矿石颗粒(或矿石块)的大小称为粒度。在破碎、研磨和分选过程中处理的物料都是各种不同粒度的矿物颗粒的混合物。矿石-颗粒混合物根据颗粒大小分为几个等级,这些等级称为颗粒等级。一种材料中各种粒径的相对含量称为粒径组成。粒度的测定称为粒度分析。
粒度测定是一项非常重要的工作,在许多工业部门经常遇到。比如水泥行业、冶金行业、煤粉制备、土工试验,甚至食品加工等部门都会用到粒度分析,这也是选矿试验中必不可少的试验项目。原矿和产品通常需要粒度分析。
没有可以适用于所有粒度的粒度分析方法。一般根据颗粒大小的不同,采用不同的测定方法。目前各种测量方法及其适用范围如表1所示。一些方法得到颗粒尺寸分布,而另一些方法得到平均直径。有些是直接测量粒度(如筛析和显微测量);有的根据其他参数(如沉降速度、比表面积)换算;一些是在气相中进行的干法工艺,而另一些是在液相中进行的湿法工艺。
表1 粒度测定方法及其所适用的粒度范围对于粉状材料,比表面积(单位重量的矿物颗粒的总表面积)通常是直接测量的。在一定的假设下,平均粒径(直径)可以从比表面积的测量数据中获得。测定比表面积的方法主要有吸附法和渗透法(液体渗透法;气体渗透法)。
几种粒度测定方法比较如下:筛析法的优点是设备便宜、坚固、易于制造和操作,适用于测定粗颗粒。一般干筛可以筛到100微米(150目),然后推荐钐湿筛。现在用光电技术制造的微孔筛可以湿筛到10微米,但实际上小于40-60微米的多用于沉降分析。前者衡量的是几何尺寸,后者是沉降速度相同的等效球径。筛析法受颗粒形状的影响很大。显微镜可以直接测量颗粒的大小和形状,因此经常用来校准其他测量方法。最佳测量范围为0.5-20微米。当粒径膨胀到40微米以上时,容易造成偏差。沉降法粒度测量最大的优点是统计性和重复性好,但受颗粒形状和结构影响较大。适合1-75微米,无法直接观察颗粒的大小和形状。吸附法的特点是测量范围大,但不能测量粒径分布曲线,只能间接换算一个平均粒径,受环境影响较大。贯入法是一种经济简单的粒度测量方法,但其可靠性和重复性较差。