水煤浆的粒度测量技术

第30卷第3期屮国测试技术Vol, 30 No. 304年5CHINA MEASUREMENT TECHNOLOGY水煤浆的粒度测量技术黄镇,张公鹏,祝恩国,李明明(中国矿业大学,北京10083)摘要;本文介绍了水煤浆中微细颗粒粒度测量的方法和工作原理,并对这些方法在实际测量中存在的问题进行了分析,探讨了粒度测量的发展方向关键词:水煤浆;粒度;颗粒;測量中图分类号:TH744.5文献标识码:A文章编号: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、电超声粒度分析法流体力学色谱法由于国家能源结构的调整和燃油的成本提高,激光全息法等方法。某些电厂和热电厂支付不了燃烧重油的成本而纷纷2.1筛分法关闭,而水煤浆技术适时的解决了这一问题它是采筛分是一种直观而且应用最广泛的粒度分析方用物理的方法制备水煤浆,并且它具有环保、生产工法,也是一种最原始、最简单的方法。它是借助人工艺简单(相对煤炭液化),一次性投资较少其物理特或不同的机械振动装置,将颗粒样品通过一系列具性与重油相似,可以代替重油燃烧,生产成本较低等有不同筛孔直径的标准筛,分成若干个粒级,再用天优点,因此,水煤浆是一种洁净燃料。在制备水煤浆平分别称重然后求得以质量百分数表示的颗粒粒的技术中,粒度级配技术是水煤浆的关键之一,合理度分布表。一般筛分法适用的粒径范围为20的粒度级配不仅可以生产较高质量的水煤浆,而且125um,但是,微粒筛可使其下限至5m,板上冲孔筛可以提高水煤浆的稳定性。因此,准确测定水煤浆则可以使上限增大。筛分既可以用湿法筛分,也可粒度组成对于制备高质量水煤浆十分重要。下面就以用干法筛分;对本来是悬浮在液体中的物料,或干几种水煤浆中粒度的测量原理和方法做简要介绍。筛时易形成团聚物的粉体物料宜用湿筛;对于易碎粒度测量方法及原理的脆性的物料,可用空气喷射筛分,因为它能减少筛为了满足快速反应工业对颗粒粒径测量的要孔的堵塞且整个筛分过程轻柔。此法成本低,结果求,人们发展了多种颗粒粒径的测量技术,常见的粒可靠能反应颗粒的实际粒度,有代表性但测定时度测量方法有筛分法、观察计数法电感应法、沉降间较长、劳动强度大样品用量多。筛分法总的来说中国煤化工于4m的普通物收稿日期:20040210;收到修改稿日期:20040-05CNMHG中国测试技术2004年5月22观察计数法极,引起一个电压脉冲,其振幅的大小正比于粒子的观察计数法是对由光学显微镜或电子显微镜所体积。从一系列振幅大小不同的电压脉冲就可计算得到的粒子像,直接或间接通过照相等方法测定尺出粒子的数目和粒度分布。这种方法的测定时间约寸的方法。计数法可分为显微镜法微束分析法、物为1到3分钟,分析误差不大于2%。适用于粒径大理场(声场、光场、电场、磁场)干扰法。光学显微于1um且粒度分布不太宽的粒子测量。镜的测定范围为0.8~150um,大于150m的可用电场感应法直接测量的是样品等积径的平均值般的放大镜观察,而小于08m则应用电子显微镜和分布值,对于样品颗粒的物理特性和化学成分并观察。观察计数法因测定结果准确可靠,能分辨不不敏感,它适合于由不同材料组成的混合物的粒度同于粒子的形状,常用来校准或比较其它的粒度分测试但对于孔隙较多的颗粒的测量存在较大的误布测定法的结果。画面解析装置问世以后,使得测差,并且对于粒度分布较宽的样品,较难得出准确的定时间由原来的数小时缩小到几秒。但需要判断粒分析,因为这种方法的测定原理是要求样品中所有子重叠的分离识别还不能完全自动进行。