第1章碎散物料粒度组成与粒度分析

1、第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 矿石的选矿处理过程是在选矿厂矿石的选矿处理过程是在选矿厂( ( 选煤厂选煤厂) )中完成的。中完成的。 不论选矿厂不论选矿厂( ( 选煤厂选煤厂) )的规模大小，一般都包括以下三个最的规模大小，一般都包括以下三个最 基本的工艺过程：基本的工艺过程： 矿石分选前的准备作业。矿石分选前的准备作业。( ( 原煤原煤) )的破碎、筛分、磨矿、的破碎、筛分、磨矿、 分级等工序本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体分分级等工序本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体分 离，使各种有用矿物相互间单体解离，此外这一过程还离，使各种有用矿物相互间单体解离，此外这一过程还 为下一

2、步的选矿分离创造适宜的条件。为下一步的选矿分离创造适宜的条件。 分选作业。借助于重选、磁选、电选、浮选和其他选矿分选作业。借助于重选、磁选、电选、浮选和其他选矿 方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物相互分离获得方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物相互分离获得 最终选矿产品最终选矿产品( ( 精矿、尾矿、有时还产出中矿精矿、尾矿、有时还产出中矿) )。 加选后产品的处理作业。包括各种精矿、尾矿产品的脱加选后产品的处理作业。包括各种精矿、尾矿产品的脱 水，细粒物料的沉淀浓缩、过滤、干燥和洗水澄清循环复水，细粒物料的沉淀浓缩、过滤、干燥和洗水澄清循环复 用等。用等。 Xian universit

3、y of science and technology 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 第一篇第一篇 筛分、破碎与磨矿筛分、破碎与磨矿 Xian university of science and technology 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 第第1 1章章 碎散物料的粒度组成与粒度分析碎散物料的粒度组成与粒度分析 Xian university of science and technology 学习目的学习目的: : 主要了解粒度及粒度分析方法，筛分分析方

4、法及由筛主要了解粒度及粒度分析方法，筛分分析方法及由筛 分分析结果所绘制的粒度特性曲线等概念。分分析结果所绘制的粒度特性曲线等概念。 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 颗粒的大小是指颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。颗粒的大小是指颗粒在空间范围所占大小的线性尺度。 常用粒径和粒度两个术语来述，其用法和含义有所不同。常用粒径和粒度两个术语来述，其用法和含义有所不同。 （1）粒径）粒径（Particle diameter）是以单颗粒为对象，表示是以单颗粒为对象，表示 颗粒的大小；颗粒的大小； （2）粒度）粒度（P

5、article size ）则以颗粒群为对象，表示所则以颗粒群为对象，表示所 有颗粒大小的总体概念，包含有颗粒群的平均粒度和粒度有颗粒大小的总体概念，包含有颗粒群的平均粒度和粒度 分布（组成）。分布（组成）。 1.1 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 1.1.1 1.1.1 粒度及其表示方法粒度及其表示方法 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 规则颗粒的粒径：如颗粒是理想的规则几何体，用规则颗粒的粒径：如颗粒是理想的规则几何体，用13 个特征长度准确地描述其形状及大小。个特征长度准确地描述其形状及大小。 非

6、规则颗粒的粒径：常用一个长度量纲非规则颗粒的粒径：常用一个长度量纲名义直径表名义直径表 示，通常采用的名义直径有：轴径、球当量直径、投影示，通常采用的名义直径有：轴径、球当量直径、投影 面积直径等。面积直径等。 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 轴径：是指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。轴径：是指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。 二轴平均径：平面图形长径和短径的算术平均值二轴平均径：平面图形长径和短径的算术平均值 db(L+b) 三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值 dc(L+b+h)/ /3 Xian u

7、niversity of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 球当量直径：是指与颗粒同性质的球体直径球当量直径：是指与颗粒同性质的球体直径 球体积直径：球体积直径： （V V为颗粒实际体积）为颗粒实际体积） 球面积直径：球面积直径： （S S为颗粒的表面积）为颗粒的表面积） 自由降落直径自由降落直径 ： 0 6 fsl l dg v Xian university of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 3 6dv V S ds 第1章碎散物料粒度组成与粒度分

