摘要：基于不同情况下的，煤粉的SEM分析，从利用激光粒度仪，测试煤粉试样力度时的超声强度、超声分散时间，分散剂的浓度及种类等方面对煤粉的粒度测试结果的影响进行研究，探讨了激光，粒度仪测试煤粉粒度的最佳实验条件。及测定煤粉粒度的搅拌分散时间和实验温度以及所需要的浓度。
关键词：激光粒度测定法；煤粉粒度；影响因素
一、实验部分
1.1实验设备
实验设备包括：Saturn DigiSizer 5200激光粒度仪；FEIOuanta 200FEG场，扫描电子显微镜 Leica DM 4500P显微镜。
1.2实验材料
在实验过程中，所用的原料为陕西的煤粉。在实验室的8411型标准振动筛机器上，把原煤烘干后进行筛分。对原煤筛取0.18毫米到0.15毫米，0.15毫米到0.075毫米，0.075毫米到0.045毫米，0.045毫米到0.035毫米的四种煤粉，装进预先干燥好的玻璃瓶中备用。
1.3实验步骤
通过特定的仪器和方法，对粉粒的粒度的特征进行的表性特征叫做粒度的测试。颗粒是指毫米到纳米之间范围的具有一定形状的几何，由大量的不同尺寸颗粒的组成的颗粒的群组叫做煤粉。颗粒的大小就是颗粒的粒度，由于颗粒大多都是不规则的形状，所以无法直接测量它们的粒度的范围，故采用特用的仪器和方法，可反应不同粒径颗粒占粉体总重的百分数。
以下所采用的激光测定的方法是基于激光整体光的散射原理来测量颗粒的尺寸的普遍使用的的粒径测量的方法。其具体实验的过程如下：取一些已经被烘干的煤粉放入蒸馏水中，用超声波仪器进行分散，然后用激光粒度仪测定样品的粒度的分布。激光粒度仪将所获得的粒度分布的信息的光信号转化为电信号再传输到电脑上，再利用专用的软件对信号进行处理，从而得到精确的所测试样品的粒度分布，从而计算出粒径以及分布状态。表现为微分分布和累计分布，代表系列粒径区间中的百分比含量。
通常所采用的粒度的特性关键的指标为D50即中值粒或中位径，常用来表示粉体的平均的粒度。粒径大于其颗粒50%，小于其颗粒也占50%，一个样品的积累粒度的分布百分比达到百分之五十所对应的颗粒直径是它的物理的意义。
二、实验结果和讨论
2.1不同情况下的SEM分析
采用FEI Ouanta 200FEG场来发射扫描电子显微镜对四种不同的粒径的原煤进行SEM测试。测试结果如下：0.18毫米到0.15毫米的试样成块状形态，随着粒径的越来越小，大块逐渐变为小的颗粒块状，分布极不均匀。
在使用激光粒度仪测试的过程中，颗粒直径是指散射光能等效的粒径。而对于非球形的颗粒，它们每个颗粒并不是对应一个相同的粒径，而是按一定频率相结合的一组颗粒直径。粉体的实验样品颗粒的形态，影响着激光粒度分析仪的测量的结果。现在的各种激光粒度分析仪均假设为球状颗粒。在测量非球形的微粉颗粒样品时，由于它们在不同的方向上的遮蔽光线面积是不同的，所以测量的粒度分离的宽度必须大于真正的宽度。通常情况下，可以采用粉体的形状系数作为衡控实际颗粒的形状与球形颗粒形状所不同的程度比较尺寸。所谓形状系数的定义是：表示颗粒的性质和具体物理现象单元的过程等数学的关系时，把与颗粒的形状有关的多个因素归纳为一个修正的系数进行考虑，则被称为形状系数。
通常情况下。形状系数可以通过联合颗粒粒径与实际体积，比表面积和体积获得。相同粒径的粉体颗粒，形状系数越大，比表面积越大。在正方向荧光情况下，遮挡的光线面积大；侧面迎光的时候，遮挡光线面积小，所测的颗粒的粒度分布宽度比真实宽度大。所以，在相同粒度条件下，比表面积越大，粒度分布宽度的误差也就越大。在测量粉体的颗粒的粒度时，要掌握粉体颗粒的形状和比表面积的变化程度，进而了解所测试粉体的粒度分布的宽度大小误差。因此，在测定粒度之前，就可以先通过测定煤粉的比表面数据和观察颗粒的形状来获得煤粉的信息。在事实操作情况中，完全可以利用统计学的原理结合粉体筛选实验中某些明显偏离正常结果的一些数据。因此，在进行粉体试样测试的时候，要选择合适的实验条件，尽量减少各种不必要的因素对实验带来的印象。
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2.2超声分散时间对煤粉粒度测试结果的影响
