水煤浆颗粒的测定方法

28陶瓷2006.No,3水煤浆颗粒的测定方法贾玉宝(广东博德精工建材有限公司三水528139)摘要介绍了粉体的基本物理性能和几种描述粉体的方式,利用等沉降速度相当径推导出了水煤浆粉体颗粒的计算公式,并设计了一种用比重计测定水煤浆颗粒直径的方法,便于指导我们对水煤浆颗粒的性能有更深入的了解,帮助我们解决水煤浆方面的实际问题。关键词粉体等沉降速度相当径粒度分布比重计测定方法The Determination of the Particle Size about the Particulate in the Coal Water SlurryJia Yubao( Guangdong BODE Fine Building Material CO, LTD, Sanshui, 528139)Abstract: This paper discussed the foundational physical properties of the powder, and some presenting modes. Making use of equivalentfauing-speed diameter derived the computing formulae, and designed a kind of the diametral measurement method with the gravimeter. Itin-depth understanding to us, and helped us to solve the practical problem in the coal water mixturewords: Powder; Equivalent fauing- speed diameter; Partical size distribution; Gravimeter; Measurement method所谓粉体,是表示物质的一种状态,既不同于气晶镶嵌结构出现,即使以一颗单晶构成,在不同程度上体、液体,也不完全同于固体,粉体是气、液、固三相之也存在一些诸如表面层错等缺陷。在实际应用的粉体外的第四相。粉体是由多个固体颗粒组成,所以它仍原料中,往往都是在一定程度上团聚了的颗粒,即二次然具有固体的很多属性,如物质结构、密度等。但它与颗粒,尤其是制作水煤浆的煤粉,由于一般比较微细,固体最直接、最简单的区别在于:当我们用手轻轻地触表面活性比较大,更易发生团聚。团聚的原因:①分子及它时,会表现出固体所不具备的流动性和变形。粉间的范德华引力;②颗粒间的静电引力;③吸附水分的体的粒径大小影响着粉体的性质,如粉体的比表面积、毛细管力;④颗粒间的磁引力;⑤颗粒表面不平滑引起可压缩性、流动性,也影响着粉体的应用范畴。土木、的机械纠缠力。我们认为一次颗粒直接与物质的本质水利行业的粉体的粒径一般在1cm以上,冶金、火药、结构相关联,二次颗粒是作为研究和应用工作中的食品等行业的粉体粒径为40m~1cm,纳米材料的粒种对颗粒的物态描述指标。径则为几纳米到十几纳米,特种陶瓷的粉体粒径为0.1.2粉体颗粒的粒度05~40gm,这里我们探讨的粉体是建筑陶瓷工业中使由于粉体是具有粒度分布的大量固体颗粒的分散用的水煤浆,其粒径为10~100gm的物系。相,因此不能用单一的颗粒大小来描述。构成某种粉体的颗粒群,其粒径的平均大小被定义为粉体的粒度。1水煤浆粉体的基本物理性能实际粉体的颗粒形状有球状、条状、多边形状、片状或各种形状兼而有之的不规则体。表示颗粒群粒度的方1粉体的粒度及粒度分布法较多,有等体积球相当径、等面积球相当径、等沉降粉体颗粒是指在物质的本质结构不发生改变的情速微下测徂的粒径,这里主要介绍等况下,分散或细化而得到的固态基本颗粒。基本颗粒沉阵中国煤化工是指没有堆积、絮联等结构的最小单元,即一次颗粒。NMH托克斯径,斯托克斯假但一次颗粒由完整的单晶物质构成的情况还是比较少设:当速度达到极限时,在无限大范围的粘性流体中沉见的,很多外形规则的颗粒,常常以完整的单晶体的微降的球体颗粒的阻力,完全由流体的粘滞力所致。用2006.No.3陶瓷29下式表示沉降速度与球径的关系:D—每一间隔内的平均径;o(P, -Pf)6x D2f—颗粒在该粒度间隔的个数或质量分数。式中:a斯托克斯沉降速度D—斯托克斯径;n流体介质的粘度;颗粒与流体的密度。最多数径D。2-中位径D1n3-平均径D013粉体颗粒的粒度分布图3频度分布曲线对于某一粉体系统来说,如果组成颗粒的粒度这里引入标准偏差a的概念。