8、析 Xian university of science and technology （3 3）投影面积直径：是指与颗粒的投影面积相同的圆的）投影面积直径：是指与颗粒的投影面积相同的圆的 直径。直径。 4 (A a A d 为颗粒投影面积） 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 （3）粒级）粒级用某种方法（如筛分）将粒度范围宽的物料分用某种方法（如筛分）将粒度范围宽的物料分 离成若干个粒度范围窄的级别，这些级别称为粒级，各粒离成若干个粒度范围窄的级别，这些级别称为粒级，各粒 级均以其上限级均以其上限d d1 1及下限及下限d d2 2表示，如表示，如d d

9、1 1 d d2 2或或d d2 2 d d1 1或或-d-d1 1+d+d2 2 。 。 （4）粒度组成）粒度组成上述各粒级按粗、细不同顺序排列，并指上述各粒级按粗、细不同顺序排列，并指 明各粒级占物料群总量的质量百分率，这种资料称为粒度明各粒级占物料群总量的质量百分率，这种资料称为粒度 组成。它描述物料群的粒度分布情况，通常以粒度组成表组成。它描述物料群的粒度分布情况，通常以粒度组成表 表示。（如下表数据）表示。（如下表数据） Xian university of science and technology 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of sci

10、ence and technology 图图11 XSB88型标准振筛机型标准振筛机 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 粒级粒级 /mm 质量质量 /kg 产率产率/% 各粒级各粒级筛上累积筛上累积筛下累积筛下累积 121622.51515100 81230.0203585 4845.0306565 2422.5158035 0230.02010020 合计合计150.0100 表表1-1 碎散物料粒度组成碎散物料粒度组成 Xian university of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散

11、物料粒度组成与粒度分 析 （5）平均粒度平均粒度 (1)(1)对对 的粒级的粒级, ,即粒度范围较窄的物料群即粒度范围较窄的物料群, ,其平均其平均 粒度取其平均值粒度取其平均值 。 (2)(2)对于粒度范围较宽的物料群对于粒度范围较宽的物料群, ,通常有数个粒级，要用统计通常有数个粒级，要用统计 学上求平均值的方法计算其加权算术平均粒度、加权几何平学上求平均值的方法计算其加权算术平均粒度、加权几何平 均粒度，或加权调和平均粒度。均粒度，或加权调和平均粒度。 12 /dd 12 2d(dd )/ Xian university of science and technology 1.1 粒度及

12、粒度分析粒度及粒度分析 2 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 112233 123 . . n nii ni rdr dr dr drd d rrrrr 术算 312 1 123 (.) i n r rrrr n ddddd 几何 (/) i ii r d rd 调和 Xian university of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 1 n ii i drd 算 1 i n r i i dd 几何 1 1/ n i i i r d d 调和 式中，式中，ri是平均粒度为是平均粒度为di的粒级占物料总量的质量百分率。的粒级占物料总量的质量

13、百分率。 1 i r 由于由于 ，故有，故有 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 对同一物料群采用不同的计算方法所得到的平均粒度对同一物料群采用不同的计算方法所得到的平均粒度 值是不同的，一般值是不同的，一般 ： d算术d调和 d几何 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 2 ii rdd算术（）， 为标准差 为了说明物料粒度的均一程度，引入偏差系数为了说明物料粒度的均一程度，引入偏差系数k是来描是来描 述散料中各粒级的不均布程度。述散料中各粒级的不均布程度。 Xian university of science

14、 and technology k d 算算术术 通常认为，通常认为，k60时，散料时，散料 的各粒级分布依次是均匀的、较均匀的、不均匀的的各粒级分布依次是均匀的、较均匀的、不均匀的。 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 1.1.2 粒度分析方法（粒度分析方法（The methods of particle-size analysis) 1 1、筛分分析法、筛分分析法 screening analysis 2 2、水力沉降分析法、水力沉降分析法 hydraulic settling analysis 3 3、显微镜分析法、显微镜分析法 microscope analysis Xian univ

15、ersity of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 1 1、筛分分析法、筛分分析法 此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，n n 层筛子可把物料分成（层筛子可把物料分成（n+1n+1）个粒级，各粒级的上、下限通）个粒级，各粒级的上、下限通 常就取相应筛子的筛孔尺寸。常就取相应筛子的筛孔尺寸。 -d-d1 1，d d1 1d d2 2，d d2 2d d3 3，d dn-1 n-1 d dn n，d dn n 该方法的优点：设备简单，易于操作；该方法的优点

