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使用粒度儀測(cè)試超細(xì)粉體過(guò)程中， 有一個(gè)不太好定性的問(wèn)題，那就是一次粒徑和二次粒徑問(wèn)題。對(duì)于多數(shù)粉體顆粒，它有一定的大小，廣義角度看單個(gè)顆粒是一個(gè)個(gè)體。但是從嚴(yán)謹(jǐn)角度說(shuō)它依然是個(gè)可再分的由更小顆粒組成的群體。這時(shí)候問(wèn)題就產(chǎn)生了，我們對(duì)顆粒進(jìn)行粒度分析時(shí)粒徑檢測(cè)儀，到底是希望測(cè)試粉體被分散到什么程度時(shí)的粒度分布呢？舉個(gè)例子：納米硫酸鋇和納米碳酸鈣粉體，電鏡拍攝的照片顯示，單晶顆粒都在幾十或者幾百納米級(jí)別，但是激光粒度儀測(cè)試結(jié)果通常是微米級(jí)別的粒度分布，相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。是激光粒度儀錯(cuò)了嗎？其實(shí)不是。

納米碳酸鈣電鏡圖片

納米材料的表面能極大，化學(xué)法生產(chǎn)的納米硫酸鋇和碳酸鈣，只是在化學(xué)結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的晶體是納米級(jí)的。由于硫酸鋇和碳酸鈣的納米晶體表面能很大，這些晶體通常會(huì)幾顆或者幾十顆的團(tuán)聚在一起，成為難以分散開(kāi)的微米級(jí)顆粒。這類粉體，由于晶體顆粒已經(jīng)達(dá)到納米級(jí)別，雖然團(tuán)聚體是微米級(jí)或者亞微米級(jí)的，但依然被稱為納米材料。超細(xì)碳酸鈣國(guó)標(biāo)GB/T 19690-2004中粒徑檢測(cè)儀，提出了一次粒徑和團(tuán)聚指數(shù)的說(shuō)法。規(guī)定碳酸鈣結(jié)晶體粒徑d（一次粒徑）采用電鏡測(cè)量或者XRD線寬化法測(cè)量。晶體團(tuán)聚體的平均粒徑D則規(guī)定使用激光粒度儀測(cè)量。團(tuán)聚指數(shù)T=D/d。

有了納米碳酸鈣的實(shí)例后，再回過(guò)頭來(lái)討論的是一次粒徑和二次粒徑概念。坦白的說(shuō)，顆粒學(xué)界并未就兩種粒徑概念作出明確的定義。只能從應(yīng)用角度去討論這兩種粒徑的區(qū)別。簡(jiǎn)單的說(shuō)，二次粒徑就是一次粒徑顆粒的團(tuán)聚體的粒徑。這時(shí)，團(tuán)聚體的團(tuán)聚力量強(qiáng)弱是關(guān)鍵因素。舉兩個(gè)比較極端的例子：一塊堅(jiān)硬的石灰石，是由無(wú)數(shù)微晶體碳酸鈣聚合成的，聚合力非常強(qiáng)，所以從常識(shí)性角度說(shuō)，沒(méi)人會(huì)說(shuō)它是粉體。一把潮濕的粘土，也許主要成分就是微米級(jí)毫米級(jí)二氧化硅、氧化鋁粉體。放在水中攪拌，很容易就分散成微米級(jí)或毫米級(jí)的懸浮顆粒。所以將一把粘土說(shuō)成是粉體，并無(wú)大礙。這兩個(gè)極端實(shí)例說(shuō)明可燃?xì)怏w報(bào)警器，一個(gè)“顆粒”到底是算是粉體團(tuán)聚體還是一個(gè)顆粒，只要恰當(dāng)?shù)亩x它內(nèi)部微觀晶體顆粒的團(tuán)聚力量大小，小于某個(gè)值的是粉體團(tuán)聚體，大于某個(gè)值的是單個(gè)顆粒。這時(shí)一次粒徑和二次粒徑就有了區(qū)分的依據(jù)。

