粒度筛分仪

经常看见一些朋友发的帖子，说在大颗粒的粒度范围内用激光粒度仪碰到各种问题，导致结果不是很准确或者重复性很差。其实在我看来，30um以上的颗粒粒度测试，可能用气流筛分法不失为一个好办法。其优点有下： 1 尺度准确权威 对于进口的筛子，有国际标准的质检测量，其筛孔的粒度十分精确，例如 635目的筛子其筛孔孔径为20um。 2 筛分快速简捷 用气流筛分法测量粉体粒度，一般单次只需要不超高三分钟时间。如果你需要测量粉体在几个不同粒度间的分布，那么一般也能在不超过十分钟的时间内完成。且操作起来十分简单省事。 3 筛分结果可重复性高 由于筛分原理是用高压气体均匀扫描过筛孔，这样就使得粉体颗粒被均匀吹散，不会有结团的现象。使结果更能精确体现粉体的实际粒度。操作步骤如下图所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2012/04/201204240925_362986_2461766_3.jpg其中可控因素有：筛分负压，筛分时间。这种检测方法更多的应用在实验室研发及产品质检等环节。

本篇以马尔文公司MS3000型号为原型分享。[b]一、定义：[/b][font=&][color=#333333]颗粒的大小称为“粒径[/color][/font][font=&][color=#333333](grain size)”，又称“粒度[/color][/font][font=&][color=#333333]”或者“直径”。当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的同质球体（或组合）最相近时，就把该球体的直径（或组合）作为被测颗粒的等效粒径[/color][/font][font=&][color=#333333]（或粒度分布[/color][/font][font=&][color=#333333]）。1、粒度的测量实质上是通过把被测量颗粒和同一种材料构成的圆球相比较而出的；2、不同原理的仪器选不同的物理特性或物理行为作为比较的参考量，例如沉降仪选用沉降速度，激光粒度仪选用散射光能分布，筛分法选用颗粒能否通过筛孔等；3、将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体作比较时，有时能找到一个（或一组）在该特性上完全相同的球体，有时则只能找到最相近的球体。由于理论上可以把“相同”作为“相近”的特例，所以在定义中用“相近”一词，使定义更有一般性；4、将待测颗粒的某种物理特性或物理行为与同质球体作比较时，有时能找到某一个确定的直径的球与之对应，有时则需要一组大小不同的球的组合与之对应，才能最相近。[img]https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/f9dcd100baa1cd11a834a58fb012c8fcc2ce2d9b?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_440,limit_1[/img]5、颗粒的大小统称为粒度（particlesize）。具体地说，球形颗粒的粒度用他的直径表示称为“粒径（particlediamite）”，非球形颗粒没有直径可言，就采用“等效粒径”的概念描述它的粒度，不同的等效粒径有不同的物理意义。粒径是较为具体准确的物理概念。[img=,690,397]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310312222409744_2384_1614854_3.png!w690x397.jpg[/img][/color][/font][align=center]=======================================================================[/align] [b]二、测试步骤：[/b]1、打开仪器电源开关，启动仪器，预热20-30分钟；2、打开软件，确认电脑与软件连接正常；3、点击操作界面正上方的“运行SOP”键钮，在下拉菜单中选择你需要的SOP；4、在SOP界面右上角样品文档处输入样品信息，至少包含名称、批次等；5、点击“开始”键钮后点击“清洁系统”，然后按照软件提示操作；6、清洁系统步骤完成后系统提示“仪器对光”，点击开始仪器自动对光；7、用样品勺取适量样品，滴加少量适量的表面活性剂，再加入30ml纯水，搅拌是样品充分分散；8、将分散好的样品，边搅拌边倒入样品测试杯中，点击开始测试；9、样品自动测试完毕，生成检测结果；10、按照测试需求，记录需要的粒度指标，如D1、D10、D50、D90、D99等；11、重复第5步，可以继续测试下一个样品。[align=center]=======================================================================[/align] [b]三、注意事项：[/b]1、测试完毕应多次清洁系统，以确保仪器处于良好状态；2、仪器测试的都是悬浊液，且存在搅拌，仪器附近溅出的水应及时清理；3、不适合测试粘附性较大的样品，否则粘附到管道内，清理难度较大；4、样品处理完如果存在气泡和悬浮物，应继续分散，可采用超声处理或者其他更优的分散剂；5、定期清理仪器内部的光学镜片，避免镜片刮花导致结果失真；6、每月定期做仪器电路的检查，防止短路或断路现象；7、定期对仪器的准确性进行确认，一般采用标物测试监控；8、每年进行计量检定，确保仪器的可靠性和适用性。