16、：设备简单，易于操作； 缺点：筛分结果受颗粒形状和筛分时间影响。缺点：筛分结果受颗粒形状和筛分时间影响。 适用范围：适用范围：0.04mm100mm的散粒。的散粒。 一般：干筛的分级粒度一般：干筛的分级粒度范围范围0.1mm100mm； 湿筛的分级粒度范围湿筛的分级粒度范围0.04mm0.1mm。 Xian university of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 2 2、水力沉降分析法、水力沉降分析法 此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介 质中

17、沉降速度不同而分成若干粒级。质中沉降速度不同而分成若干粒级。 适用范围：适用范围：175m 特点：不象筛分分析方法那样严格按颗粒的几何尺寸分特点：不象筛分分析方法那样严格按颗粒的几何尺寸分 级，而按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状级，而按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状 的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一 个粒级。个粒级。 Xian university of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian univer

18、sity of science and technology 图图12 淘析分离装置图淘析分离装置图 1玻璃杯，玻璃杯，2虹吸管，虹吸管，3夹子，夹子，4溢流溢流 收集器，收集器，5底座，底座，6毫米刻度纸条毫米刻度纸条 1 1）淘析法）淘析法 基本原理基本原理 水力沉降分析法中最简单而又比水力沉降分析法中最简单而又比 较准确的一种方法。较准确的一种方法。 利用渐进缩短沉降时间的方法，利用渐进缩短沉降时间的方法， 由细至粗的逐步将各粒级物料自由细至粗的逐步将各粒级物料自 试料中淘析出来。试料中淘析出来。 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 称称50100g待淘析矿浆放进一小烧杯内加水润湿，把气

19、泡赶走；待淘析矿浆放进一小烧杯内加水润湿，把气泡赶走； 将试料倒进将试料倒进25L的透明带毫米刻度的器皿内，加水至标明的刻的透明带毫米刻度的器皿内，加水至标明的刻 度度h处，用带橡皮头的玻璃棒强烈搅拌，使试料悬浮；处，用带橡皮头的玻璃棒强烈搅拌，使试料悬浮； 停止搅拌，待矿液面基本平静后即开始按秒表计时，经过时间停止搅拌，待矿液面基本平静后即开始按秒表计时，经过时间t （由淘析出的粒级大小决定）后打开虹吸管夹子（由淘析出的粒级大小决定）后打开虹吸管夹子3，将，将h高的矿高的矿 浆全部吸出；浆全部吸出； 重新加水至刻度重新加水至刻度h处重复第处重复第2步和第步和第3步的操作，经多次反复直步的操作

20、，经多次反复直 至吸出的液体不混浊为止；至吸出的液体不混浊为止； 将析出产物沉淀过滤、烘干、称重，即可算出该粒级的产率。将析出产物沉淀过滤、烘干、称重，即可算出该粒级的产率。 此法通过改变时间此法通过改变时间t（由长到短）而分别得出各粒级（由细（由长到短）而分别得出各粒级（由细 到粗）的产物并算出其对应的产率。到粗）的产物并算出其对应的产率。 Xian university of science and technology 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 2）上升水流法）上升水流法 优优 点：点：可以连续

21、地分出各个可以连续地分出各个 粒级产物，结果准确。粒级产物，结果准确。 工作原理工作原理 根据矿粒在上升水流根据矿粒在上升水流 中的自由沉降规律，利用中的自由沉降规律，利用 上升水流，在相同的流量上升水流，在相同的流量 下，在不同直径的分级管下，在不同直径的分级管 中，产生不同的上升水速，中，产生不同的上升水速， 使粒度不同的矿粒按其不使粒度不同的矿粒按其不 同的沉降速度分成若干粒同的沉降速度分成若干粒 度级别度级别。 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 图图13 串联旋流分级器串联旋流分级器 1、2、3、4、5旋流器，旋流器，6试样容器，试样容器，7压力表，压力表，8流量控制阀，流量控制阀，

22、9转子流量计，转子流量计， 10温度计，温度计，11给水管，给水管，12泵，泵，13最终溢流最终溢流 Xian university of science and technology 3）旋流水析分级法）旋流水析分级法 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 工作原理：工作原理： 旋流水析仪利用离心沉淀原理代替重力沉降原理进旋流水析仪利用离心沉淀原理代替重力沉降原理进 行物料分级，其离心沉降过程发生在旋流器内，含有物料行物料分级，其离心沉降过程发生在旋流器内，含有物料 的液流沿切向给入旋流器后，即围绕溢流管高速旋转。在的液流沿切向给入旋流器后，即围绕溢流管高速旋转。在 离心的作用下，液流沿着圆锥