电子显微颗粒悬浮在电解液中,不能因颗粒大而造成沉降现镜样品的制备很复杂,耗时多,检测范围小,重复性象。根据电感应法测量颗粒粒度的原理,电压脉差,同一样品结果存在差异,但却是最直观的。近儿冲主要与颗粒体积有关,颗粒的形状、粗糙度和材料年来,随着电子技术渗人到各个科学领域,采用图像的性质对测量结果的影响应该较少。但是大量的证分析系统可以快速而准确地完成显微镜法中的测量据表明,电感应法所测得的粒度参数是颗粒的包围和分析统计工作。在水煤浆的测量中,现在图像技层尺寸。对于球形颗粒来说,电感应法与其他方法术已经成为一种具有广阔前景的技术,随着科学技相比较有较好的一致性,对于非球形颗粒来说则其术的不断进步,将获得广泛的应用。结果不一致,尤其对多孔性材料电感应法所测得的2.3沉降法体积可能是外部体积的好几倍,因此对多孔性材料沉降法是一种间接测定粒度分布的测量方法,由于不知道其有效密度,不宜采用本法。它是将粒子分散到适当的分散介质中,依据粒子的2.5光散射法沉降速度测定粒径,适用于中等颗粒尺寸分布的光散射法是利用单色光照射粒子,从而在粒子测定。其理论依据就是著名的 Stokes公式,它因原的背面产生衍射图像。当用激光照射待测粒子场理简单、测定结果准确而应用广泛。大量事实证明,时,就会在后焦面上形成衍射图样将衍射后的光用沉降法用于粒度小于2um的颗粒测试会产生一定镜聚光时,在透镜的焦平面上,会形成环状的衍射的误差。其局限性是沉降分析得到的粒度是颗粒的像,由于光的衍射角度与粒子的大小有关,因此根当量直径,即采用与被测颗粒具有相同沉降速度的据测定衍射像环的直径及其衍射光的强度,便可以理想球体的直径来表示被测颗粒的粒度,而实际样得到粒度分布。光散射现象的研究分为静态和动态品极少是由相同密度的球体组成的因此得到的“粒两种静态散射测量散射光的空间分布规律;动态光度”数据并不是物料的实际粒度,应根据矿物相态组散射则研究散射光在某固定空间位置的强度随时间成密度差别、形态特征加以修正。此外,对于团聚现变化的规律。当颗粒粒度小于光波波长时,由瑞利象明显的粉体物料即使采取超声波搅拌器、介质中散射理论,散射光相对强度的角分布与粒子大小无添加分散剂等多种手段,也难以得到准确的实际粒关,不能够通过对散射光强度的空间分布来确定颗度1。由于煤炭是一种混合密度的物料,因此,不粒粒度,动态光散射正好弥补了在这一粒度范围其宜采用沉降法进行粒度测试。他光散射测量手段的不足。基本原理是当光束通过2.4电感应法产生布朗运动的颗粒时,会散射出一定频移的散射电感应法又叫电阻变化法。这是一种比较精确光,散射光在空间某点形成干涉,该点光强的时间相且被广泛使用的方法,基本原理是将装有电解质溶关函数的衰减与颗粒粒度大小有一一对应的关系。液的容器,用一个小孔的隔板分开,在被隔开的两处中国煤化工间变化,并进行相关运分别插入电极。当待测粒子流过小孔时,将取代电CNMHG动态光散射获得的是颗第30卷第3期黄镇等:水煤浆的粒度测量技术23粒的平均粒径,难以得出粒径分布参数。动态光3粒度测量的发展趋势散射法适于测定亚微米级颗粒,动态光散射法,测定随着现代工业的发展和新材料的不断开发,必时间仅几分钟,还可以测定纳米级的超微粒子,但计然对粒度测量工作提出更高的要求,主要表现在数算中需要假设各种参数,有的试样也不适用。因而据准确,操作简便,自动化程度高,处理信息量大、快限制了动态光散射法的使用范围。目前的光散射理捷方便,成本低廉。因此,水煤浆中微细颗粒粒度测论主要有: Fraunhofer衍射理论、 Fresnel衍射理论、试今后的发展方向将是:1)跨学科技术间的密切合Mie散射理论和 Rayleigh散射理论等。