Диапазон крупности (мкм) для некоторых методов анализа

Ситовой анализ, в том числе на микроситах	100000-10
Отмучивание	40-5
Оптическая микроскопия	50-0,25
Гравитационная седиментация	40-1
Центробежная седиментация	5-0,05
Электронная микроскопия	1-0,005

Для описания дисперсных материалов наибольшее распространение получили следующие основные понятия.

Размер (диаметр, радиус) частицы, мкм. Размер, определяющий крупность частицы: диаметр, радиус, длину стороны частицы или сита, через которое проходит частица, наибольший размер проекции частицы и т.д. Точно характеризует только идеальные, шарообразные частицы.

Эквивалентный диаметр (радиус) частицы, мкм. Размер частицы, не имеющей правильной геометрической формы. Применяются следующие понятия эквивалентного диаметра:

• диаметр шара, объем которого равен объему частицы;

• диаметр круга, площадь которого равна площади проекции частицы.

В микроскопическом анализе принято использовать последний.

Полная поверхность, см². Площадь граничной поверхности твердой фазы и дисперсионной среды, включая поверхность открытых наружу трещин и пор.

Внешняя поверхность, см². Поверхность частиц, зависящая от геометрической формы, без учета поверхности открытых наружу мелких трещин и пор.

Удельная поверхность, см²/г или см²/см³ (в системе СИ м²/м³). Отношение поверхности частиц к их массе или объему.

Истинная плотность, г/см³ – предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность вещества (т.е. абсолютно плотного материала, без учетa пор и пустот).

Кажущаяся плотность, г/см³ или кг/м³. Масса единицы объема частиц, включая объем закрытых пор.

Насыпная плотность, г/см³ или кг/м³. Масса единицы объема порошкообразного материала, рыхло насыпанного в какую-либо емкость непосредственно после ее заполнения. В объем входят внутренние поры частиц и промежуточное пространство между частицами.

Объемная плотность, г/см³ или кг/м³. Масса единицы объема частиц, включая объем закрытых пор.

Дисперсный (гранулометрический) состав порошка (характеристика состава, распределение частиц порошка по размерам). Он показывает, какую долю по массе, объему или числу составляют частицы в любом диапазоне из размеров. Характеристика дисперсного состава может быть задана в виде таблицы, кривой или формулой, выражающей функцию распределения или плотности распределения частиц.

Степень дисперсности – величина, обратная поперечному размеру частиц.

Сущность ситового анализа заключается в разделении пробы исследуемого материала на фракции. Размеры этих фракций ограничены размерами отверстий, используемых в анализе сит. Каждое сито делит материал на две части – остаток и проход.

Анализируемая проба помещается на сито с наибольшими размерами отверстий. Материал, прошедший через сито, подается на следующее, с меньшими размерами отверстий, и так далее до последнего. Такая последовательность позволяет сита всего набора поставить друг на друга и разделить пробу на фракции за одну рабочую операцию.

Величину класса (фракции) часто представляют в процентах от общего количества анализируемой пробы, причем вместо подсчета числа частиц, попавших в данный класс, определяют их суммарный объем или массу.

С учетом этого среднее арифметическое значение диаметра частиц в пробе полидисперсного материала

(1.1)

где – среднее значение частиц первого, второго иk-го классов;

G – вес анализируемой пробы (суммарный вес частиц всех классов);

G_i – вес материала i-го класса;

d_i – среднее значение диаметра частиц i-го класса;

c_i – процентное содержание частиц i-го класса;

k – число классов (фракции).

Сита обозначаются номерами. Каждому номеру соответствует определенная величина отверстий (ячейки) сита, выраженная в милиметрах.

Применяются различные методы измерения удельной поверхности. Наиболее простым и быстрым является метод газопроницаемости. Он основан на том, что скорость истечения газа через слой порошка, подаваемого под определенным давлением, при прочих равных условиях зависит от размера частиц этого зернистого материала. Этот метод применяется для характеристики порошков средней дисперсности от нескольких десятых долей до нескольких десятков микрометров.

Для определения распределения по размеру частиц высокодисперсных порошков применяются седиментационный анализ и метод низкотемпературной адсорбции паров воды либо инертных газов. Первый из них основан на известном законе Стокса, согласно которому скорость осаждения частиц разбавленных суспензий зависит от их размера. Автоматические седиментаторы, работа которых основана на этом принципе, позволяют построить кривую распределения частиц порошка по размерам.

Величина и скорость адсорбции молекул воды, инертных газов либо азота при низких отрицательных температурах на частицах порошка зависит от их удельной поверхности.

Этот способ является самым сложным, длительным и дорогим, однако он дает наиболее адекватную характеристику удельной поверхности частиц с учетом их шероховатости, наличия открытых пор, микротрещин и т.п.

В последние годы все шире применяются лазерные гранулометры, но из-за их высокой стоимости они пока редко используются в учебных лабораториях.