颗粒粒度的定义与粒度测定结果的可比性
任中京
( 山东建材工业学院颗粒测试研究所, 山东济南250022)
摘要：提出并解答了颗粒大小测定中的3个基本问题：颗粒粒径的定义、非球形颗粒的形状对颗粒粒径的影响、不同测定方法之间的测定结果的可比性。
关键词：颗粒粒度;等效原理;可比性
颗粒大小通称颗粒粒度。由于粒度对颗粒性质有着十分重要的影响, 所以人们对颗粒粒度的测定越来越重视。经常产生的疑问是: 这个测定结果准不准? 为何两种不同原理的粒度仪器测定结果存在差异? 本文拟对以上问题给以理论解答。
1 颗粒粒度的定义
用一个尺度表示颗粒的大小称为颗粒粒度，单体颗粒的粒度又称颗粒粒径。对于球形颗粒，毫无疑问，球体直径即颗粒粒径，但是对于实际颗粒，球形的很少, 规则的立方体也需3 个数字长宽高表示其大小，何况颗粒形状非常复杂，要用一个数据描述任意形状的颗粒只有一个办法；采用等效粒径的概念。
“等效”可以有很多方法：体积等效、横截面积等效、沉降等效、光学等效等等，可以认为有一种测量方法就有一种等效的意义。表1 给出了常用的几种等效粒径的定义[1]。
2 非球形颗粒的等效差异性
等效粒径使我们可以暂时忽略复杂的颗粒形状问题，简单地表示颗粒大小。但是不同的等效方法，形成了不同的等效粒径却是不能回避的问题。如果是球形颗粒，不同的测定方法可以得到相同的结果。我们称之球形颗粒的测定同一性。但是对于相同的非球形颗粒，用不同的方法必定会得到不同的结果。我们称之为非球形颗粒的定义差异性，或等效差异性。
由于以上原因，我们在描述粒度分析结果时，必须注明粒径的定义，或测定的原理，否则就没有可比性。
表1 常用的几种等效粒径的意义
为什么会产生此种差异? 归根结底是颗粒的形状偏离了球体所致。形状上的偏离对于不
同的测试原理产生的影响是不同的，甚至是相反的。颗粒形状偏离球体越远，两种不同测量方法的差异越大。由此产生了一种根据不同测量原理的粒度分析结果，研究颗粒形状的新方法。详见文献[2]。
3 粒度测定结果的可比性
粒度测定方法有上百种，粒径定义各不同。他们之间是否具有可比性，是令人关注的问题。为了描述颗粒测定方法之间的可比性，我们定义：可比性= 方法一的粒径定义/ 方法二的粒径，定义在以上公式中已包含了颗粒形状的影响, 因此可比性与特定的颗粒形状有关, 颗粒形状变化了, 可比性也相应地变化。因此说可比性也是颗粒形状的函数。如果可比性= 1, 说明两种方法完全可比; 如果可比性< 1或> 1, 说明二者有差异, 颗粒形状接近球形, 可比性接近1；颗粒形状远离球形, 可比性远离1。当然测量结果的可比性，还与仪器本身的精度有关，在此暂不讨论。
4 结 论
(1) 颗粒粒径的定义是建立在等效的概念上的，等效的原理不同，粒径的定义也不同；
(2) 球形颗粒具有测定结果的同一性，非球形颗粒具有等效的差异性；
(3) 两种测定粒径的方法之间的可比性是颗粒形状的函数，因此除了球形颗粒以外，不可能找到其可比性的固定的参数。
以上讨论突出地体现了一个问题：颗粒形状因素在颗粒大小的测定中是一个不可忽视的客观存在。
参考文献：
[1]Allen T. 颗粒大小测定1M2: ( 第三版)1 喇华璞等译1 北京: 中国建筑工业出版社, 1984。
[2]任中京, 贾惠友1 石墨微粉形状参数分布的研究1J21 中国粉体技术, 1999, 5( 1) : 19- 211