光散射法具作,从软硬件条件等方面改进现有的仪器设备或者有测量精度高反应速度快,误差小,重复性好,可测研制开发新型的抗干扰型仪器(如光纤粒度仪等,日粒径范围宽,并可进行非接触测量等优点。但是·前有的科研单位已经采用白光作为光源进行粒度测般在粒径小于10m时,由于光的衍射角度变大,致量);2)图像分析技术与微电子技术的紧密配合,解使测定结果可靠性降低。在水煤浆的实际测量中,决水煤浆中颗粒粒度测试分析中可能遇到的重大难主要以激光粒度分析仪为主,应用较为广泛,准确性题;3)图像技术与光学技术的密切结合,将可以使粒较高、测量时间短,操作方便等优点。度分析和颗粒测量技术向测量下限低、测量范围广、2.6流体力学色谱法测量准确度高、重现性好等方向发展。流体力学色谱法是在充填了较大的粒子(20综观各种颗粒粒度测量方法及工业应用情况,60um)的玻璃柱子中,使纯水等液体呈层流状态流光散射法对于水煤浆粒度测量最具有前景,但还有动。如在充填柱的入口,将悬浮液注人的出口将按待于进一步完善。最先是大粒子,然后是较小粒子,最后是最小粒子之参考文献顺序流出粒子现象的方法。如对流出的粒子浓度随1张荣曾.水煤浆制浆技术,科学出版社,199,10时间的变化用紫外线等监测,那么就可以从注入到2周乔广对水煤浆发展的思考.洁净煤技术,01,7(2)流出的时间得到粒径,由紫外线的吸收得到粒子含珠海欧美克仪器有限公司Is-CwM型激光粒度分析仪量,即色谱法得到粒度分布曲线。但是,流体力学色用户手册谱法不适用于密度大的粒子群,但作为微粒的测定4 Salver200.激光粒度分析仪使用手册法则引人注目。测定所需时间为15~30分钟(。5张播根,我国粉体粒度测试技术现状中国粉体技术,200,6(10)由于它受影响的条件较多,因此,在水煤浆的实际测6胡松青、现代颗粒粒度測量技术,现代化工,2m0,量中,应用较少。(22):12.7激光全息法7傅丛,李英华.尽快建立中国水煤浆质量检验和评价标激光全息法是一种利用激光全息照相技术进行准体系洁净煤技术,2001,7(2微粒分布研究的方法。它主要有两个过程组成:记8范晴,水煤浆及其燃烧技术.湖南电力,199,2(19)录与再现。全息照相技术是由美国科学家伯格在利9程鹏高抒李徐生激光粒度分析仪测试结果及其与沉用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的,并与降法、筛析法的比较.沉积学报,2001,9(19):3伽柏一起建立了全息照相理论,即利用双光束干涉郭永彩,等.微细颗粒粒度分析方法与测试技术.重庆理,使一光束和另一个与该光束相干的光束产生大学学报(自然科学版),20009(23)干涉图样,即可把二者位相“合并”上去,从而用感光11杨初平颗粒粒度测试技术,工科物理,1999,9(4)12陈秀法.激光粒度分析与传统粒度分析方法相关对比底片能同时记录下位相和振幅,就可以获得全息图青岛海洋大学学报,2002,7(32):4像。但是,全息照相是根据光干涉原理拍摄的,须用3王丽.粉体粒度测试方法评价.粉体技术,98,6(4):2高分辨率感光底片记录。由于普通光源单色性不14朱盈权粒度与粒度分布测定法的近况,电子元件与好,相干性差,因而全息技术发展缓慢,很难拍出像材料,1994,12样的全息图。但是,由于水煤浆中的颗粒粒度太细,15温德清,超细粉末材料粒度测试技术研究,矿物岩石相关干涉现象严重,所以,激光全息法在水煤浆屮的中国煤化工应用效果不佳。CNMHG