一、实验目的
（1）掌握沙粒粒径（粒度）测定的方法及其优缺点；
（2）掌握沙粒粒径（粒度）曲线绘制方法及其优缺点；
（3）通过沙粒粒径分析，测定各粒级所占的百分含量，可以确定土壤质地。
（4）通过沙粒粒径分析，测定各粒级所占的百分含量，可以确定沙粒起动、跃移质、蠕移质与悬移质的比例。
二、实验材料与仪器
（1）实验材料
毛乌素沙地风成沙
日照海岸沙地沙
黄泛平原风成沙。
（2）仪器
土壤筛1套、电子天平1台、培养皿1个或称量纸1张；
记录纸、方格纸各一份。
三、实验步骤
（1）用电子天平分别称取风干的毛乌素沙地风成沙、日照海岸沙地沙、黄泛平原风成沙各50g。
（2）选取1mm、0.5mm、0.25mm、0.125mm、0.063mm和0.05mm的土壤筛1套（含顶盖与底盘），将称重后的沙粒分别放入土壤筛套筛中。
（3）两手均匀用力，振荡土壤筛10分钟，打开顶盖，分别用电子天平称量各级筛子上的沙粒重，作为两个粒径间的沙粒重。
（4）将所称量的各粒径间的重量列入表中，并依次计算各粒径沙量占总重量（50g）的重量百分比。
（5）按各粒径间的重量百分比及累积百分比分别绘制沙粒粒径直方图（梯级频率粒配图）和累积频率粒配曲线。
四、实验结果与分析
（1）列表分析各粒径间沙粒的重量百分比；
（2）绘制沙粒粒径直方图（梯级频率粒配图）和累积频率粒配曲线。
（3）比较分析不同来源的沙粒粒径间的差异。
粒度分布通常是指某一粒径或某一粒径范围的颗粒在整个粉体中占多大的比例。它可用粒度分布表格、粒度分布图和函数形式表示颗粒群粒径的分布状态。颗粒的粒度、粒度分布及形状能显著影响粉末及其产品的性质和用途。例如.水泥的凝结时间、强度与其细度有关；陶瓷原料和坯釉料的粒度及粒度分布影响着许多工艺性能和理化性能；磨料的粒度及粒度分布决定其质量等级等。为了掌握生产线的工作情况和产品是否合格，在生产过程中必须按时取样并对产品进行粒度分布的检验，粉碎和分级也需要测量粒度。
粒度测定方法有多种，常用的有筛析法、沉降法、激光法、小孔通过法、吸附法等。本实验用筛析法测粉体粒度分布。筛析法是最简单的也是用得最早和应用最厂泛的粒度测定方法、利用筛析方法不仅可以测定粒度分布，而且通过绘制累积粒度特性曲线，还可得到累积产率50%时的平均粒度。
一、实验目的意义
本实验的目的：
①了解筛析法测物体粒度分布的原理和方法；
②根据筛分析数据绘制粒度累积分布曲线和频率分布曲线。
二、实验原理
筛析法是让粉体试样通过一系列不同筛孔的标准筛，将其分离成若干个粒级，分别称重，求得以质量百分数表示的粒度分布。筛析法适用约20μm~100㎜之间的粒度分布测量。如采用电成形筛(微孔筛)，其筛孔尺寸可小至5μm，甚至更小。
筛孔的大小习惯上用“目”表示，其含义是每英寸(2.54cm)长度上筛孔的数目。也有用l㎝长度上的孔数或1㎝筛面上的孔数表示的，还有的直接用筛孔的尺寸来表示。筛分法常使用标准套筛，标准筛的筛制按国际标准化组织(ISO)推荐的筛孔为1㎜的筛子作为基筛，也可采用泰勒筛，筛孔尺寸为0.074mm（200目）作为基筛。
筛析法有干法与湿法两种，测定粒度分布时，一般用干法筛分；湿法可避免很细的颗粒附着在筛孔上面堵塞筛孔。若试样含水较多，特别是颗粒较细的物料，若允许与水混合，颗粒凝聚性较强时最好使用湿法。此外，湿法不受物料温度和大气湿度的影响，还可以改善操作条件，精度比干法筛分高。所以，湿法与干法均被列为国家标准方法，用于测定水泥及生料的细度等。
