1、粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）二一八年十一月目 录1 任务来源12 目的和意义13 国内外概况及制订过程23.1 国内外概况 23.2 制订过程 24 试验内容34.1 试验原理 34.2 典型仪器结构 34.3 激光粒度仪准确性试验 44.4 样品预处理 44.4.1 树脂 .44.4.2 石灰石粉 .54.5 树脂粒度分析优化试验 54.5.1 仪器、样品及试剂 .54.5.2 测量模式对树脂粒度检测结果的影响 .54.5.3 遮光度对树脂粒径检测结果的影响 .54.5.4 超声分散对树脂粒径检测结果的影响 .64.5.5 取样方式对树脂粒径检测结果的影响 .74.5.
2、6 最佳条件及验证 .74.6 树脂粒度分析方法评价 84.6.1 评价方法 .84.6.2 均一系数评价 .84.6.3 有效粒径评价 .94.6.4 其他特点评价 .104.6.5 结论 .104.7 石灰石粉粒度测量试验条件优化 114.7.1 仪器、试剂、样品 .114.7.2 数据分析模型： .114.7.3 加入样品： .124.7.4 读数时间的确定: 124.7.5 超声与不超声试验比对 .154.7.6 样品加入量即遮光度对试验结果的影响： .154.7.7 加入分散剂对检测结果的影响 .174.7.8 激光衍射法与负压筛分法的比较 .185 协同试验.205.1 试验依据
3、205.2 实验室 205.3 试验样品 215.4 树脂协同试验结果 225.4.1 D40/m 测试 .225.4.2 D90/m 测试 305.4.3 D50/m 测试 .385.4.4 均一系数测试 .465.5 石灰石协同试验结果 545.5.1 45m 筛下率/% .545.5.2 63m 筛下率/% .625.5.3 D50/m 测试 .705.6 精密度确定 786 意见汇总处理表.79粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 1 页 共 79 页摘 要 本文主要说明了“粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法”电力行业标准制订的任务来源、目的和意义、国内外概况、研究
4、内容、协同试验、意见汇总表等内容。关键词 粒状水处理材料 粒度 激光衍射法 编制说明1 任务来源本标准是根据“中电联关于转发国家能源局 2017 年能源领域行业标准制（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知（国能综通科技【2017】52 号，中电联标准【2017】163 号”中“粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法” （编号能源 20170531）任务，由国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、西安热工研究院有限公司等单位联合制订。2 目的和意义离子交换树脂粒度大小及均匀性影响水处理设备的处理速度、压损等，如颗粒过大，则使交换速度减慢；颗粒过小，又会使树脂层的压损增大；粒度不均使水流分配不均和阻
5、力增大。因此树脂的均一系数、有效粒径、粒度范围等参数对水处理系统的设计、运行、维护、故障诊断是十分重要的，现行有效的检测方法为“GB/T5758-2001 离子交换换树脂粒度、有效粒径和均一系数的测定”，该方法采用一系列孔径的标准筛，通过水力筛分，用量筒量取筛下树脂量，计算筛上树脂体积分数，通过手工绘制孔径筛上树脂体积分数图，最终获得有效粒径和均一系数等参数。由于通过人工筛分、人工绘图等方式，该方法存在影响因素多、劳动强度大、粒径信息小、分析时间长等缺点。石灰石/石灰钙基脱硫工艺是应用最广泛的脱硫工艺，国内有 90%以上燃煤机组采用了钙基脱硫工艺。石灰石/石灰钙基脱硫中固体石灰石溶解的总表面积
6、直接影响到循环浆液的运行 pH和吸收塔内溶解石灰石的总量，从而决定脱硫效率。石灰石粉研磨越细，单位质量石灰石的表面积越大，但磨细的同时研磨设备的投资、运行成本会增加，因此需要选择石灰石最佳粒径分布。目前，美、日、德石灰石细度的典型技术要求是 90%-95%通过 325目（45m）金属筛网。HJ/T 179-2005火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法规定：“石灰石粉的细度应根据石灰石的特性和脱硫系统与石灰石粉磨制系统综合优化确定。对于燃烧中低含硫量燃料煤粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 2 页 共 79 页质的锅炉，石灰石粉的细度应保证 250目（63m）90%过