23、向上进入顶部容器，在容器离心的作用下，液流沿着圆锥向上进入顶部容器，在容器 里颗粒受到强烈的扰动并趋向于返回到旋流器的锥体部分，里颗粒受到强烈的扰动并趋向于返回到旋流器的锥体部分， 在返回途中又受到离心力作用。分离限度以上的颗粒从水在返回途中又受到离心力作用。分离限度以上的颗粒从水 流中脱离出来进入底流容器或遗留在旋流器内。分离限度流中脱离出来进入底流容器或遗留在旋流器内。分离限度 以下的颗粒在中心轴向回流的作用下，被卷入溢流而排走。以下的颗粒在中心轴向回流的作用下，被卷入溢流而排走。 Xian university of science and technology 第1章碎散物料粒度组成与

24、粒度分 析 3 3、显微镜分析法、显微镜分析法 此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状。此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状。 适用范围：适用范围：0.150m。 特点：直观。特点：直观。 Xian university of science and technology 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 根据光学仪器的分辨距离，普通光学显微镜测量粒根据光学仪器的分辨距离，普通光学显微镜测量粒 度的范围大致以度的范围大致以 0.3200m为宜；透射电子显微镜测量为宜；透射电子显微镜测量 范围为范围为1nm5m；扫描电子显微镜的分辨能力比透射电；扫描电子显微镜的分辨能力比透射电 子显微

25、镜低，测量的最小粒度约为子显微镜低，测量的最小粒度约为10nm。 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 图图14 粉煤灰扫描电镜照片粉煤灰扫描电镜照片 Xian university of science and technology 放大放大1000倍倍放大放大5000倍倍 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 4 4激光粒度分析法激光粒度分析法 光在行进的过程中遇到粉体颗粒时，将偏离于原来的传播方向继续光在行进的过程中遇到粉体颗粒时，将偏离于原来的传播方向继续 传播，这种现

26、象称为光的散射或者衍射。颗粒尺寸越小，散射角越大；传播，这种现象称为光的散射或者衍射。颗粒尺寸越小，散射角越大； 颗粒尺寸越大，散射角越小；激光粒度仪就时颗粒尺寸越大，散射角越小；激光粒度仪就时通过测量颗粒的散射光强通过测量颗粒的散射光强 度或偏振情况、散射光通量或透过光的强度来确定粒度大小的。度或偏振情况、散射光通量或透过光的强度来确定粒度大小的。 图图15为为Malvern激光测粒仪的光路系统。它采用激光测粒仪的光路系统。它采用HeHeNeNe激光，利用激光，利用 衍射衍射散射的角分布随粒径改变的原理来求颗粒群粒度分布。测量范围为散射的角分布随粒径改变的原理来求颗粒群粒度分布。测量范围为

27、0.51800m。 图图15 Malvern激光测粒仪的光路简图激光测粒仪的光路简图 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 图图16 粉煤灰粉煤灰合成沸石的激光粒度分布图合成沸石的激光粒度分布图 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 5 5电传感法电传感法 电传感法是将被测颗粒分散在导电传感法是将被测颗粒分散在导 电的电解质溶液中，在该导电液中置电的电解质溶液中，在该导电液中置 一开有小孔的隔板，并将两个电极分一开有小孔的隔板，并将两个电极

28、分 别于小孔两侧插入导电液中。在压差别于小孔两侧插入导电液中。在压差 作用下，颗粒随导电液逐个地通过小作用下，颗粒随导电液逐个地通过小 孔。每个颗粒通过小孔时产生的电阻孔。每个颗粒通过小孔时产生的电阻 变化表现为一个与颗粒体积或直径成变化表现为一个与颗粒体积或直径成 正比的电压脉冲。正比的电压脉冲。 仪器对脉冲按其大小归档（颗粒仪器对脉冲按其大小归档（颗粒 体积或粒度的间隔），进行计数，因体积或粒度的间隔），进行计数，因 此可以给出颗粒体积或粒度（体积直此可以给出颗粒体积或粒度（体积直 径）的个数分布。通常测量范围约为径）的个数分布。通常测量范围约为 0.4800m。 Xian univers

