颗粒测试仪器行业分析报告.doc

颗粒测试仪器行业分析报告一、颗粒测试概述所谓颗粒就是指细小的分散物体，它可以是同态、液态或气态人 们在U常生活、生产过程中都经常的而又不可避免的接触到颗，因此可 以说颗粒与人类的关系是密切的，它对人类的生存发展起着重要的作 用随看生产力的提高、社会文明的进步，人们对颗粒的研究己经深入 到能源、化工、材料、石油、电力、轻工、冶金、电了、气彖、食品、 医药、环境和航空等诸多领域颗粒测试技术的专业性较强，我们认为有必要对其核心技术指标及 重要专业术语进行简单介绍，如粒度、粒度分布、粒径等粒度是指颗粒的大小，主要包括以下几个层次：纳米颗粒 （l-100nm）、超微粒或亚微米颗粒、微粒O|im）、细 粒（10・100ym）、粗粒及块状物（lmm以上）等图表1 粒度表纳米颗粒超微粒微粒细粒粗粒块状物lnm 10nm lOOnm lpm 10pm 100pm 1mm资料來源：走进微纳2010粒度分布是指用特定的仪器和方法反映出的不同粒径颗粒占粉体 总量的百分数，有区间分布和累计分布两种形式区间分布又称为微分 分布或频率分布，它表示一系列粒径区间+颗粒的百分含量；累计分布 也叫积分分布，它表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。

粒径就是颗粒直径，但只有圆球体才有直径，而颗粒包括备种不规 则形状，如片状、针状、多棱状等，这些复杂形状的颗粒从理论上讲是 不能K接用直径这个概念來表示它的大小的而在实际工作中直径是描 述一个颗粒大小的最直观、最简单的一个量，所以在粒度测试的实践中 就引入了等效粒径这个概念等效粒径是指当一个颗粒的某一物理特性 与同质的球形颗粒相同或相近时，就用该球形颗粒的直径来代表这个实 际颗粒的育径，那么这个球形颗粒的粒径就是该实际颗粒的等效粒径二、颗粒测试方法与测试仪器的发展及对比根据被测粒了性质及测试目标的不同，颗粒的测试方法有很多种 据国外有关报告显示，用于测试颗粒的装置和仪器已多达200种以上， 它们各有特点和适用范围就目前得到应用的备种测试方法来说，按其 基木工作原理可分为以下几大类：筛分法、沉降法、库尔特法、图像法、 光散射法等其中光散射法是目前应用最广泛、技术发展最快、最具优 势的测试方法一）筛分法筛分法是用一定大小筛孔的筛了将被测颗粒分成两部分，即留在筛 面上、粒径较大的不通过量（筛余量）和通过筛孔、粒径较小的通过量 （筛过量）实际操作中，通常按照被测颗粒粒径的大小和分布范«, 选用5〜6个不同大小筛孔的筛子叠放在一起，筛孔较大的在上面，筛 孔较小的在下面。

被测颗粒则从最上面的一个筛了加入，依次通过各个 筛了后即可按颗粒粒径的大小被分成若干档按操作方法经过规定的筛 分时间后，称重并记录各个筛了上的筛余量，即可求得被测颗粒以重量 计的颗粒粒径分布筛分法的优点是简单直观但缺点较多，如动态测试范围较小，常 用于大于4 0 u m的颗粒测定；测试速度慢，一次只能测量一个筛余值， 不足以反映粒度分布；微小筛孔制作困难；误差大，通常达到10%-20%； 由于团聚作用，小颗粒通过筛孔较为困难；有人为误差，导致可信度下 降等二）沉降法与沉降仪沉降法是根据颗粒在液体中最终沉降速度来确定颗粒粒径大小的， 可以在重力场的作用下作自由沉降（重力沉降法），也可以在离心力的 作用下沉降（离心力沉降法），被测试样可以在液柱的表面层加入（线 始法），也可将试样均匀地分散在悬浮液体内各处向下沉降（均匀悬浮 法）实际操作时，都不是肓接测量颗粒的最终沉降速度，而是测量某 一个与最终沉降速度相关的其它物理量，如压力、密度、重量、浓度或 光透过率等，从而求得颗粒的粒径分布用沉降法测定颗粒时，细粉的沉降速度很慢，测定需要很长时间; 同时由于受环境温度的影响，超细颗粒的布朗运动以及再凝聚等原因， 得不到高的测量精度；由于密度一致性差，不适用于混合物料；重力沉 降仪适用于10微米以上的粉体，如果颗粒很细则需要离心沉降。

