第30卷第3期屮國測(cè)試技術(shù)Vol, 30 No. 304年5CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGY水煤漿的粒度測(cè)量技術(shù)黃鎮(zhèn),張公鵬,祝恩國,李明明(中國礦業(yè)大學(xué),北京10083)摘要;本文介紹了水煤漿中微細(xì)顆粒粒度測(cè)量的方法和工作原理,并對(duì)這些方法在實(shí)際測(cè)量中存在的問題進(jìn)行了分析,探討了粒度測(cè)量的發(fā)展方向關(guān)鍵詞:水煤漿;粒度;顆粒;測(cè)量中圖分類號(hào):TH744.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16724984(200)03-0021-03The technology of particle measurement in coal-water fuelHUANG Zhen, ZHONG Gong-peng, ZHU En-guo, LI Ming-mingChina University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)Abstract: The paper introduces the method of the fine particle measurement and work principle in coal-waterfuel. Some problem s are discussed when these methods are used for fine particle measurement in coal-waterKey words: Coal-water fuel; Size: Particle; Measurement1引言法、光散射法、電超聲粒度分析法流體力學(xué)色譜法由于國家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和燃油的成本提高,激光全息法等方法。某些電廠和熱電廠支付不了燃燒重油的成本而紛紛2.1篩分法關(guān)閉,而水煤漿技術(shù)適時(shí)的解決了這一問題它是采篩分是一種直觀而且應(yīng)用最廣泛的粒度分析方用物理的方法制備水煤漿,并且它具有環(huán)保、生產(chǎn)工法,也是一種最原始、最簡單的方法。它是借助人工藝簡單(相對(duì)煤炭液化),一次性投資較少其物理特或不同的機(jī)械振動(dòng)裝置,將顆粒樣品通過一系列具性與重油相似,可以代替重油燃燒,生產(chǎn)成本較低等有不同篩孔直徑的標(biāo)準(zhǔn)篩,分成若干個(gè)粒級(jí),再用天優(yōu)點(diǎn),因此,水煤漿是一種潔凈燃料。在制備水煤漿平分別稱重然后求得以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示的顆粒粒的技術(shù)中,粒度級(jí)配技術(shù)是水煤漿的關(guān)鍵之一,合理度分布表。一般篩分法適用的粒徑范圍為20的粒度級(jí)配不僅可以生產(chǎn)較高質(zhì)量的水煤漿,而且125um,但是,微粒篩可使其下限至5m,板上沖孔篩可以提高水煤漿的穩(wěn)定性。因此,準(zhǔn)確測(cè)定水煤漿則可以使上限增大。篩分既可以用濕法篩分,也可粒度組成對(duì)于制備高質(zhì)量水煤漿十分重要。下面就以用干法篩分;對(duì)本來是懸浮在液體中的物料,或干幾種水煤漿中粒度的測(cè)量原理和方法做簡要介紹。篩時(shí)易形成團(tuán)聚物的粉體物料宜用濕篩;對(duì)于易碎粒度測(cè)量方法及原理的脆性的物料,可用空氣噴射篩分,因?yàn)樗軠p少篩為了滿足快速反應(yīng)工業(yè)對(duì)顆粒粒徑測(cè)量的要孔的堵塞且整個(gè)篩分過程輕柔。此法成本低,結(jié)果求,人們發(fā)展了多種顆粒粒徑的測(cè)量技術(shù),常見的粒可靠能反應(yīng)顆粒的實(shí)際粒度,有代表性但測(cè)定時(shí)度測(cè)量方法有篩分法、觀察計(jì)數(shù)法電感應(yīng)法、沉降間較長、勞動(dòng)強(qiáng)度大樣品用量多。