7、筛率；当燃烧中高含硫量煤质时，石灰石粉的细度宜保证 325目（45m）90%过筛率”。目前为止，没有针对石灰石粉粒度检测的专业标准。相关用户单位参考“GB/T 1345-2005 水泥细度检验方法 筛析法” 、 “SY/T 5434-2009 碎屑岩粒度分析方法” 。浙江发电企业普遍采用的是水泥细度检验方法或激光粒度法进行石灰石粉粒度检测。 煤粉的粒径是影响燃烧效率的关键因素之一，需要对煤粉的细度开展检测，其检测方法为“DL/T 567.5-2015 火力发电厂燃料试验方法 第 5部分：煤粉细度的测定”，其原理为采用 200m、90m 标准筛，机械筛分，计算筛上质量百分比。近年来，激光衍射法被
8、广泛用于测定悬浮液和干态粉末的粒度分布。激光衍射法是 20世纪 70年代发展起来的新方法，具有检测速度快、检测范围宽、精度高、操作简便、重复性好、人为因素造成的误差小等优点。激光衍射法已成为颗粒检测的主要方法，本文探讨了激光衍射法检测离子交换树脂、石灰石粉等粒状水处理材料的粒度的条件以及与国家标准方法进行了比较，验证了激光衍射法分析离子交换树脂和石灰石粉粒度的可行性。3 国内外概况及制订过程3.1 国内外概况激光衍射法粒度分析的方法有“GB/T 19077-2016 粒度分布 激光衍射法 ”、“ISO 13320-2009 颗粒细度分析-激光衍射法” 、“ SY/T 6131-1995 碎屑岩
9、粒度的测定 激光法 ” “JF 1211-2008 激光粒度分析仪校准规范 ”等。本世纪以来，包括国网浙江省电力有限公司电力科学研究院等科研、检测机构采用激光衍射法对离子交换树脂、石灰石粉等材料的粒径开展检测，检测效率得到快速提升，但缺少相应的行业标准，该检测方法难以在行业内得到推广。3.2 制订过程2017年 8月，“粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法”编制计划下达，计划编号能源 20170531。2017年 8月，根据电厂化学标委会和标准编制计划要求，由国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、西安热工研究院有限公司、英国马尔文仪器有限公司、美国贝克曼库尔特有限公司等成立了标准编写小组。2
10、017年 9月2018 年 3月，标准编写组开展调研和资料收集工作。为做好标准粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 3 页 共 79 页的制订工作，使标准中提出的粒度分析方法更具有科学性、指导性，在国网浙江省电力有限公司电力科学研究院相关试验研究的基础上，组织开展了火电厂粒状水处理材料树脂/石灰石粒度分析的实际情况调查，研究和收集了大量有关资料，确定了粒度分析试验优化的实施方案。2018年 4月2018 年 9月，依照试验优化方案在试验室进行了树脂/石灰石粒度分析的优化试验。2018年 9月至 2018年 11月，依照编写提纲和试验结果起草了标准草稿，制订协同试验方案，组织了协
11、同试验，确定了精密度，形成标准的初稿。2018年 11月底，标准征求意见稿上报至电厂化学标委会秘书处。4 试验内容4.1 试验原理“GB/T 19077.1-2016粒度分析 激光衍射法 ”中定义的激光衍射法的原理为：颗粒样品以合适的浓度分散于适宜的液体或气体中，使其通过单色光束（通常是激光），当光遇到颗粒后以不同角度散射，由多元探测器测量散射光，存储这些与散射图样有关的数值并用于随后的分析。通过适当的光学模型和数学过程，转换这些量化的散射数据，得到一系列离散的粒径段上的颗粒体积相对于颗粒总体积的百分比，从而得出颗粒粒度体积分布。4.2 典型仪器结构典型的激光衍射仪的结构如图 1所示：光源（一
12、般是激光）通过光束处理单元形成单色、相干、平行的光束。通常光束经发散、聚焦、过滤、扩展形成接近理想的光束再照射分散的颗粒，有代表性的样品稀释成适当的浓度后，再与传输介质（液体或气体）一起通过测量区的光束，这个测量区应在透镜的有效工作距离之内。粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 4 页 共 79 页1光学浓度探测器，2散射光束，3定向光束，4傅里叶透镜，5未被透镜 4收集的散射光，6颗粒群，7激光源，8光束处理单元，9透镜 4 的工作距离，10多元探测器，11透镜 4 的焦距图 1：典型激光衍射仪结构图4.3 激光粒度仪准确性试验试验用仪器：马尔文激光粒度仪 mastersiz