在进行煤粉的粒度的测试的实验中，特别容易产生在分散介质中团集的现象，从而影响到其测定的结果。利用超声波抑制团聚现象发生的原理是利用超声波的作用所产生的冲击波和是强射流还可以起到碎裂团集体的作用，从而让被包含的水分子释放出来，并有可能阻止形成氢键，来防止团聚现象的发生。另外，它的机械搅拌作用还有利于颗粒的分散。
采用0.075毫米到0.045毫米的煤粉，以蒸馏水为分散介质，分别对超声的分散不同的时间进行测定，实验的结果如下：未经过超声分散的粉体试样中，其D50远远高于其他试样说明颗粒呈团聚的状态。在超声波所进行震荡的过程中，粉体试样溶液中的颗粒能得到有效的分散，但如果分散时间较长，就会被碎裂为粒度较小的颗粒，从而产生误差。
2.3超声强度对煤粉粒度测试结果的影响。
采用0.075到0.045毫米的煤粉，以蒸馏水为分散的介质，超声的分离时间为3分钟，煤粉的实验样品分别采用不同的超声分散强度来进行粒度测定，实验的结果如下：在使用不同超声强度时，数据会出现很大的差别，超声强度较小的时候，煤粉不能被有效的分解，从而形成团集的现象。
2.4使用不同的分散剂对煤粉的粒度测试的结果的影响
在进行粒度测定的过程中，在水当中的煤粉难以分散，需要加入合适的分散剂来破坏溶液的表面的张力，减小它们之间的团集力，让粉末更容易分散在溶液中。在水中的粉体通常情况下是携带电荷的，加入同电荷的表面活性剂后，由于相斥作用阻碍了它们的吸附能力，从而达到分散的目的。不同的表面活性剂对不同种类的粉体影响效果不同，要按需测定出最理想的情况。
2.5使用不同的分散剂对测定结果的影响
采用0.075毫米到0.045毫米的煤粉，以蒸馏水作为分散的介质，采用超声分散的时间为3分钟，煤粉试样的超声分散强度为1200Hz，分别加入表面活性剂进行粒度的测定。发现在使用不同的分散剂的时候，粒度测定结果相差较大。
2.6分散剂的浓度对测定结果的影响
分散剂的浓度对实验的结果也有一定的影响，准备相同含量的煤粉溶液8份，分别加入不相同浓度的分散剂吐温80，实验的温度为25度，超声时间为三分钟。以上实验表明，在吐温80作分散剂测试煤粉的粒度的条件下，分散剂浓度太低，颗粒得不到有效分散，所测的颗粒直径太大。吐温80的分散剂浓度超过3%时，所测结果变化较小，所以从成本较读来考虑测试没分的力度是分散剂的吐温80最佳的浓度为3%到5%。
同时，煤粉样品的溶液的温度，也影响着测定的结果。在温度太低的情况下，颗粒容易形成团聚，造成误差增大。当粉体试样溶液温度的越来越高，所测的颗粒的粒度开始有减小的趋势。究其原因，主要是因为温度都升高造成的颗粒的内在动能增加和震动的加重，有利于颗粒的分散。但粒度仪并不适合在较高的温度的情况下运行，因此测试粒度适合的温度是15℃到35℃。
结束语：煤粉的粒度是煤粉基本的，重要的物理的参数，影响着煤和炭的气化和液化工艺的效果。采用激光粒度仪进行分析是目前较为先进的方法之一，然而粒度测试的实验条件，影响着实验结果的是否准确。通过以上条件确定了采用激光测定仪测定煤粉粒度的实验条件：
在测定煤粉前应该了解所需的颗粒基本形状特征，把握它对测试结果的影响程度。
测定煤粉粒度时应进行充分的分散搅拌，分散时间为2分钟到4分钟较为合适。
使用激光粒度仪进行超声的分散时，超声的强度应该控制在1200Hz左右更为合适。
建议煤粉的分散剂浓度为吐温80，分散效果较好，并且适合的浓度在3%到5%之间。
煤粉测定的适宜温度为15℃到35℃
参考文献：
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[2]鲁应华.激光粒度法测定煤粉粒度分布[J].大氮肥，2012，35（05）：303-306.
[3]卢珊珊，陆海峰，郭晓镭，刘霞，龚欣.激光粒度仪测定煤粉粒度及分布的方法研究[J].中国粉体技术，2010，16（04）：5-8.
论文作者:张巧艳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：粒度论文; 颗粒论文; 煤粉论文; 分散论文; 分散剂论文; 超声论文; 粒径论文; 《基层建设》2019年第5期论文;