筛析法除了常用的手筛分、机械筛分、湿法筛分外，还用空气喷射筛分、声筛法、淘筛法和自组筛等，其筛析结果往往采用频率分布和累积分布来表示颗粒的粒度分布。频率分布表示各个粒径相对应的颗粒百分含量(微分型)；累积分布表示小于(或大于)某粒径的颗粒占全部颗粒的百分含量与该粒径的关系(积分型)。用表格或图形来直观表示颗粒粒径的频率分布和累积分布。
筛析法使用的设备简单，操作方便，但筛分结果受颗粒形状的影响较大，粒度分布的粒级较粗，测试下限超过38μm时，筛分时间长，也容易堵塞。筛分所测得的颗粒大小分布还决定于下列因素：筛分的持续时间、筛孔的偏差、筛子的磨损、观察和实验误差、取样误差、不同筛子和不同操作的影响等。
三、实验器材
⑴标推筛 一套 ⑵振筛机 ⑶托盘天平 一架。⑷搪瓷盘 2个。（5）烘箱 一个。 四、实验步骤
干筛法是将置于筛中一定质量的粉料试样，借助于机械振动或手工拍打使细粉通过筛网，直至筛分完全后，根据筛余物质量和试样重量求出粉料试料的筛余量。
⑴设备仪器准备 将需要的标准筛，振筛机，托盘天平，搪瓷盘和烘箱准备好。 ⑵具体操作步骤
①试样制备。试样放入烘箱中烘干至恒重准确称取200g(松装密度大于1.5g/㎝3的取100g)。
②套筛按孔径由大至小顺序叠好，并装上筛底，安装在振筛机上，将称好的试样倒入最上层筛子，加上筛盖。
③开动振筛机，震动10min，然后依次将每层筛子取下。
④小心取出试样，分别称量各筛上和底盘中的试样质量，并记录于表中。
⑤检查各层筛面质量总和与原试样质量之误差，误差不应超过2％，此时可把所损失的质量加在最细粒级中，若误差超过2％时实验重新进行。
五、数据处理
1. 干筛法数据记录筛分分析结果可按下表的形式记录
试样名称：试样质量： g
测试日期：筛分时间： min
2. 数据处理
①实验误差=试样质量筛析总质量×100%试样质量
②根据实验结果记录，在坐标纸上绘制筛上累积分布曲线R，筛下累积D，频率分布曲线(粒度△d尽量减小，通常可取△d=0.5㎜)
3. 粉体的均匀度是表示粒度分布的参数，可由筛分结果按下式计算：
均匀度
60%粉体通过的粒径
10%粉体通过的粒径
试求所测粉体的均匀度为多少？
一、预习部分A
1、振动筛的筛分方法：
1.1、重叠筛分法：
在由粗到细的筛分中，直线筛的筛面重叠起来，上层筛面的筛孔较大，以下各层逐渐减小，因为直线筛筛框两侧有间隙，会造成筛分精度的降低，这种筛分方法适合量大的物料的处理；
1.2、分层序列筛分法：
一般来说，多层设备的筛分是由粗到细的，最上面是最粗的筛网，往下递减，其设备检修方便，容易观察设备各层筛面的工作情况；而由细到粗的筛分中，筛面顺次是相反的，单轴设备，旋振筛各筛能沿整个筛面长度分别排出，其筛分效果很明显，每个层面互不影响的；
1.3、联合筛分法，又称混合筛分法：
在联合流程中，一部分筛面由粗到细排列，另一部分由细到粗排列；在实际生产中，圆振动筛通常用由粗到细或联合的筛分流程；圆振筛是根据筛分物料的特殊要求制定的，筛分精度和轨迹都很理想，最适用于筛分粗矿。
2、筛分的定义及作用
2.1、定义
一、筛分是将粒子群按粒子的大小、比重、带电性以及磁性等粉体学性质进行分离的方法。
