存在差異? 本文擬對以上問題給以理論解答。
1 顆粒粒度的定義
用一個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。對于球形顆粒，毫無疑問，球體直徑即顆粒粒徑，但是對于實際顆粒，球形的很少, 規則的立方體也需3 個數字長寬高表示其大小，何況顆粒形狀非常復雜，要用一個數據描述任意形狀的顆粒只有一個辦法；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、光學等效等等，可以認為有一種測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忽略復雜的顆粒形狀問題，簡單地表示顆粒大小。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題。如果是球形顆粒，不同的測定方法可以得到相同的結果。我們稱之球形顆粒的測定同一性。但是對于相同的非球形顆粒，用不同的方法必定會得到不同的結果。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，我們在描述粒度分析結果時，必須注明粒徑的定義，或測定的原理，否則就沒有可比性。
表1 常用的幾種等效粒徑的意義
為什么會產生此種差異? 歸根結底是顆粒的形狀偏離了球體所致。形狀上的偏離對于不
同的測試原理產生的影響是不同的，甚至是相反的。顆粒形狀偏離球體越遠，兩種不同測量方法的差異越大。由此產生了一種根據不同測量原理的粒度分析結果，研究顆粒形狀的新方法。詳見文獻[2]。
3 粒度測定結果的可比性
粒度測定方法有上百種，粒徑定義各不同。他們之間是否具有可比性，是令人關注的問題。為了描述顆粒測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, 顆粒形狀變化了, 可比性也相應地變化。因此說可比性也是顆粒形狀的函數。如果可比性= 1, 說明兩種方法完全可比; 如果可比性< 1或> 1, 說明二者有差異, 顆粒形狀接近球形, 可比性接近1；顆粒形狀遠離球形, 可比性遠離1。當然測量結果的可比性，還與儀器本身的精度有關，在此暫不討論。
4 結 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) 球形顆粒具有測定結果的同一性，非球形顆粒具有等效的差異性；
(3) 兩種測定粒徑的方法之間的可比性是顆粒形狀的函數，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。
以上討論突出地體現了一個問題：顆粒形狀因素在顆粒大小的測定中是一個不可忽視的客觀存在。
參考文獻：
[1]Allen T. 顆粒大小測定
[2]任中京, 賈惠友1 石墨微粉形狀參數分布的研究1J21 中國粉體技術, 1999, 5( 1) : 19- 211