[font=宋体] [size=16px]在[/size][/font]GB[font=宋体]∕[/font]T1480-2012[font=宋体]金属粉末干筛分法测定粒度标准中，对适用范围界定是：“不适用于片状金属粉末，及＜[/font]45[font=宋体]μ[/font]m[font=宋体]尺寸的金属粉末”，按此不规则金属粉末是适用于该标准的。[/font][font=宋体] 关于不规则粉末，可以简单理解为除正圆形以外的非片状形状粉末。不规则金属粉末在冶金应用中是很广泛的，具有减轻成品重量，及具有良好的透气性。为了保证产品符合性，粒度规格是衡量不规则金属粉末的重要指标。[/font][font=宋体] 标准中，对筛分机的选择是这样描述的：“[/font]6.2 [font=宋体]可用手工筛分也可以用机械筛分机进行筛分。注：在筛子相同、粉末相同的条件下，用不同类型的筛分机筛分时，会得到不同的结果，因此，对某一特定粉末而言，通常可确定出不同筛分机之间的这种对应关系”判定的条件是：“筛分过程可继续到筛分的终点，也可进行到供需双方协商同意的时间。当筛分进行到每分钟通过最大组份的筛面上的数量小于试料量的[/font]0.1%[font=宋体]时，即为达到筛分终点”[/font][font=宋体] 就标准描述而言，看起来很明确，实际操作却比较模糊，不妨看看下面的介绍，就知一二。[/font][font=宋体]一、关于手工筛分和机械筛分。通过实践的情况，手工筛分是存在问题，这个先不考虑每个人体能的情况，如果一组物料需同时组合[/font]3[font=宋体]个或以上不同尺寸的标准筛进行筛分，操作是非常困难的，筛快了可能出现筛子跑出来（标准筛结合面高度也就[/font]5mm[font=宋体]）或者物料掉出来；筛慢了老是达不到终点，影响效率；故而在实际检验中，除单一限定，即筛上或筛下不得大于一定数值外，基本不选择手工筛分来判定金属粉末的粒度结果。[/font][font=宋体]二、就筛分终点来讲，在实际操作中也是很难界定的。如[/font]200[font=宋体]μ[/font]m-150[font=宋体]μ[/font]m[font=宋体]的不规则形状粉末，通常[/font]+200[font=宋体]μ[/font]m[font=宋体]上是有[/font]1%[font=宋体]或以上是不可能通过[/font]200[font=宋体]μ[/font]m [font=宋体]的，[/font]0.1%[font=宋体]就是空谈；再者即使全部能通过，临界尺寸粉末通过网面的时间受制于形状及震击强度等因素，相同筛分时间下，可能筛上已符合，也有可能不符合。[/font][font=宋体]三、关于机械筛分的选择。市面上主流机械筛分方式有：顶击、电磁、拍击振筛机。[/font][font=宋体] 顶击振筛机的原理是通过电机带动凸轮和齿轮，产生向上的顶击力和摇摆力，试验时，标准筛中的物料受到顶击力和摇摆力作用，发生跳动和旋转，筛分的同时避免堵网。[/font][font=宋体] 电磁振筛机是由电磁铁产生螺旋震动力，试验时物料受螺旋震动力影响，作周期性旋转和跳动，理论上讲和顶击振筛机的筛分效率应基本相同，但实际使用中发现，物料在筛分时的跳动和旋转幅度较顶击振筛机要小，试验时易发生堵网，从而影响筛分结果。[/font][font=宋体] 拍击振筛机原理同顶击振筛机大致相同，不同的是由顶击振筛机的凸轮产生顶击力，改为凸轮带动顶部的拍击锤。虽然拍击振筛机的介绍是专门针对细粉设计，但根据实际使用情况，多级组合筛分时，底部筛网受到的拍击力较顶击力而言要小，对粒度细、比重轻的金属粉末，堵网的情况较顶击振筛机反而要严重。[img=,690,1015]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310141452564530_3128_2462198_3.jpg!w690x1015.jpg[/img][img=,690,1015]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310141452564530_3128_2462198_3.jpg!w690x1015.jpg[/img][/font][b] 故而不同的筛分方式也必然导致不同的结果，针对较精确粒度结果时，应注意尽可能选择筛分效率高的振筛机。需要说明的是，根据我的实际使用情况看，虽然顶击振筛机的筛分效率最高，但是部分电磁振筛机和拍击振筛机的筛分效率也可以达到顶击振筛机的效果，无他，制造水平耳，具体请看[font='Calibri','sans-serif'][color=windowtext]DZ/T 0118-1994 [/color][font=宋体][color=windowtext]实验室用标准筛振[/color][/font][font=宋体][color=windowtext]筛[/color][/font][font=宋体][color=windowtext]机技术条件[/color][/font][/font]。