29、ity of science and technology 图图17 电传感器原理电传感器原理 1.1 粒度及粒度分析粒度及粒度分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 方方 法法大致粒范大致粒范 围（围（m） 测量依据的性质或效应测量依据的性质或效应 表达的粒度表达的粒度 直接得直接得 的分布的分布 筛分析筛分析 40 40 筛筛 孔孔 d d筛筛 质量质量 （体积）（体积） 光学显微镜光学显微镜 电子显微镜电子显微镜 0.25250 0.015 通常是颗粒投影像的某种尺通常是颗粒投影像的某种尺 寸或某种相当

30、尺寸寸或某种相当尺寸 d da a，d dF F，d dST ST 等 等 个个 数数 激光：光散射、激光：光散射、 消光消光X X光小角光小角 散射散射 0.022000 0.0050.1 颗粒对光的散射或消光（因散颗粒对光的散射或消光（因散 射和吸收）射和吸收）, ,颗粒对颗粒对X X光的散射光的散射 同效应的球直径同效应的球直径 质量质量 （体积）（体积） 或个数或个数 重力沉降重力沉降 离心沉降离心沉降 2100 0.0110 沉降效应：沉积量，悬浮液的沉降效应：沉积量，悬浮液的 浓度、密度或消光等随时间或浓度、密度或消光等随时间或 位置的变化位置的变化 同沉降速度的球同沉降速度的球

31、直径，在层流区即直径，在层流区即 d dst st 质量质量 （体积）（体积） 电传感法电传感法 0.4800 颗粒在小孔电阻传感区引起颗粒在小孔电阻传感区引起 的电阻变化的电阻变化 体积直径体积直径d dV V，但常，但常 为同效应的球直径为同效应的球直径 个个 数数 气体透过气体透过 常压粘滞流常压粘滞流 常压滑动流常压滑动流 气体吸附气体吸附 250 0.052 10 床层中颗粒表面对气流的阻力床层中颗粒表面对气流的阻力 气体分子在颗粒表面的吸附气体分子在颗粒表面的吸附 d dSV SV=6/S =6/SV V 表表12 常见矿物粒度的测量分析方法常见矿物粒度的测量分析方法 第1章碎散物

32、料粒度组成与粒度分 析 颗粒的形状颗粒的形状 颗粒的形状可归纳为一下几种颗粒的形状可归纳为一下几种: : 球状（圆球形体）、浑圆状（不规则圆状）、多角状（具球状（圆球形体）、浑圆状（不规则圆状）、多角状（具 有清晰边沿或粗糙的多面形体）、不规则体（无任何对称性有清晰边沿或粗糙的多面形体）、不规则体（无任何对称性 的形体）、粒状（具有大体相同量纲的不规则形体）、片状的形体）、粒状（具有大体相同量纲的不规则形体）、片状 （板片状形体）、枝状（树枝状形体）、纤维状（规则或不（板片状形体）、枝状（树枝状形体）、纤维状（规则或不 规则的线状体）、多孔状（表面或体内有发达的孔隙）等。规则的线状体）、多孔状

33、（表面或体内有发达的孔隙）等。 Xian university of science and technology 颗粒形状与物性之间存在着密切的关系，它对颗粒群颗粒形状与物性之间存在着密切的关系，它对颗粒群 的许多性质产生影响。在矿物加工中，颗粒的形状是一个的许多性质产生影响。在矿物加工中，颗粒的形状是一个 重要的几何特征。重要的几何特征。 颗粒的轮廓边界或表面上各点的图像，称作颗粒的形状。颗粒的轮廓边界或表面上各点的图像，称作颗粒的形状。 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 颗粒形状的定量分析已有许多方法，常用的有以颗粒形状的定量分析已有许多方法，

34、常用的有以 下几种：下几种： （1 1）形状系数）形状系数 （shape coefficient） 它是根据颗粒的面积和体积两个特征导出的。设它是根据颗粒的面积和体积两个特征导出的。设 颗粒的直径为颗粒的直径为d，体积为，体积为V，面积为，面积为S，则有，则有 Xian university of science and technology 表面形状系数：表面形状系数： s=S/ /d2 体积形状系数：体积形状系数： v =V/ /d3 比表面形状系数：比表面形状系数：sv =s/ /v 其中，直径其中，直径d对于规则颗粒为三轴平均径对于规则颗粒为三轴平均径dc ，对于，对于 不规则颗粒为投