二、用带孔的筛面把粒度大小不同的混合物料分成各种粒度级别的作业叫做筛分。
2.2、作用
用筛孔尺寸不同的筛子将固体物料按所要求的颗粒大小分开的操作。常与粉碎相配合，使粉碎后的物料的颗粒大小可以近于相等，以保证合乎一定的要求或避免过分的粉碎。
一 、筛分是利用筛子把粒度范围较宽的物料按粒度分为若于个级别的作业。分级是根据物料在介质（水或空气）中沉降速度的不同而分成不同的粒级的作业。筛分一般用于较粗的物料，即大于0。25毫米的物料。较细的物料，即小于0。2毫米的物料多用分级。但是近几年来，国内外正在应用细筛对磨矿产品进行分级，这种分级效率一般都比较高。
二、根据筛分的目的不同，筛分作业可以分为五类：
（1）独立分筛 其目的是得到适合于用户要求的最终产品。例如，在黑色冶金工业中，常把含铁较高的富铁矿筛分成不同的粒级，合格的大块铁矿石进入高炉冶炼，粉矿则经团矿或烧结制块入炉。
（2）辅助筛分 这种筛分主要用在选矿厂的破碎作业中，对破碎作业起辅助作用。一般又有预先筛分和检查筛分之别。预先筛分是指矿石进入破碎机前进行的筛分，用筛子从矿石中分出对于该破碎机而言已经是合格的部分，如粗碎机前安装的格条筛、筛分，其筛下产品。这样就可以减少进入破碎机的矿石量，可提高破碎机的产量。 粒度特性曲线：
通常以横坐标表示颗粒的粒度，以纵坐标表示各粒级或累计的产率。若以纵坐标列出的是正累积产率，横坐标表示颗粒的粒度，则可得到正累积粒度特性曲线。同理，横坐标不变,纵坐标列出的是负累积（又称筛下累积）产率，则可得到负累积粒度特性曲线。累积粒度特性曲线的优点是绘制简便，缺点是在细粒级一端刻度太窄小，因此，曲线细粒级一端误差较大。
累积粒度特性曲线的作用：
1、可确定任何指定粒度的响应累计产率，或由指定的累计产率查得相应的粒度；
2、可求出任一粒级（d1—d2）的产率，它等于粒度d1及d2所对应的纵坐标的差值；
3、由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。
二. 实验部分（实验目的及原理见材料化学专业实验讲义。）
1. 仪器设备及原料：标准套筛一套，目数分别为：20,60,100,140；200g电子天平； 河沙。
2. 实验步骤及操作：
a. 称取200g河沙；
b.清理所选好的具有一定梯度的套筛，将所需目数的套筛组合好，从上到下依次增加目数，将试样倒入套筛。
c. 在最下面垫一张报纸，对组合好的套筛进行人工的震荡，震荡的较为充分时，再进行逐级的筛分。最后，依次逐级由上到下取下筛子再震动，用手判断是否分筛干净。
d. 筛完后，逐级称量并记录数据。
e. 回收河沙，整理实验台。
三. 实验结果分析
实验结果记录表
粒度特性曲线
累积粒度特性曲线
从相应数据和图形可以得出如下结论：
1.实验称取200g河沙，但筛分完毕为194.9g。原因：逐级称取的时候洒落了一小部分，同时筛子上面残留有一部分，另外实验称取的是每级筛子上面的沙子，还有比140目更小的则漏在报纸上没有称取算入计重。
2.筛分前式样重量与筛分后各粒级产物重量之和的差值为5.1g，为筛分样质量的2.55%，实验进行正确，无需重做。
3.从粒度特性曲线分析，可以得出其曲线近似呈正态分布。即两头少中间大的趋势，表明大颗粒和小颗粒的物料都相对较少。