它被定义为粒径D致或近似就称为单分散体系;其实粉体所含颗粒的粒对于平均径D1的二次矩的平方根:度都有一定的分布范围,常称为多分散体系。粒度分布是表征多分散体系中颗粒大小不均一程y∑(D-D)(3)度的。粒度分布范围越窄,表明分散的程度越小,其集σ反映了分布对于平均径D的分散程度。a越中度越高。严格地讲粉体的粒度分布都不是连续的。大表明分散性越大,反之粒度分布越集中。如果图在实际测量中,可以将连续的粒度范围视为多个离散3所示的曲线关于Dn对称,那么,它就符合正态分布,的粒级得出各粒级的质量百分数或个数百分数之后,这时,恒有D=Dn=D;若不对称即表明该分布有可以绘制出粒度的各种分布曲线。定的偏度,这时Dn、Da、D就不相等。用g表示这种1.3.1频度分布在实际测量中我们经常遇到的有2种频度分布偏度:直方图(见图1、图2)。横坐标表示各粒级的起讫粒∑/A(D.-D.)3(4)度纵坐标表示该粒级的颗粒所占百分数厶q/∠D。图它实际上是粒径D关于D的三次矩。若g>0,1表示所取粒级的粒度间隔D相等的情况,图2表示所取粒级的粒度间隔∠D不相等的情况。很明显,DnDa>各△∠D等于直方图中所对应矩形面积占所有矩形b,则说明分布负偏。陶瓷行业绝大多数粉体的粒度总面积的百分数。图3是典型的频度分布曲线在该分布都偏离正态分布因此用中位径来表示分布的中曲线上表示有3个特征粒度,它们分别对应于最高点心点比较合适。的最多数径Dn,对应于累积百分数为50%的中位径对于任意粉体系统,如果知道了5个参数Dn、Da2以及平均径DDa2、D0、0、g,就完全掌握和了解该分散系的粒度特性。13.2累积分布lAn=th质量124图1粒度间隔相等的矩形图2粒度间隔不相等的矩形图图和频度分布曲线图4累积分布曲线如果已知频度分布曲线,那么就可以计算D:H中国煤化工种表现形式,即累积分布CNMH(坐标表示在某D以f,D(2)下的颗粒占总颗粒的个数或质量百分比。图中F(%)式中:n—颗粒间隔的数目;50%时所对应的Dn值,使Dn的物理意义更加明30陶瓷006.No.3确。实际上,累积分布曲线和频度分布曲线互为积分比重计读数和有效深度之间的关系由图5可知与微商的关系。就各微小的等粒度间隔而言,对应于L=L1+0.5(h-VA)累积分布曲线越陡处即dF/dD值越大处,间隔内的百式中:L1球体的顶到比重计杆上R读数,cm;分数越大。h——比重计球体长度,cm;V—一比重计球体的体积,ml;利用比重计测定水煤浆的粒度分布A—沉降筒的截面积,c。24小于D粒径的颗粒的百分含量的测定2.1原理沉淀T分钟后余留在有效深度L处原试样的固体利用煤粉颗粒在水中的沉降速度和颗粒的大小成浓度即为小于被沉淀颗粒固体的浓度,可用下式表示:函数关系,水煤浆的容重又和水煤浆中的颗粒含量直x(R-P0)×100(8)接相关的原理,用比重计测出充分混匀的水煤浆在某一时间间隔中容重的变化,则可求得水煤浆中小于某式中:V.—悬浮液的体积;颗粒直径的煤粉颗粒的百分含量。W——原试样的重量;22颗粒直径的计算P—颗粒的密度;由斯托克斯公式推理可知,水煤浆中颗粒的沉降—水的密度;速度与颗粒直径成函数关系,我们只要测出沉降速度R—T时间后比重计的读数。就可以计算出水煤浆的颗粒直径。我们用比重计的沉降高度与沉降时间之比来表示沉降速度un。则公式3结语(1)可以表示为:x g作为水煤浆,具有粉体的基本物理性能,我们研究水煤浆的性能就要从物质的本质属性上去考虑问题,式中:D——颗粒直径,cm;如粉体颗粒的表面能、粉体颗粒的吸附与凝聚、粉体颗7—粘度,Pas;粒的填充性质等。水煤浆的颗粒级配是制备高浓度水P,—颗粒的密度,gd;煤浆的关键技术之一,对难制浆煤种尤为重要。据研P流体的密度,gcd;究级配越好,堆积率越高,水煤浆浓度越高。所以测定L—从悬浮液表面到所测深度的距离,c水煤浆的颗粒直径、粒度分布,对于指导我们优化磨矿T——时间工艺参数,获得良好的级配,解决水煤浆的高浓度、难从悬浮液密度开始,变化到读数时的时间制浆煤种的成浆性等实际问题具有积极意义。所以D18n√(p,-)g(6)参考文献23比重计读数R和有效深度L之间的关系1w·D金格瑞,等陶瓷导论.清华大学无机非金属材料教研组译北京:中国建筑工业出版社,1987V/A2李世普特种陶瓷工艺学武汉:武汉工业大学出版社,B/2到3童枯嵩颗粒粒度与表面测量原理.上海:上海科学技中国煤化工a-沉降筒的几何形状b-比重计插入后的形状材科技令NMHG徽细额粒测定全国性建图5比量计读数与有效深度之间的关系