35、影面积直径不规则颗粒为投影面积直径da 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 规则颗粒规则颗粒 形形 状状 类类 型型svsv=s/v 球形（球形（l =b =h =dc)/66 圆锥体（圆锥体（l =b =h =dc)0.8/129.7 立方体（立方体（l =b =h =dc)616 不规则颗粒不规则颗粒 浑圆形：经水冲蚀的沙子、熔凝浑圆形：经水冲蚀的沙子、熔凝 烟灰、雾化金属等烟灰、雾化金属等 2.73.40.320.418.348.29 粉磨的角状矿粒：煤、石灰石、

36、粉磨的角状矿粒：煤、石灰石、 沙子沙子等等 2.53.20.20.2812.511.43 片状矿粒：石墨粉、滑石片状矿粒：石墨粉、滑石等等2.02.80.120.1616.6717.5 薄板片：云母、石墨薄板片：云母、石墨等等1.61.70.010.0316.056.67 表表1-3 颗粒的形状系数颗粒的形状系数 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 （2 2）形状指数）形状指数（shape index） Xian university of science and technology 形状指数和形状系数不同，它和具体的物理现象无关，形状指数和形状系数不同，它和具体的物理现象无关， 只用数学表

37、达式来描述颗粒的外形。常见的形状指数有球形只用数学表达式来描述颗粒的外形。常见的形状指数有球形 度、粗糙度、伸长度和扁平度等。度、粗糙度、伸长度和扁平度等。 球形度球形度： S S 球 粒 与颗粒等体积的圆球表面积 颗粒的实际表面积 形形 状状球球 形形类球形类球形多角形多角形 长条形长条形扁平形扁平形 1.01.00.80.80.65 0.650.50.5 表表15 颗粒的球形度颗粒的球形度 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 伸长度伸长度： n =长径长径/ /短径

38、短径 = l / b 扁平度扁平度： m =短径短径/ /厚度厚度 = b / h 粗糙度粗糙度 ： 1 颗粒的实际表面积 粗糙度P 外观看成光滑时的颗粒表面积 粗糙度直接关系到颗粒间摩擦、黏附、吸水性以粗糙度直接关系到颗粒间摩擦、黏附、吸水性以 及孔隙率等物理化学现象，是一个不容忽视的参数。及孔隙率等物理化学现象，是一个不容忽视的参数。 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 颗粒的表面积颗粒的表面积 颗粒的表面积包括内表面积和外表面积两部分。外表面颗粒的表面积包括内表面积和外表面积两部分。外表面 积是指颗粒轮廓所包络的表面积，它由颗粒的尺寸、外部形积是

39、指颗粒轮廓所包络的表面积，它由颗粒的尺寸、外部形 貌等因素所决定。内表面积是指颗粒内部孔隙、裂纹等的表貌等因素所决定。内表面积是指颗粒内部孔隙、裂纹等的表 面积。面积。 Xian university of science and technology 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 比表面积比表面积 单位体积单位体积( (或单位质量或单位质量) )物体的表面积，称为该物体的物体的表面积，称为该物体的 比表面积。比表面积。 颗粒是细化的固体，粒度越细的粒群，其表面积颗粒是细化的固体，粒度越细的粒群，其表面积 越大。越大。 22 w SS W mkg

40、mg或或或 Xian university of science and technology 2 3 Sv S V m m 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 （1 1）BET吸附法吸附法 BET吸附法是在试样颗粒的表面上吸附截面积已知的吸附法是在试样颗粒的表面上吸附截面积已知的 吸附剂分子，根据吸附剂的单分子层吸附量计算出试样的吸附剂分子，根据吸附剂的单分子层吸附量计算出试样的 比表面积，然后换算成颗粒的平均粒径。比表面积，然后换算成颗粒的平均粒径。 00 11 () mm pcp V ppVcVp Xian university of scien