13、e 2000；检测范围:0.022000m ；进样器：HYDRO2000MU（A） 。2018 年仪器校准结果：重复性及测量相对误差均满足 JJF 1211-2008激光粒度分析仪校准规范技术要求。表 1 激光粒度仪校准结果技术指标 技术要求 校准结果测量重复性 3% 0.2%标准值 相对误差1mD 505m 15% 3.6m -1.3%5mD 5020m 15% 9.8m -4.6%相对误差D5020m 8% 22.4m +1.3%标准物质 QAS3002（适用于 mastersize 2000 及 mastersize S）D 50的允许差3%， D10、 D90的允许差5%，仪器分析结果
14、与标准值一致，结果如表 2 所示：表 2 标准物质 QAS3002 检测结果D10/m D50/m D90/m下限 35.326 59.995 85.473目标值 37.185 61.850 89.972标准物质 QAS3002上限 39.044 63.706 94.471检测结果 37.721 60.203 94.3494.4 样品预处理4.4.1 树脂树脂取样量及样品预处理按照标准 GB/T 5758-2001离子交换树脂粒度、有效粒径和均一系数的测定要求：钠型强酸性阳离子交换树脂、氯型强碱性阴离子交换树样品可以不预处理。弱型离子交换树脂预处理条件见表 3。表 3 样品预处理条件树脂类别
15、弱酸树脂 弱碱树脂树脂型态 原样样品量 250 mL处理溶液及量 1 mol/L HCl 500 mL 1 mol/L NaOH 500 mL粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 5 页 共 79 页流量 10 mL/min水洗及终点 以l0 mL/min 流量洗至中性将经上述处理的样品置于 500mL广口瓶中，样品上应有 2cm3cm 的纯水。4.4.2 石灰石粉试验样品需有代表性，单次试验用石灰石粉约 0.2g。根据试验经验及现行类似标准，取样建议不少于 10g。现行标准 SY/T 6131-1995碎屑岩粒度的测定 激光法，预处理岩样量为 510g。4.5 树脂粒度分析优
16、化试验4.5.1 仪器、样品及试剂仪器：马尔文激光粒度仪（mastersize 2000）；检测范围:0.022000m；进样器：HYDRO2000MU（A）；转速:2000rpm；分散剂：纯水（电导率小于 2s/cm2），折射率 1.33；样品：离子交换树脂（Rohm & Hass Amberjet4400），折射率 1.53。影响树脂粒度分析的主要分析条件有测量模型、取样方式、分散方式、遮光度等因素，下文对这些因素进行试验和优化。4.5.2 测量模式对树脂粒度检测结果的影响马尔文激光粒度仪（mastersize 2000）有三种测量模式：通用、单峰、多重窄峰，每种模式的颗粒形状又可以分为球
17、形、不规则两种，分别用三种模式两种形状对同一树脂进行了检测，检测数据如表 4所示：表 4：不同测量模式下树脂粒度的检测结果模式 有效粒径 D10/m 中位直径 D50/m 均一系数 K不规则 649.539 905.884 1.49通用球形 649.539 905.884 1.49不规则 693.455 869.119 1.31单峰球形 693.455 869.119 1.31不规则 693.455 869.119 1.31多重窄峰球形 693.455 869.119 1.31GB/T5758-2001 680 / 1.33由表 4看出：单峰、多重窄峰两种模式的检测结果完全一致，并且与GB/T
18、5758-2001的检测结果很接近，通用模式的有效粒径偏低，均一系数偏大，三种模式下的球形、不规则检测结果完全一致，模式选择单峰为佳。4.5.3 遮光度对树脂粒径检测结果的影响粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 6 页 共 79 页在样品被带入和带出检测池的过程中，系统通过检测激光束的遮光度，来确定样品的加入量。遮光度太小，显示不足的信号，而且精确度受到影响；遮光度太高，可能发生多重衍射，改变不同的遮光度，试验结果如表 5 所示：表 5：不同遮光度检测结果遮光度 有效粒径 D10/m 中位直径 D50/m 残差/%检测 1 473.166 530.537 4.722检测 2
19、468.517 527.878 4.922检测 3 469.009 528.954 4.884均值 470.231 529.123 4.843 遮光度(010)RSD（ %） 0.54 0.25 2.19 检测 1 519.199 558.546 0.42检测 2 519.878 557.436 0.45检测 3 523.798 556.436 0.44均值 520.958 557.473 0.437 遮光度1020RSD（ %） 0.48 0.19 3.50由表 5 看出：遮光度太小树脂的有效粒径和中位直径偏小，分析残差大，遮光度选择 1020为佳。4.5.4 超声分散对树脂粒径检测结果的影