篩分法總的來說中國煤化工于4m的普通物收稿日期:20040210;收到修改稿日期:20040-05CNMHG中國測(cè)試技術(shù)2004年5月22觀察計(jì)數(shù)法極,引起一個(gè)電壓脈沖,其振幅的大小正比于粒子的觀察計(jì)數(shù)法是對(duì)由光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡所體積。從一系列振幅大小不同的電壓脈沖就可計(jì)算得到的粒子像,直接或間接通過照相等方法測(cè)定尺出粒子的數(shù)目和粒度分布。這種方法的測(cè)定時(shí)間約寸的方法。計(jì)數(shù)法可分為顯微鏡法微束分析法、物為1到3分鐘,分析誤差不大于2%。適用于粒徑大理場(chǎng)(聲場(chǎng)、光場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng))干擾法。光學(xué)顯微于1um且粒度分布不太寬的粒子測(cè)量。鏡的測(cè)定范圍為0.8~150um,大于150m的可用電場(chǎng)感應(yīng)法直接測(cè)量的是樣品等積徑的平均值般的放大鏡觀察,而小于08m則應(yīng)用電子顯微鏡和分布值,對(duì)于樣品顆粒的物理特性和化學(xué)成分并觀察。觀察計(jì)數(shù)法因測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠,能分辨不不敏感,它適合于由不同材料組成的混合物的粒度同于粒子的形狀,常用來校準(zhǔn)或比較其它的粒度分測(cè)試但對(duì)于孔隙較多的顆粒的測(cè)量存在較大的誤布測(cè)定法的結(jié)果。畫面解析裝置問世以后,使得測(cè)差,并且對(duì)于粒度分布較寬的樣品,較難得出準(zhǔn)確的定時(shí)間由原來的數(shù)小時(shí)縮小到幾秒。但需要判斷粒分析,因?yàn)檫@種方法的測(cè)定原理是要求樣品中所有子重疊的分離識(shí)別還不能完全自動(dòng)進(jìn)行。電子顯微顆粒懸浮在電解液中,不能因顆粒大而造成沉降現(xiàn)鏡樣品的制備很復(fù)雜,耗時(shí)多,檢測(cè)范圍小,重復(fù)性象。根據(jù)電感應(yīng)法測(cè)量顆粒粒度的原理,電壓脈差,同一樣品結(jié)果存在差異,但卻是最直觀的。近兒沖主要與顆粒體積有關(guān),顆粒的形狀、粗糙度和材料年來,隨著電子技術(shù)滲人到各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域,采用圖像的性質(zhì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響應(yīng)該較少。但是大量的證分析系統(tǒng)可以快速而準(zhǔn)確地完成顯微鏡法中的測(cè)量據(jù)表明,電感應(yīng)法所測(cè)得的粒度參數(shù)是顆粒的包圍和分析統(tǒng)計(jì)工作。在水煤漿的測(cè)量中,現(xiàn)在圖像技層尺寸。對(duì)于球形顆粒來說,電感應(yīng)法與其他方法術(shù)已經(jīng)成為一種具有廣闊前景的技術(shù),隨著科學(xué)技相比較有較好的一致性,對(duì)于非球形顆粒來說則其術(shù)的不斷進(jìn)步,將獲得廣泛的應(yīng)用。結(jié)果不一致,尤其對(duì)多孔性材料電感應(yīng)法所測(cè)得的2.3沉降法體積可能是外部體積的好幾倍,因此對(duì)多孔性材料沉降法是一種間接測(cè)定粒度分布的測(cè)量方法,由于不知道其有效密度,不宜采用本法。它是將粒子分散到適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)中,依據(jù)粒子的2.5光散射法沉降速度測(cè)定粒徑,適用于中等顆粒尺寸分布的光散射法是利用單色光照射粒子,從而在粒子測(cè)定。其理論依據(jù)就是著名的 Stokes公式,它因原的背面產(chǎn)生衍射圖像。當(dāng)用激光照射待測(cè)粒子場(chǎng)理簡單、測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確而應(yīng)用廣泛。大量事實(shí)證明,時(shí),就會(huì)在后焦面上形成衍射圖樣將衍射后的光用沉降法用于粒度小于2um的顆粒測(cè)試會(huì)產(chǎn)生一定鏡聚光時(shí),在透鏡的焦平面上,會(huì)形成環(huán)狀的衍射的誤差。