4.从累积粒度特性曲线分析，可以得出目数小于60时图形比较平缓，表明粒径达的物料比较少；而在60-100目之间的图形斜率比较大，说明粒径在此范围内的物料较多；后面的图形又开始变得平缓，说明粒径小的物料也比较少。
5.实验过程中还可以发现，从上到下，随着目数的增加，筛分的速度和难度也会随之增加。
思考题：
一、影响筛分效果的因素有哪些？
答:1.入筛原料性质的影响:
(1)含水率：物料的含水率又称湿度或水分;
(2)含泥量：如果物料含有易结团的混合物( 如粘土等);
(3)粒度特性：影响筛分过程的粒度特性主要是指原料中含有对筛分过程有特定意义的各种粒级物料的含量。
(4)密度特性：当物料中所有颗粒都是同一密度时，一般对筛分没有影响。
2.筛子性能的影响：
(1) 筛面运动形式;
(2) 筛面结构参数；
(3) 操作条件的影响。
二、举出几种其它的微细物料粒度分析方法，并说明其基本原理和优缺点。 答：（1）沉降法
1.1 沉降法的原理
该法基于颗粒在悬浮体系时，颗粒本身重力(或所受离心力)、所受浮力和黏滞阻力三者平衡，根据黏滞阻力服从斯托克斯(Stocks定律来实施测定，此时颗粒在悬浮体系中以恒定速度沉降，且沉降速度与粒度大小的平方成正比。Stokes 定律:
为了加快细颗粒的沉降速度，缩短测量时间，现代沉降仪大都采用离心沉
降方式。在离心沉降状态下，颗粒的沉降事度与粒度的关系如下：
这就是 Stokes 定律在离心状态下的表达式。由于离心转速都在数百转以上，离心加速度 ω2r 远远大于重力加速度 g，Vc>>V，所以在粒径相同的条件下，离心沉降的测试时间将大大缩短。
沉降法在油漆和陶瓷行业是一个传统的测量方法，测量范围一般为 44 μm 以上。
1.2 优点
操作简便，仪器可连续运行，价格低，准确性和重复性较好，测试范围较大。
1.3 缺点
测量速度慢，平均测量时间要半个多小时，很难重复分析；必须精确的控制以防止温度梯度和粘度变化；不能处理不同密度的混合物。
2 筛分法(Screening Analysis)
2.1 筛分法粒度分析
该法是用筛子来检测物料粒度组成，是最简单的也是应用最早的粒度分析方法。筛分法分干筛和湿筛两种形式，可以用单个筛子来控制单一粒径颗粒的通过率，也可以用多个筛子叠加起来同时测量多个粒径颗粒的通过率，并计算出百分数。筛分法有手工筛、振动筛、负压筛、全自动筛等多种方式。颗粒能否通过筛子与颗粒的取向和筛分时间等素因素有关。筛分分析的粒度范围为 0.045~300 mm。筛分法可直接测出颗粒粒级的真实尺寸，因此常作为其他物料粒度分析方法的校正标准。筛分分析采用的套筛一般有两种：一种为非标准筛，用于筛分粗粒物料(6~300 mm)。另一种为标准套筛，用于筛分细度物料(0.045~6 mm)，标准套筛是由一套筛孔大小有一定比例的、筛孔宽度和筛丝直径都是按标准制造的筛子组。上层筛子的筛孔大，下层筛子的筛孔小，另外还有一个上盖(防止试样损失)和筛底(用来接取最底层筛子的筛下颗粒)。
2.2 优点
简单方便、直观、设备成本低，比较适合用于采矿业中较大颗粒。
2.3 缺点
小于 400 目的粉末测量比较困难；难以测量粘性和成团的材料；测量时间和操作方法必须严格标准化；不能产生真实的重量分布；小尺寸筛网易被物料堵。