20、响直接取预处理完成的离子交换树脂做试验，在未超声和超声 1min 测量，试验结果如表 6 所示：表 6：超声和未超声的检测结果样品分散方法 有效粒径 D10/m中位直径D50/m 均一系数 K 残差/检测 1 519.199 558.546 1.09 0.42检测 2 519.878 557.764 1.09 0.45检测 3 523.798 556.436 1.08 0.44均值 520.958 557.582 1.09 0.44未超声RSD（ %） 0.48 0.19 0.53 3.50检测 1 514.464 557.030 1.09 1.027检测 2 520.185 558.430
21、1.09 0.644检测 3 515.610 559.652 1.10 0.474均值 516.753 558.371 1.09 0.715 超声1minRSD（ %） 0.59 0.24 0.53 39.6 粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 7 页 共 79 页由表 6 看出：超声 1min 和未超声测量的有效粒径、中位直径、均一系数等参数基本一致，未超声测量的残差小于超声 1min 的残差，并且残差稳定，由于离子交换数值一般不发生聚团现象（酸碱预处理后表面没有剩余电荷，加上循环泵的扰动可防止颗粒聚团） ，选取不超声的方式为佳。4.5.5 取样方式对树脂粒径检测结果的影响
22、为取到有代表的样品，减小因水力筛分作用对树脂粒度取样的影响，有两种取样方式：干法和湿法，干法是将树脂的游离水分通过离心等方式甩干，混合后取样；湿法是树脂样品放在样品瓶中，上面有少量水分（树脂层面 12cm） ，用玻璃取样管从上至下吸取。取样。采用两种进样方式，固定其他试验条件，试验结果如表 7 所示：表 7：不同取样方式的检测结果取样方式 有效粒径 D10/m 中位直径 D50/m 均一系数 K残差/检测 1 511.490 561.320 1.12 0.690检测 2 519.023 561.551 1.10 0.695检测 3 526.237 553.938 1.10 1.175均值 51
23、8.917 558.936 1.107 0.853 干法RSD/% 1.42 0.78 1.04 32.65检测 1 519.199 558.546 1.09 0.420检测 2 519.878 557.764 1.09 0.450检测 3 523.798 556.436 1.08 0.440均值 520.958 557.582 1.087 0.437 湿法RSD/% 0.48 0.19 0.53 3.50由表 7 看出：湿法取样的检测结果间的重复性好，残差小，湿法取样方式为佳。4.5.6 最佳条件及验证通过上述的试验，确定激光衍射法检测树脂粒度的最佳条件为：单峰模式、遮光度(10%20%)、
24、湿法取样、不用超声。 在此条件下，对一树脂样品进行了重复性检测（数据如表 8 所示） ，均一系数和 D10的相对标准差分别为 0.74%，0.73%，检测结果表明重复性好。K表 8：重复性试验序号 均一系数 KD10/m1 1.35 547.49粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 8 页 共 79 页2 1.33 540.4093 1.34 538.274 1.35 548.3185 1.35 547.936 1.36 544.8427 1.34 542.5768 1.34 541.1059 1.33 548.913RSD/% 0.74 0.734.6 树脂粒度分析方法评价4
25、.6.1 评价方法采用激光衍射法（以下简称 B 法） 、 “GB/T5758-2001 离子交换换树脂粒度、有效粒径和均一系数的测定” （以下简称 A 法）对一组离子交换树脂进行两次重复性试验。依据“GB/T 19494.3-2004 煤炭机械化采样 第 3 部分：精密度测定和偏倚试验 ”中的相关规定进行 B 法与 A 法的偏倚检验。依据下面公式计算两方法结果间的平均差值 、差值的标准差 和统计量 ：dsdct， ，ni1 1)(212ndiinndSStdcn查 表得自由度为(n1)时临界值 ，如 则认为 B 法与 A 法之间比t )1(,nt)1(,nt没有偏倚。依据“GB/T 6379.