41、ce and technology 0 m p p V V c 吸吸附附气气体体的的压压力力 吸吸附附质质液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压 吸吸附附量量 单单分分子子层层饱饱和和吸吸附附量量 与与吸吸附附热热有有关关的的常常数数 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 实验可测得一系列的实验可测得一系列的P和和V，以，以 对对 作图为一直线，由该直线的斜率和截距可以求得作图为一直线，由该直线的斜率和截距可以求得Vm，再由，再由Vm 值及吸附气体分子的截面积值及吸附气体分子的截面积A，可计算出试样的比表面积，可计算出试样的比表面积Sw， 即即 0 / ()p

42、V pp 0 /p p 0 A wm NA SV V 若若以以N2作吸附质，在液氮温度作吸附质，在液氮温度 时，时，1个分子在吸附剂表面所占有个分子在吸附剂表面所占有 的面积为的面积为16.2 A2，上式可简化为：上式可简化为： 4 36 wm S.V Xian university of science and technology 式中：式中：V0 1mol气体在标准状况下气体在标准状况下(0,101.325kPa) 的体积；的体积； A 1个吸附质气体分子的截面积；个吸附质气体分子的截面积； NA 阿佛加德罗常数，阿佛加德罗常数，6.0221023 。 附附1.1 颗粒的形状分析颗粒的形

43、状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 （2 2）气体透过法）气体透过法 气体透过气体透过法的理论根据是法的理论根据是kozeny Carman关于层流状态下关于层流状态下 气体通过固定颗粒层时透过流动速度与颗粒层阻力的关系式。气体通过固定颗粒层时透过流动速度与颗粒层阻力的关系式。 P粉体层的阻力；粉体层的阻力； L 粉体层的厚度；粉体层的厚度； 气体的粘度；气体的粘度； u 气体的透过流动速度；气体的透过流动速度； 粉体层的空隙率粉体层的空隙率。 V () PSuL 2 2 3 1 5 Xian university of science and technology 附附1.1 颗粒的

44、形状分析颗粒的形状分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 1.2 筛分分析筛分分析（screening analysis） 1.2.1 筛分工具筛分工具 1 1、标准筛、标准筛 筛序：按筛孔尺寸从大到小排序，各筛子所处的层位筛序：按筛孔尺寸从大到小排序，各筛子所处的层位 次序称为筛序。次序称为筛序。 筛比：每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比。筛比：每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比。 Xian university of science and technology （1 1）以）以 为筛比，如美国、英国、加拿大等国所采用。为筛比，如美国、英国、加拿大等国所采用。 （2 2）以）以 为筛

45、比，如法国、前苏联等国所采用。为筛比，如法国、前苏联等国所采用。 （3 3）以）以1.41.4为筛比，为国际标准化组织所提出为筛比，为国际标准化组织所提出。 2 10 10 辅助筛比：辅助筛比： 如如 等。等。 4 2 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of science and technology 基筛：标准筛中所确定一系列筛子中的某个筛子作为基筛：标准筛中所确定一系列筛子中的某个筛子作为 基准筛称基筛。基准筛称基筛。 网目：单位长度的筛面上所具有的筛孔数称网目。网目：单位长度的筛面上所具有的筛孔数称网目。 标准筛：是一套筛孔尺寸有一定比例的、筛孔边长及

46、标准筛：是一套筛孔尺寸有一定比例的、筛孔边长及 筛丝直径按有关标准制造的筛子。（见书筛丝直径按有关标准制造的筛子。（见书P7） 1.2 筛分分析筛分分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 2 2、非标准筛、非标准筛 并非是随意制做的筛子，对某些主要特征一般都作并非是随意制做的筛子，对某些主要特征一般都作 出规定。出规定。 如：煤炭工业规定筛孔尺寸依次为：如：煤炭工业规定筛孔尺寸依次为：100mm， 50mm，25mm，13mm，6mm，3mm，0.5mm. 其筛比其筛比 接近于接近于2。 Xian university of science and technology 1.2 筛分分析筛分

47、分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 3 3、标准筛与非标准筛的应用、标准筛与非标准筛的应用 一般标准筛用于细物料的筛分分析，非标准筛用于粗物一般标准筛用于细物料的筛分分析，非标准筛用于粗物 料的筛分分析。料的筛分分析。 Xian university of science and technology 1.2 筛分分析筛分分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 1.2.2 1.2.2 筛分试验筛分试验 筛分试验包括取样、筛分、称重、记录、结果处理等。筛分试验包括取样、筛分、称重、记录、结果处理等。 结果分析结果分析 取取 样样 筛筛 析析 计计 算算 Xian university o