其局限性是沉降分析得到的粒度是顆粒的像,由于光的衍射角度與粒子的大小有關(guān),因此根當(dāng)量直徑,即采用與被測(cè)顆粒具有相同沉降速度的據(jù)測(cè)定衍射像環(huán)的直徑及其衍射光的強(qiáng)度,便可以理想球體的直徑來表示被測(cè)顆粒的粒度,而實(shí)際樣得到粒度分布。光散射現(xiàn)象的研究分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)品極少是由相同密度的球體組成的因此得到的“粒兩種靜態(tài)散射測(cè)量散射光的空間分布規(guī)律;動(dòng)態(tài)光度”數(shù)據(jù)并不是物料的實(shí)際粒度,應(yīng)根據(jù)礦物相態(tài)組散射則研究散射光在某固定空間位置的強(qiáng)度隨時(shí)間成密度差別、形態(tài)特征加以修正。此外,對(duì)于團(tuán)聚現(xiàn)變化的規(guī)律。當(dāng)顆粒粒度小于光波波長時(shí),由瑞利象明顯的粉體物料即使采取超聲波攪拌器、介質(zhì)中散射理論,散射光相對(duì)強(qiáng)度的角分布與粒子大小無添加分散劑等多種手段,也難以得到準(zhǔn)確的實(shí)際粒關(guān),不能夠通過對(duì)散射光強(qiáng)度的空間分布來確定顆度1。由于煤炭是一種混合密度的物料,因此,不粒粒度,動(dòng)態(tài)光散射正好彌補(bǔ)了在這一粒度范圍其宜采用沉降法進(jìn)行粒度測(cè)試。他光散射測(cè)量手段的不足?；驹硎钱?dāng)光束通過2.4電感應(yīng)法產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的顆粒時(shí),會(huì)散射出一定頻移的散射電感應(yīng)法又叫電阻變化法。這是一種比較精確光,散射光在空間某點(diǎn)形成干涉,該點(diǎn)光強(qiáng)的時(shí)間相且被廣泛使用的方法,基本原理是將裝有電解質(zhì)溶關(guān)函數(shù)的衰減與顆粒粒度大小有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。液的容器,用一個(gè)小孔的隔板分開,在被隔開的兩處中國煤化工間變化,并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)分別插入電極。當(dāng)待測(cè)粒子流過小孔時(shí),將取代電CNMHG動(dòng)態(tài)光散射獲得的是顆第30卷第3期黃鎮(zhèn)等:水煤漿的粒度測(cè)量技術(shù)23粒的平均粒徑,難以得出粒徑分布參數(shù)。動(dòng)態(tài)光3粒度測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)散射法適于測(cè)定亞微米級(jí)顆粒,動(dòng)態(tài)光散射法,測(cè)定隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和新材料的不斷開發(fā),必時(shí)間僅幾分鐘,還可以測(cè)定納米級(jí)的超微粒子,但計(jì)然對(duì)粒度測(cè)量工作提出更高的要求,主要表現(xiàn)在數(shù)算中需要假設(shè)各種參數(shù),有的試樣也不適用。因而據(jù)準(zhǔn)確,操作簡便,自動(dòng)化程度高,處理信息量大、快限制了動(dòng)態(tài)光散射法的使用范圍。目前的光散射理捷方便,成本低廉。因此,水煤漿中微細(xì)顆粒粒度測(cè)論主要有: Fraunhofer衍射理論、 Fresnel衍射理論、試今后的發(fā)展方向?qū)⑹?1)跨學(xué)科技術(shù)間的密切合Mie散射理論和 Rayleigh散射理論等。光散射法具作,從軟硬件條件等方面改進(jìn)現(xiàn)有的儀器設(shè)備或者有測(cè)量精度高反應(yīng)速度快,誤差小,重復(fù)性好,可測(cè)研制開發(fā)新型的抗干擾型儀器(如光纖粒度儀等,日粒徑范圍寬,并可進(jìn)行非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。但是·前有的科研單位已經(jīng)采用白光作為光源進(jìn)行粒度測(cè)般在粒徑小于10m時(shí),由于光的衍射角度變大,致量);2)圖像分析技術(shù)與微電子技術(shù)的緊密配合,解使測(cè)定結(jié)果可靠性降低。