第30卷第3期屮國測試技術Vol, 30 No. 304年5CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGY水煤漿的粒度測量技術黃鎮(zhèn),張公鵬,祝恩國,李明明(中國礦業(yè)大學,北京10083)摘要;本文介紹了水煤漿中微細顆粒粒度測量的方法和工作原理,并對這些方法在實際測量中存在的問題進行了分析,探討了粒度測量的發(fā)展方向關鍵詞:水煤漿;粒度;顆粒;測量中圖分類號:TH744.5文獻標識碼:A文章編號: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色譜法由于國家能源結構的調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篩分法關閉,而水煤漿技術適時的解決了這一問題它是采篩分是一種直觀而且應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(相對煤炭液化),一次性投資較少其物理特或不同的機械振動裝置,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準篩,分成若干個粒級,再用天優(yōu)點,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量百分數(shù)表示的顆粒粒的技術中,粒度級配技術是水煤漿的關鍵之一,合理度分布表。一般篩分法適用的粒徑范圍為20的粒度級配不僅可以生產(chǎn)較高質量的水煤漿,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,準確測定水煤漿則可以使上限增大。篩分既可以用濕法篩分,也可粒度組成對于制備高質量水煤漿十分重要。下面就以用干法篩分;對本來是懸浮在液體中的物料,或干幾種水煤漿中粒度的測量原理和方法做簡要介紹。篩時易形成團聚物的粉體物料宜用濕篩;對于易碎粒度測量方法及原理的脆性的物料,可用空氣噴射篩分,因為它能減少篩為了滿足快速反應工業(yè)對顆粒粒徑測量的要孔的堵塞且整個篩分過程輕柔。此法成本低,結果求,人們發(fā)展了多種顆粒粒徑的測量技術,常見的?？煽磕芊磻w粒的實際粒度,有代表性但測定時度測量方法有篩分法、觀察計數(shù)法電感應法、沉降間較長、勞動強度大樣品用量多。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中國測試技術2004年5月22觀察計數(shù)法極,引起一個電壓脈沖,其振幅的大小正比于粒子的觀察計數(shù)法是對由光學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算得到的粒子像,直接或間接通過照相等方法測定尺出粒子的數(shù)目和粒度分布。這種方法的測定時間約寸的方法。計數(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(聲場、光場、電場、磁場)干擾法。光學顯微于1um且粒度分布不太寬的粒子測量。鏡的測定范圍為0.8~150um,大于150m的可用電場感應法直接測量的是樣品等積徑的平均值般的放大鏡觀察,而小于08m則應用電子顯微鏡和分布值,對于樣品顆粒的物理特性和化學成分并觀察。觀察計數(shù)法因測定結果準確可靠,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,常用來校準或比較其它的粒度分測試但對于孔隙較多的顆粒的測量存在較大的誤布測定法的結果。畫面解析裝置問世以后,使得測差,并且對于粒度分布較寬的樣品,較難得出準確的定時間由原來的數(shù)小時縮小到幾秒。但需要判斷粒分析,因為這種方法的測定原理是要求樣品中所有子重疊的分離識別還不能完全自動進行。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)鏡樣品的制備很復雜,耗時多,檢測范圍小,重復性象。根據(jù)電感應法測量顆粒粒度的原理,電壓脈差,同一樣品結果存在差異,但卻是最直觀的。近兒沖主要與顆粒體積有關,顆粒的形狀、粗糙度和材料年來,隨著電子技術滲人到各個科學領域,采用圖像的性質對測量結果的影響應該較少。但是大量的證分析系統(tǒng)可以快速而準確地完成顯微鏡法中的測量據(jù)表明,電感應法所測得的粒度參數(shù)是顆粒的包圍和分析統(tǒng)計工作。在水煤漿的測量中,現(xiàn)在圖像技層尺寸。對于球形顆粒來說,電感應法與其他方法術已經(jīng)成為一種具有廣闊前景的技術,隨著科學技相比較有較好的一致性,對于非球形顆粒來說則其術的不斷進步,將獲得廣泛的應用。結果不一致,尤其對多孔性材料電感應法所測得的2.3沉降法體積可能是外部體積的好幾倍,因此對多孔性材料沉降法是一種間接測定粒度分布的測量方法,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?shù)姆稚⒔橘|中,依據(jù)粒子的2.5光散射法沉降速度測定粒徑,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。當用激光照射待測粒子場理簡單、測定結果準確而應用廣泛。大量事實證明,時,就會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的顆粒測試會產(chǎn)生一定鏡聚光時,在透鏡的焦平面上,會形成環(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,因此根當量直徑,即采用與被測顆粒具有相同沉降速度的據(jù)測定衍射像環(huán)的直徑及其衍射光的強度,便可以理想球體的直徑來表示被測顆粒的粒度,而實際樣得到粒度分布。光散射現(xiàn)象的研究分為靜態(tài)和動態(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)散射測量散射光的空間分布規(guī)律;動態(tài)光度”數(shù)據(jù)并不是物料的實際粒度,應根據(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度隨時間成密度差別、形態(tài)特征加以修正。