26、62009 测量方法与结果的 准确度（正确度与精密度）第 6部分：准确度值的实际应用”中的相关规定进行 B 法与 A 法的精密度评价。按照下面公司计算 A、B 两方法对同一样品重复测定结果的差值 、方差 和统计量 ：iW2SFc， ，nWialtaltS2ngbigb2SFgbaltc2查 表得当自由度为(n1)时临界值 ，如 则认为 B 法的精密度F)1(,n)1(,ncF不比 A 法精密度差。4.6.2 均一系数评价B 法、 A 法对一组树脂均一系数测定数据如表 8 所示，经计算 ，经查721.0tc粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 9 页 共 79 页表 2.16，
27、，故认为 B 法与 A 法之间没有偏倚。经计算13,05.tct13,05.，经查表 2.304， ，因此 B 法的精密度不比 A26Fc ,.FcF13,05.法(国标法 ) 精密度差。粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 10 页 共 79 页表 9：均一系数偏倚、精密度试验数据激光法（ B 法） 筛分法（A 法）样品号 1x2altx12x2xgb12x检测结果之差 di#1 1.14 1.15 1.145 0.01 1.15 1.13 1.14 -0.02 0.005#2 1.14 1.13 1.135 -0.01 1.15 1.14 1.145 -0.01 -0.01
28、#3 1.20 1.20 1.2 0 1.17 1.18 1.175 0.01 0.025#4 1.39 1.39 1.39 0 1.40 1.38 1.39 -0.02 0#5 1.38 1.38 1.38 0 1.39 1.37 1.38 -0.02 0#6 1.48 1.48 1.48 0 1.49 1.47 1.48 -0.02 0#7 1.27 1.26 1.265 -0.01 1.27 1.25 1.26 -0.02 0.005#8 1.27 1.27 1.27 0 1.26 1.25 1.255 -0.01 0.015#9 1.31 1.31 1.31 0 1.33 1.34 1
29、.335 0.01 -0.025#10 1.24 1.25 1.245 0.01 1.27 1.25 1.26 -0.02 -0.015#11 1.20 1.21 1.205 0.01 1.19 1.20 1.195 0.01 0.01#12 1.18 1.18 1.18 0 1.19 1.17 1.18 -0.02 0#13 1.12 1.12 1.12 0 1.12 1.10 1.11 -0.02 0.01#14 1.15 1.15 1.145 0.01 1.13 1.14 1.135 0.01 0.0155.2altiW038.2igbW备注：#1#6 为凝胶型离子交换树脂，#7#14
30、为大孔型离子交换树脂。4.6.3 有效粒径评价B 法、 A 法对一组树脂有效粒径测定数据如表 9 所示，经计算 ，经052.tc查表 2.16， ，故认为 B 法与 A 法之间没有偏倚；经计算13,05.tct13,05.，经查表 2.304， ，因此 B 法的精密度不比 A 法(国Fc ,.FcF13,05.标法) 精密度差。粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 11 页 共 79 页表 10：有效粒径偏倚、精密度试验数据激光法（B 法） 筛分法（A）样品号 1x2alt12x2xgb12x检测结果之差 di#1 0.495 0.489 0.492 -0.006 0.490
31、0.485 0.488 -0.005 -0.005#2 0.463 0.462 0.463 -0.001 0.455 0.450 0.453 -0.005 -0.010#3 0.498 0.499 0.499 0.001 0.505 0.510 0.508 0.005 0.009#4 0.507 0.504 0.506 -0.003 0.515 0.520 0.518 0.005 0.012#5 0.614 0.612 0.613 -0.002 0.620 0.615 0.618 -0.005 0.004#6 0.719 0.715 0.717 -0.004 0.720 0.725 0.723
32、 0.005 0.005#7 0.841 0.840 0.841 -0.001 0.835 0.840 0.838 0.005 -0.003#8 0.539 0.540 0.540 0.001 0.540 0.545 0.543 0.005 0.003#9 0.691 0.693 0.692 0.002 0.690 0.670 0.680 -0.020 -0.012#10 0.476 0.475 0.476 -0.001 0.465 0.460 0.463 -0.005 -0.013#11 0.663 0.662 0.663 -0.001 0.670 0.665 0.668 -0.005 0.