在水煤漿的實(shí)際測(cè)量中,決水煤漿中顆粒粒度測(cè)試分析中可能遇到的重大難主要以激光粒度分析儀為主,應(yīng)用較為廣泛,準(zhǔn)確性題;3)圖像技術(shù)與光學(xué)技術(shù)的密切結(jié)合,將可以使粒較高、測(cè)量時(shí)間短,操作方便等優(yōu)點(diǎn)。度分析和顆粒測(cè)量技術(shù)向測(cè)量下限低、測(cè)量范圍廣、2.6流體力學(xué)色譜法測(cè)量準(zhǔn)確度高、重現(xiàn)性好等方向發(fā)展。流體力學(xué)色譜法是在充填了較大的粒子(20綜觀各種顆粒粒度測(cè)量方法及工業(yè)應(yīng)用情況,60um)的玻璃柱子中,使純水等液體呈層流狀態(tài)流光散射法對(duì)于水煤漿粒度測(cè)量最具有前景,但還有動(dòng)。如在充填柱的入口,將懸浮液注人的出口將按待于進(jìn)一步完善。最先是大粒子,然后是較小粒子,最后是最小粒子之參考文獻(xiàn)順序流出粒子現(xiàn)象的方法。如對(duì)流出的粒子濃度隨1張榮曾.水煤漿制漿技術(shù),科學(xué)出版社,199,10時(shí)間的變化用紫外線等監(jiān)測(cè),那么就可以從注入到2周喬廣對(duì)水煤漿發(fā)展的思考.潔凈煤技術(shù),01,7(2)流出的時(shí)間得到粒徑,由紫外線的吸收得到粒子含珠海歐美克儀器有限公司Is-CwM型激光粒度分析儀量,即色譜法得到粒度分布曲線。但是,流體力學(xué)色用戶手冊(cè)譜法不適用于密度大的粒子群,但作為微粒的測(cè)定4 Salver200.激光粒度分析儀使用手冊(cè)法則引人注目。測(cè)定所需時(shí)間為15~30分鐘(。5張播根,我國粉體粒度測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀中國粉體技術(shù),200,6(10)由于它受影響的條件較多,因此,在水煤漿的實(shí)際測(cè)6胡松青、現(xiàn)代顆粒粒度測(cè)量技術(shù),現(xiàn)代化工,2m0,量中,應(yīng)用較少。(22):12.7激光全息法7傅叢,李英華.盡快建立中國水煤漿質(zhì)量檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)標(biāo)激光全息法是一種利用激光全息照相技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)體系潔凈煤技術(shù),2001,7(2微粒分布研究的方法。它主要有兩個(gè)過程組成:記8范晴,水煤漿及其燃燒技術(shù).湖南電力,199,2(19)錄與再現(xiàn)。全息照相技術(shù)是由美國科學(xué)家伯格在利9程鵬高抒李徐生激光粒度分析儀測(cè)試結(jié)果及其與沉用X射線拍攝晶體的原子結(jié)構(gòu)照片時(shí)發(fā)現(xiàn)的,并與降法、篩析法的比較.沉積學(xué)報(bào),2001,9(19):3伽柏一起建立了全息照相理論,即利用雙光束干涉郭永彩,等.微細(xì)顆粒粒度分析方法與測(cè)試技術(shù).重慶理,使一光束和另一個(gè)與該光束相干的光束產(chǎn)生大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),20009(23)干涉圖樣,即可把二者位相“合并”上去,從而用感光11楊初平顆粒粒度測(cè)試技術(shù),工科物理,1999,9(4)12陳秀法.激光粒度分析與傳統(tǒng)粒度分析方法相關(guān)對(duì)比底片能同時(shí)記錄下位相和振幅,就可以獲得全息圖青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào),2002,7(32):4像。但是,全息照相是根據(jù)光干涉原理拍攝的,須用3王麗.粉體粒度測(cè)試方法評(píng)價(jià).粉體技術(shù),98,6(4):2高分辨率感光底片記錄。由于普通光源單色性不14朱盈權(quán)粒度與粒度分布測(cè)定法的近況,電子元件與好,相干性差,因而全息技術(shù)發(fā)展緩慢,很難拍出像材料,1994,12樣的全息圖。但是,由于水煤漿中的顆粒粒度太細(xì),15溫德清,超細(xì)粉末材料粒度測(cè)試技術(shù)研究,礦物巖石相關(guān)干涉現(xiàn)象嚴(yán)重,所以,激光全息法在水煤漿屮的中國煤化工應(yīng)用效果不佳。CNMHG