对于上述三种振筛机，相同标准筛和同一样品的筛分结果如下：[/b] [table][tr][td][size=16px] [b]筛分方式[/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']+250[/font]μ[font='Calibri','sans-serif']m[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']+200[/font]μ[font='Calibri','sans-serif']m[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']+150[/font]μ[font='Calibri','sans-serif']m[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']-150[/font]μ[font='Calibri','sans-serif']m[/font][/b] [/size][/td][/tr][tr][td][size=16px] [b]顶击振筛机[/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']0[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']23.741[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']29.666[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']46.711[/font][/b] [/size][/td][/tr][tr][td][size=16px] [b]拍击振筛机[/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']0[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']25.904[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']30.258[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']43.027[/font][/b] [/size][/td][/tr][tr][td][size=16px] [b]电磁振筛机[/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']0[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']32.818[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']28.724[/font][/b] [/size][/td][td][size=16px] [b][font='Calibri','sans-serif']38.178[/font][/b] [/size][/td][/tr][/table][size=16px][font=宋体]四、关于标准筛。国内标准筛的差异太大，即使同为标杆的[/font]540[font=宋体]厂出品的同一规格，尺寸都有差异，我曾经遇到过[/font]150[font=宋体]目（[/font]0.1mm[font=宋体]），测同一个样品，筛下物相差[/font]10%[font=宋体]的情况。且尺寸越小（目数越大）差异越明显，进口筛同样如此，但进口筛的网孔尺寸变化要小的多，这个和网孔尺寸精度是有关系的，此不作赘述，感兴趣的可以研究下[/font]GB/T6005[font=宋体]和[/font]JJF1175[font=宋体]。[/font][font=宋体] 综合上述四点，在针对不规则粉末的干筛分测定中，变化点其实是很多的，如果想保证产品粒度的一致性，单纯在设备上采取措施是不能有效解决问题的，在实际工作中，应做到以下几点：[/font]a[font=宋体]：在产品开发初期，应先与顾客进行多个样品结果对标。无论顾客采取什么方法取得的结果，与自己正常试验的结果对比，必然有个差值，这个差值如在多次或多个样品提交中均可以重复再现，那就是内部控制标准的基础数据。[/font]b[font=宋体]：做好原始样品的保留，定期使用原始样品进行复测比对，并做好比对记录。[/font]c[font=宋体]：发现结果差异超过[/font]3%[font=宋体]时，务必进行振筛机和标准筛的检查，及时更换标准筛或维修振筛机。[/font]d[font=宋体]：有激光粒度仪的，最好同时做激光粒度数据，这样数据的准确性要高很多。[/font][/size]

一、金属粉及其性能 金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒群。包括单一金属粉末、合金粉末以及具有金属性质的某些难熔化合物粉末，是粉末冶金的主要原材料。 金属粉末属于松散状物质，其性能综合反映了金属本身的性质和单个颗粒的性状及颗粒群的特性。一般将金属粉末的性能分为化学性能、物理性能和工艺性能。化学性能是指金属含量和杂质含量。物理性能包括粉末的平均粒度和粒度分布，粉末的比表面和真密度，颗粒的形状、表面形貌和内部显微结构。工艺性能是一种综合性能，包括粉末的流动性、松装密度、振实密度、压缩性、成形性和烧结尺寸变化等。此外，对某些特殊用途还要求粉末具有其他的化学和物理特性，如催化性能、电化学活性、耐蚀性能、电磁性能、内摩擦系数等。金属粉末的性能在很大程度上取决于粉末的生产方法及其制取工艺。粉末的基本性能可用特定的标准检测方法测定。粉末粒度及其分布的测定方法很多，一般用筛分析法（44μm）、沉降分析法(0.5～100μm)、气体透过法、显微镜法等。超细粉末(0.5μm)用电子显微镜和 X射线小角度散射法测定。金属粉末习惯上分为粗粉、中等粉、细粉、微细粉和超细粉五个等级。