33、005#12 0.489 0.489 0.489 0.000 0.480 0.485 0.483 0.005 -0.007#13 0.723 0.723 0.723 0.000 0.730 0.725 0.728 -0.005 0.005#14 0.663 0.664 0.664 0.001 0.670 0.665 0.668 -0.005 0.00452106.7ialtW42105.7igbW4.6.4 其他特点评价mastersize 2000 激光粒度分析仪的检测范围为 0.022000m ，一个样品的检测时间 8min 左右，能提供连续的粒径检测，自动绘制分布曲线，GB/T5758-
34、2001 方法中使用的标准筛的孔径一般为 0.3151.40mm，检测一个样品的时间约为 4h，只能提供标准筛孔径对应的分布数据，手工绘制分布曲线，同时受腐蚀、机械、卡塞等原因造成标准筛孔径的变化会带来试验误差。激光衍射法与 GB/T5758-2001 相比具有检测范围宽、分析速度快、粒径信息多、影响因素少等优点。4.6.5 结论上述研究结果表明：经优化后激光衍射法检测离子交换树脂的粒度具有分析速度快、重复性好，干扰因素少的优点，与“GB/T5758-2001 离子交换换树脂粒度、粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 12 页 共 79 页有效粒径和均一系数的测定”相比没有偏倚
35、，且精度亦不差，激光衍射法可应用于离子交换树脂的粒度分析，提高检测和监督的效率，值得推广应用。 4.7 石灰石粉粒度测量试验条件优化4.7.1 仪器、试剂、样品仪器：马尔文激光粒度仪（mastersize 2000） ；检测范围：0.022000m ；进样器：HYDRO2000MU（A） ；转速:2000rpm；分散剂：纯水（电导率小于 2s/cm2） ，折射率 1.33样品： 石灰石粉，折射率 1.57。4.7.2 数据分析模型：石灰石粉：通用，非球形（石灰石在显微镜下如图 2、3、4、5 所示） ；显微镜下的石灰石粉：放大倍数 5.00K。图 2 图 3粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射
36、法（编制说明）第 13 页 共 79 页图 4图 54.7.3 加入样品：在背景测量结束后，出现加入样品提示。遮光度指示栏直观地表示测量样品的数量，遮光度会随着样品数量的增加而逐渐增高。在未加入样品前，测量数据柱状图是随机变化，而且柱状数据条的高度一般不超过 5。添加样品，当遮光度达到测量要求，停止添加样品后保持稳定，意味着样品颗粒没有发生溶解或凝聚，样品颗粒正常稳定分散，同时测量数据窗口显示稳定的足够强度的柱状数据分布，按下开始键开始测量。测量完成，测量信息被软件收集和分析，将以多种形式显示，选择需要显示的数据形成报告。 试验结束，清洗循环系统及样品杯。4.7.4 读数时间的确定:通常，加入
37、样品后，等待遮光度稳定（通常 30 秒） ，其数值变化不大时再开始测量。石灰石粉粒度测量进行读数时间确定：遮光稳定后 1min、3min、5min 分别读数，数据见表 11，读数时间对检测结果的影响很小，试验选择读数时间为遮光稳粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 14 页 共 79 页定后 1min 读数。表 11 读数时间对石灰石粒度检测结果的影响1min 3min 5 min样品名称 45m/%63m/%D50/m45m/%63m/%D50/m45m/%63m/%D50/m石灰石粉A 80.81 92.79 21.407 80.97 92.83 21.069 81.37
38、93.12 20.880石灰石粉B 82.75 93.90 20.156 82.84 93.97 20.167 82.96 94.02 20.049石灰石粉C 78.42 90.76 21.701 78.31 90.65 21.739 78.51 90.75 21.528石灰石粉D 78.71 90.84 21.270 78.69 90.78 21.210 78.80 90.86 21.120石灰石粉 E 83.08 94.12 20.140 82.93 94.05 20.254 / / /石灰石粉 E 82.99 94.01 20.267 82.87 93.84 20.199 83.00 9