48、f science and technology 1.2 筛分分析筛分分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 取样过程注意事项：取样过程注意事项： 取样尽可能少；取样尽可能少； 取样具有代表性。取样具有代表性。 取样原则取样原则： 粒度大多取，粒度小少取。粒度大多取，粒度小少取。 表表16 试样最小重量与试样粒度的关系试样最小重量与试样粒度的关系 最大块尺寸（最大块尺寸（mm）0.1 0.3 0.5 1 3 5 10 20 样品最小重量（样品最小重量（kg） 0.025 0.05 0.1 0.2 0.5 2 5 20 Xian university of science and techno

49、logy 1.2 筛分分析筛分分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 湿筛：手持固定有标准筛的高频电磁振动器在水盆里筛分；湿筛：手持固定有标准筛的高频电磁振动器在水盆里筛分； 干湿联合筛析法：先用细孔筛湿筛，筛上物过滤烘干再干筛。干湿联合筛析法：先用细孔筛湿筛，筛上物过滤烘干再干筛。 筛分终点：筛分终点：在在1分钟内所得的筛下物料量小于筛上物料量的分钟内所得的筛下物料量小于筛上物料量的 1时，认为筛分已到终点。时，认为筛分已到终点。 Xian university of science and technology 筛分试验分类：筛分试验分类： 按筛分物料粒度的大小分为大筛分与小筛分，大筛分

50、使用按筛分物料粒度的大小分为大筛分与小筛分，大筛分使用 非标准筛，小筛分使用标准筛；非标准筛，小筛分使用标准筛； 按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干筛与湿按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干筛与湿 筛。筛。 1.2 筛分分析筛分分析 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 产率分为粒级产率与累积产率，粒级产率是该粒级的产率分为粒级产率与累积产率，粒级产率是该粒级的 质量占被筛物料总质量的百分率，累积产率又分为筛上累质量占被筛物料总质量的百分率，累积产率又分为筛上累 积产率（又叫正累积）及筛下累积产率（又叫负累积）。积产率（又叫正累积）及筛下累积产率（又叫负累积）。 Xian un

51、iversity of science and technology 1.2 筛分分析筛分分析 粒级粒级 /mm 质量质量 /kg 产率产率/% 各粒级各粒级筛上累积筛上累积筛下累积筛下累积 161222.51515100 12830.0203585 8445.0306565 4222.5158035 2030.02010020 合计合计150.0100 表表1-1 碎散物料粒度组成碎散物料粒度组成 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 粒度分析的结果除用表格表示外，还可用曲线表示，粒度分析的结果除用表格表示外，还可用曲线表示，

52、称为粒度特性曲线，或粒度分析曲线，它是以散料粒度组称为粒度特性曲线，或粒度分析曲线，它是以散料粒度组 成表为依据绘制的，一般曲线的横坐标代表粒度，纵坐标成表为依据绘制的，一般曲线的横坐标代表粒度，纵坐标 代表产率。代表产率。 Xian university of science and technology 若纵坐标为粒级产率，则称为部分粒度特性曲线；若纵坐标为粒级产率，则称为部分粒度特性曲线； 若纵坐标为累积产率，则称为累积粒度特性曲线。若纵坐标为累积产率，则称为累积粒度特性曲线。 1.3.1 粒度特性曲线粒度特性曲线 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 Xian university of

53、 science and technology 图图18 部分粒度特性曲线和柱状图部分粒度特性曲线和柱状图 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 累积粒度特性曲线的作用：累积粒度特性曲线的作用： 1 1、可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定、可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定 的累积产率查得相应的粒度；的累积产率查得相应的粒度； 2 2、可求出任一粒级（、可求出任一粒级（d d1 1d d2 2）的产率，它等于粒度）的产率，它等于粒度d d1 1 及及d d2 2所对应的纵坐标的差值；所对应的纵坐标的差值； 3 3、由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。、由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。 Xian university of science and technology 1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 第1章碎散物料粒度组成与粒度分 析 对于筛上累积产率（正累积）的粒度特性曲线：对于筛上累积产率（正累积）的粒度特性曲线： （1 1）若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多；）若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多； Xian university of science and technology 1.3 粒度特性曲线和粒度特性方程式粒度特性曲线和粒度特性方程式 第1章碎