對(duì)一次粒徑和二次粒徑的討論是非常有意義的。例如：在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為制定前，納米碳酸鈣的粒徑檢測(cè)是非常尷尬的。化學(xué)法生產(chǎn)的納米碳酸鈣，碳酸鈣晶體是很容易控制在納米級(jí)的。但是使用普及的激光粒度儀或者沉降儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)，往往得到的都是微米級(jí)結(jié)果。但是在高端的掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、隧道掃描電鏡（STM）觀測(cè)下，我們看到的基本都是納米級(jí)晶粒。如果不建立一次粒徑和二次粒徑概念粒徑檢測(cè)儀，這種矛盾無(wú)法調(diào)和。納米碳酸鈣粉體的粒度質(zhì)量參數(shù)無(wú)法量化。

有些測(cè)試人員片面認(rèn)為照片拍攝的東西絕對(duì)可靠，是粒度儀測(cè)試不準(zhǔn)。這樣判斷過(guò)于主觀了。這類檢測(cè)方法獲得的數(shù)據(jù)一般是一次粒度分析。但如果粉體樣品微粒是不均勻的，且團(tuán)聚體是不易分散體（使用強(qiáng)力的分散劑或者超聲波震蕩都無(wú)法分散），此時(shí)電鏡法得到的一次粒度分析結(jié)果一般很難代表實(shí)際樣品顆粒的分布狀態(tài)。因?yàn)檫@類粉體在使用過(guò)程中由于難于分散，根本無(wú)法充分體現(xiàn)納米級(jí)粉體的優(yōu)勢(shì)。此時(shí)，用高速離心沉降法、激光粒度分析法和電超聲粒度分析法測(cè)試得到的二次粒徑粒度數(shù)據(jù)更有指導(dǎo)意義。

再舉一個(gè)特殊的例子，熱電廠用的煤粉。前面都是用了有強(qiáng)聚合力的粉體來(lái)討論一次、二次粒徑。煤粉則是弱聚合力粉體的典型代表。為了鍋爐內(nèi)燃料燃燒充分、穩(wěn)定，熱電廠通常要將天然開(kāi)采的煤炭粉碎成幾十微米級(jí)別的煤粉。相對(duì)準(zhǔn)確的控制煤粉粒度分布是有意義的。早期，熱電廠也購(gòu)置了激光粒度儀進(jìn)行煤粉的粒度檢測(cè)。但是很快就遇到了粒度儀檢測(cè)數(shù)據(jù)與篩分法數(shù)據(jù)有接近一個(gè)數(shù)量級(jí)的差異的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析后，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題其實(shí)很簡(jiǎn)單。濕法測(cè)試的激光粒度儀的進(jìn)樣器，其使用的高速旋轉(zhuǎn)的水泵可以輕易的將煤炭粉體再次分散粉碎。測(cè)試出的粒度分布數(shù)據(jù)當(dāng)然比篩分法細(xì)很多。找到原因后，問(wèn)題很快解決，使用干法激光粒度儀，用較低的進(jìn)樣氣壓進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)樣器不再會(huì)對(duì)脆弱的煤粉產(chǎn)生明顯的粉碎效應(yīng)，測(cè)試結(jié)果符合真實(shí)情況。

納米碳酸鈣和煤粉是兩個(gè)極端的例子。納米碳酸鈣二次粒子是一次粒子的強(qiáng)力聚合體，煤粉則是松散聚合體。如果不對(duì)一次粒徑和二次粒徑概念進(jìn)行區(qū)分和定義。對(duì)這兩種樣品進(jìn)行有效的粒度分布測(cè)試是困難的。因?yàn)楦鞣N粒度檢測(cè)儀器其實(shí)都沒(méi)有錯(cuò)，但是我們能說(shuō)是粉體的自己的錯(cuò)嗎？所以家用燃?xì)鈭?bào)警器，展開(kāi)對(duì)粉體樣品的一次粒徑和二次粒徑概念的討論和定義非常有必要。

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