39、3.90 20.045对粒度分析后的水样进行离子含量检测。粒度分析稳定时间 1min、5min，钙镁离子（石灰石中主要成分）含量变化较小，分散介质水对样品的溶解影响可以忽略不计。选择读数时间为遮光稳定后 1min 读数对石灰石粒度分析结果的影响可以忽略不计。表 12 分散介质水对样品的溶解影响样品 1 mg/L 样品 2 mg/L离子名称空白水 1min 5min 空白水 1min 5minNa 0.006 0.02 0.02 0.008 0.016 0.016NH4 0.002 0.005 0.004 0.002 0.008 0.007K 0.005 0.014 0.013 0.002 0.
40、012 0.006Mg 0.003 0.029 0.022 0.004 0.038 0.035Ca 0.18 5.68 5.69 0.15 5.77 6.19将分散介质中钙离子浓度提高，验证石灰石粉粒度分析过程中钙离子溶出与分散介质中钙离子基体浓度的关系。同时验证分散介质中钙离子浓度增加对粒度分析结果的影响。试验表明，提高分散介质中钙离子基体浓度，可以降低石灰石粉粒度分析过程中钙离子溶出量；提高分散介质中钙离子浓度对粒度分析结果没有明显影响。表 13 介质中钙离子基体浓度与钙离子溶出浓度的关系样品 1 介质钙浓度 10.16mg/L 样品 2 介质钙浓度 48.35mg/L离子名称介质浓度 1
41、min 5min 介质浓度 1min 5minMg 0.0066 0.0324 0.0379 0.036 0.0515 0.056Ca 10.155 13.297 13.621 48.351 50.018 50.239表 14 分散介质中钙离子浓度对粒度分析结果的影响分散介质 空白水 分散介质 钙浓度 48.35mg/L样品名称45m 63m D50 45m 63m D50 粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 15 页 共 79 页/% /% /m /% /% /m83.35 91.93 17.583 83.76 92.01 17.002盲样83.45 92.05 17.38
42、0 83.26 91.32 16.932平均 83.40 91.99 17.482 83.51 91.66 16.9674.7.5 超声与不超声试验比对一组样品分散稳定后，选择不超声直接检测；另外一组选超声频率选择3.5kHZ10kHZ。稳定时间均为 1min，读数见表 12。可以看出石灰石粉在水中分散性良好，超声与不超声对试验结果影响很小。试验条件可选择不超声。表 15 超声与否对石灰石粒度检测结果的影响不超声 超声样品名称 45m/%63m/%D50 /m45m/%63m/%D50/m石灰石粉 A 81.37% 93.12% 20.880 81.34% 93.05% 20.670石灰石粉
43、C 78.51% 90.75% 21.528 78.78% 90.92% 21.230石灰石粉 D 78.80% 90.86% 21.120 78.76% 90.84% 21.0354.7.6 样品加入量即遮光度对试验结果的影响：在仪器遮光度允许范围内加入不同量的石灰石粉，检测结果见表 16、17、18。表 16 遮光度变化对石灰石粒度检测结果的影响样品 C遮光度45m 63m d(0.5) 11.06% 77.36% 90.27% 23.398m13.41% 77.68% 90.37% 22.935m16.10% 77.92% 90.44% 22.530m16.29% 78.77% 90.7