此外,對于團聚現(xiàn)變化的規(guī)律。當顆粒粒度小于光波波長時,由瑞利象明顯的粉體物料即使采取超聲波攪拌器、介質中散射理論,散射光相對強度的角分布與粒子大小無添加分散劑等多種手段,也難以得到準確的實際粒關,不能夠通過對散射光強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,動態(tài)光散射正好彌補了在這一粒度范圍其宜采用沉降法進行粒度測試。他光散射測量手段的不足?；驹硎钱敼馐ㄟ^2.4電感應法產(chǎn)生布朗運動的顆粒時,會散射出一定頻移的散射電感應法又叫電阻變化法。這是一種比較精確光,散射光在空間某點形成干涉,該點光強的時間相且被廣泛使用的方法,基本原理是將裝有電解質溶關函數(shù)的衰減與顆粒粒度大小有一一對應的關系。液的容器,用一個小孔的隔板分開,在被隔開的兩處中國煤化工間變化,并進行相關運分別插入電極。當待測粒子流過小孔時,將取代電CNMHG動態(tài)光散射獲得的是顆第30卷第3期黃鎮(zhèn)等:水煤漿的粒度測量技術23粒的平均粒徑,難以得出粒徑分布參數(shù)。動態(tài)光3粒度測量的發(fā)展趨勢散射法適于測定亞微米級顆粒,動態(tài)光散射法,測定隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和新材料的不斷開發(fā),必時間僅幾分鐘,還可以測定納米級的超微粒子,但計然對粒度測量工作提出更高的要求,主要表現(xiàn)在數(shù)算中需要假設各種參數(shù),有的試樣也不適用。因而據(jù)準確,操作簡便,自動化程度高,處理信息量大、快限制了動態(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,水煤漿中微細顆粒粒度測論主要有: Fraunhofer衍射理論、 Fresnel衍射理論、試今后的發(fā)展方向將是:1)跨學科技術間的密切合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現(xiàn)有的儀器設備或者有測量精度高反應速度快,誤差小,重復性好,可測研制開發(fā)新型的抗干擾型儀器(如光纖粒度儀等,日粒徑范圍寬,并可進行非接觸測量等優(yōu)點。但是·前有的科研單位已經(jīng)采用白光作為光源進行粒度測般在粒徑小于10m時,由于光的衍射角度變大,致量);2)圖像分析技術與微電子技術的緊密配合,解使測定結果可靠性降低。在水煤漿的實際測量中,決水煤漿中顆粒粒度測試分析中可能遇到的重大難主要以激光粒度分析儀為主,應用較為廣泛,準確性題;3)圖像技術與光學技術的密切結合,將可以使粒較高、測量時間短,操作方便等優(yōu)點。度分析和顆粒測量技術向測量下限低、測量范圍廣、2.6流體力學色譜法測量準確度高、重現(xiàn)性好等方向發(fā)展。流體力學色譜法是在充填了較大的粒子(20綜觀各種顆粒粒度測量方法及工業(yè)應用情況,60um)的玻璃柱子中,使純水等液體呈層流狀態(tài)流光散射法對于水煤漿粒度測量最具有前景,但還有動。如在充填柱的入口,將懸浮液注人的出口將按待于進一步完善。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順序流出粒子現(xiàn)象的方法。如對流出的粒子濃度隨1張榮曾.水煤漿制漿技術,科學出版社,199,10時間的變化用紫外線等監(jiān)測,那么就可以從注入到2周喬廣對水煤漿發(fā)展的思考.潔凈煤技術,01,7(2)流出的時間得到粒徑,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,流體力學色用戶手冊譜法不適用于密度大的粒子群,但作為微粒的測定4 Salver200.激光粒度分析儀使用手冊法則引人注目。測定所需時間為15~30分鐘(。5張播根,我國粉體粒度測試技術現(xiàn)狀中國粉體技術,200,6(10)由于它受影響的條件較多,因此,在水煤漿的實際測6胡松青、現(xiàn)代顆粒粒度測量技術,現(xiàn)代化工,2m0,量中,應用較少。(22):12.7激光全息法7傅叢,李英華.盡快建立中國水煤漿質量檢驗和評價標激光全息法是一種利用激光全息照相技術進行準體系潔凈煤技術,2001,7(2微粒分布研究的方法。它主要有兩個過程組成:記8范晴,水煤漿及其燃燒技術.湖南電力,199,2(19)錄與再現(xiàn)。全息照相技術是由美國科學家伯格在利9程鵬高抒李徐生激光粒度分析儀測試結果及其與沉用X射線拍攝晶體的原子結構照片時發(fā)現(xiàn)的,并與降法、篩析法的比較.沉積學報,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.微細顆粒粒度分析方法與測試技術.重慶理,使一光束和另一個與該光束相干的光束產(chǎn)生大學學報(自然科學版),20009(23)干涉圖樣,即可把二者位相“合并”上去,從而用感光11楊初平顆粒粒度測試技術,工科物理,1999,9(4)12陳秀法.激光粒度分析與傳統(tǒng)粒度分析方法相關對比底片能同時記錄下位相和振幅,就可以獲得全息圖青島海洋大學學報,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.粉體粒度測試方法評價.粉體技術,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朱盈權粒度與粒度分布測定法的近況,電子元件與好,相干性差,因而全息技術發(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,15溫德清,超細粉末材料粒度測試技術研究,礦物巖石相關干涉現(xiàn)象嚴重,所以,激光全息法在水煤漿屮的中國煤化工應用效果不佳。CNMHG