二、金属粉行业发展现状 铜粉等有色金属粉末是粉末冶金工业的重要基础原理，广泛应用于电触头合金、电碳制品、摩擦材料、金刚石工具材料、含油轴承、粉末冶金零件等生产，而铜粉又是主要的有色金属粉末品种。国内铜粉等有色金属粉末至今已有50多年的发展历史，通过几十年的发展，国内铜粉等有色金属粉末不断壮大。特别是十多年来更是实现了跨越式发展，国内生产企业无论从企业数量、生产规模、产量、技术等方面均取得了显著的成就。据行业不完全统计，目前仅各种铜及铜基粉末年产量已超4000吨，且正在不断快速增长，发展前景看好。三、粉末冶金基础知识 1 .粉末的化学成分及性能 ;尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。 1.粉末的化学成分 常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。 2.粉末的物理性能 ⑴粒度及粒度分布 粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。 ⑵颗粒形状 即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。 ⑶比表面积 即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。 3.粉末的工艺性能 粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。 ⑴填充特性 指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。 ⑵流动性 指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。 ⑶压缩性 表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。 ⑷成形性 指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响.四、激光粒度仪在金属粉行业中的应用 粉末颗粒几何特点主要有颗粒大小、形状、表面积等。其中粉末颗粒的大小或粒度和粒度分布最为重要。它在很大程度上决定了粉末颗粒加工工艺和效率，是设备选型以及工艺过程控制的基本依据，对物料的应用而言，粉末的粒度及其分布是重要的物理机械性能之一。目前对粉末颗粒粒度的描述和测定方法很多，但各种方法所得出的粒度值也不同，有的相差甚远，但各种方法也有其使用的领域。目前在金属粉末粒度仪检测方面已经普遍应用的是激光粒度仪检测方法。

耐火材料是一类耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。广泛应用于钢铁、有色金属、玻璃、水泥、陶瓷、石化、机械、锅炉、轻工、电力、军工等国民经济的各个领域，是保证上述产业生产运行和技术发展必不可少的基本材料，在高温工业生产发展中起着不可替代的重要作用。济南微纳颗粒仪器股份有限公司自2001年以来，在钢铁、有色、石化、建材等高温工业高速发展的强力拉动下，我国耐火材料行业保持着良好的增长态势，已成为世界耐火材料的生产和出口大国。2011年中国耐火材料产量约占全球的65%，产销量稳居世界耐火材料第一。据统计，2001-2010年耐火原料及制品产量稳步增长，其中“十五”末约为2001年的2倍；2010年全国耐火制品产量达2808.06万吨，约为“十五”末的3倍。截止2011年，我国耐火材料行业共有规模以上企业1917家，从业人员超过30多万人，实现销售收入3376.79亿元，实现产品销售利润477.37亿元。对耐火材料的性能，粒度的选择极为重要。粒度的正确选择直接影响耐火材料的质量，微粉及超微粉技术的引入，大大提高耐火材料制品的致密度，促进样品的烧成，提高制品强度，改善耐火材料的耐用性和抗冲刷性。对于不定性耐火材料，尤其对于低水泥、超低水泥浇注料和自流浇注料，超微粉起着一定的结合剂作用，并且有减水效果。微粉的粒度及分布对试样的加水量和流动性以及材料的性能影响也很大。所以，如何对粒度进行控制一直是人们所关注的问题。济南微纳公司生产的Winner2000ZD湿法激光粒度仪采用全方位散射光探测系统，配合高灵敏度的环式光电探测器，能够进一步提高测试精度。集机械搅拌、超声分散、内置循环于一体的分散系统，彻底解决了大颗粒在管道中的沉积问题。独创的无约束自由拟合软件技术,保证了测试结果的真实准确。采用自主开发的智能控制技术，能够实现光路的自动对中，进行一键测试。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/06/201306191049_446365_388_3.jpg图一 Winner2000ZD湿法激光粒度仪原理图Winner2000ZD是将被测微粉置入样品池中，通过液体分散（一般为水）利用He-Ne激光器测定液体中的颗粒的粒度。当颗粒流动通过样品窗时，产生散射光，样品窗后的探测器接受散射光信号，并通过分析确定光的能级。利用MIE理论反演计算出颗粒粒度大小和分布。测试范围能够达到0.1-300μm。使用Winner2000ZD湿法激光粒度仪进行粒度控制较传统的粒度控制方法（如筛分法）有极为明显的优势。1）样品需用量少。2）测试速度快，一般两分钟之内即可完成测试。3）粒度测试范围宽，且分辨能力强。4）能够给出多种信息，如D10、D50、D90等数据。在耐火材料的生产企业中，Winner2000ZD湿法激光粒度仪得到了较为广泛的应用。北京利尔高温材料股份有限公司位于北京市中关村科技园区昌平园，拥有上海利尔耐火材料有限公司、洛阳利尔耐火材料有限公司、辽宁利尔高温材料有限公司、内蒙古包