44、7% 21.336m18.52% 78.04% 90.40% 22.211m18.94% 78.19% 89.72% 21.238m19.09% 78.12% 89.70% 21.281m均值 78.01% 90.24% 22.133m标准偏差 0.44% 0.39% 0.873m相对标准偏差 /% 0.56 0.44 3.94做成趋势图如下，在仪器遮光度允许范围内，样品加入量的变化对检测结果的影响较小，因此，试验过程加入仪器允许范围内的样品即可。在允许范围内，可适当增加样品取样量，使检测结果更具代表性。试验选择样品加入量至允许遮光度的粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 16
45、 页 共 79 页中间值。图 6 遮光度变化石灰石粒度检测结果的影响表 17 遮光度变化对石灰石粒度检测结果的影响样品 E遮光度45m 63m d(0.5) 10.26% 83.37% 94.26% 19.612m13.85% 83.83% 94.42% 18.909m17.13% 83.91% 94.32% 18.433m均值 83.70% 94.33% 18.985m标准偏差 0.29% 0.08% 0.593m相对标准偏差/% 0.35 0.09 3.12表 18 遮光度变化对石灰石粒度检测结果的影响样品 F遮光度45m 63m d(0.5) 11.0% 85.77% 93.10% 12
46、.690 m13.1% 86.30% 93.51% 12.421 m16.4% 86.50% 93.62% 12.185 m18.4% 86.53% 93.60% 12.093 m19.0% 86.70% 93.66% 11.936 m均值 86.36% 93.50% 12.265 m标准偏差 0.36% 0.23% 0.295 m相对标准偏差/% 0.42 0.25 2.41做成趋势图如下： 粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 17 页 共 79 页图 7 遮光度变化对石灰石粒度检测结果的影响4.7.7 加入分散剂对检测结果的影响配制浓度为 2%的六偏磷酸钠溶液作为分散剂。
47、不同的样品，加入相同量的分散剂，结果如表 16 所示：分散剂加入前后，同一样品同一粒径的石灰石粉含量有所降低，D 50增大。初步认为六偏磷酸钠有一定的助溶作用。表 19 加入分散剂与否对石灰石粉粒度检测结果的影响未加分散剂 加入分散剂 5ml样品名称 45m/% 63m/% D50/m 45m/% 63m/% D50/m82.99 94.01 20.267 80.78 92.61 22.76982.87 93.84 20.199 81.92 93.81 22.277E83.00 93.90 20.045 81.68 93.73 22.59986.46 93.65 12.362 84.79 92
48、.61 13.7026B86.42 93.82 12.747 85.48 93.43 13.99585.23 93.17 14.959 82.98 91.84 16.4295A86.03 93.93 15.015 83.55 92.35 16.24586.59 93.90 12.538 85.28 93.28 14.1037B86.76 94.00 12.382 85.29 93.17 13.878为验证六偏磷酸钠分散剂时候对石灰石粉的助溶现象，进行分散剂加入量对检测结果的影响试验。整个试验过程样品量保持不变，增加分散剂的加入量，检测结果见表 17。可以看出，随着分散剂的增多，遮光度一直下降，
49、同时 D50增大。证明分散剂对样品有一定的助溶影响。粒状水处理材料粒度检测方法 激光衍射法（编制说明）第 18 页 共 79 页表 20 分散剂加入量对石灰石粉粒度检测结果的影响5A分散剂（2%）/ mL45m/% 63m/% D50/m 遮光度/%0 85.23 93.17 14.959 /5 83.17 91.97 16.655 15-1610 82.51 91.70 17.716 1215 81.20 90.94 19.007 10.520 80.68 90.84 19.801 9.5由于样本数量有限，我们的试验不能覆盖所有石灰石粉样品，若试验过程出现静电吸附现象，比如样品吸附在玻璃上或结果不稳定时，可以添加适量六偏磷酸钠溶液作为分散剂，注意控制加入量。也可以选择其他合适的分散剂，如乙醇等，具体参考 GB/T 19077-2016