沉降 法是七、八十年代应用最多的粒度分析技术，相应的商用沉降仪也较多， 如美国Micromesitics公司的SEDIGRAPH5100粒度仪、LI木岛津科学制 作所的SA-CPS粒度仪、日木清新公司的SKC-300 0沉降粒度仪、及国内 丹东仪表研究所研制的GXL-202型离心沉降式粒度分布仪等三）库尔特法（电阻法）与库尔特颗粒计数器颗粒的粒径可以由电阻的变化来表征和测量电阻的变化是以电压脉冲输出的，每有一个颗粒经过，相应地输岀一个电脉冲，脉冲的幅值 对应颗粒的体积和粒径因此，对所有测量到的脉冲计数并确定其幅值， 即可得到被测试样中颗粒的数目和粒径大小库尔特法的优点与缺点都较为突出其优点包括：分辨率高、测量速度快、重复性好、可以测定颗粒总数、等效概念明确、操作方便等 缺点包括：动态测试范围小、容易发生堵孔故障、对介质的电性能有严 格要求等库尔特颗粒计数器多用于生物医学上的血细胞计数代表仪器有美国库尔特公司的MML-TISIZESII粒度分析仪和单、双阈值颗粒白 动计数分析仪等四）图像法与图像分析仪图像法是利用显微镜对颗粒进行成像，然后利用计算机图彖处理技 术实现颗粒粒度的测定当颗粒粒径大于2P m时，采用光学显微镜进 行成像；当粒径小于2H m时，采用电子显微镜获取颗粒的几何图象信 息。

图像法的优点包括:除了粒度测量外还可以进行一般的形貌特征分 析，肓观、可靠；既可以肓接测量粒度分布，也可以作为其他粒度测试 仪器可靠性评判的参考仪器缺点包括：操作比较繁琐、测量时间长（典 型时间为30分钟）、易受人为因素影响、取样量小、代表性不强，只 适合测量粒度分布范围较窄的样品o颗粒图像分析仪由光学（电了）显微镜、CCD摄像机、图像捕捉卡 与计算机组成代表产品有徳国IBAS-2000图象分析仪、济南微纳颗粒的Winner 100动态图像分析仪等五）光散射法与激光粒度仪光散射法的原理是利用颗粒在液体中的布朗运动，当入射光照射时颗粒会散射出一定频率的散射光，这种散射光与颗粒的粒径有关，对散 射光进行相关运算即可得出颗粒的粒度信息光散射法是目前应用最广泛的粒度测试方法，其优点包括：1•测量 范围广，可以测量微米至纳米级的颗粒，这正是当今粒度测试涉及的主 要区间；2.由于光的透射性，可以实现非接触测试，对被测样品的干扰 很小，从而减小了测试的系统误差；3.光散射法中，光电转换元件的响 应时间很短，可以实现快速测试；4.光散射法与计算机配合使用，易于 实现测试过程的自动化；5.重复性好，平均粒径的典型精度可达1%以内； 6.操作方便；7.光散射法可以同时反映颗粒的粒度和形状信息，可以全 面表征颗粒的特性，方便开发集粒度、形状为一体的颗粒测试仪器。

正 是由于光散射法的诸多优点，加上电了计算机技术与激光技术木身的发 展，使得这种方法I」趋完善，并得到广泛应用，是颗粒测试仪器发展的 主要方向光散射法的主要缺点是分辨率较低，不宜测试粒度分布范M 很窄的样品激光粒度仪集成了激光技术、现代光电技术、电了技术、精密机械 与计算机技术等，是目前颗粒测试领域的主要仪器激光粒度仪产品种 类较多，代表产品包括美国BROOLHVEN公司的BI90超细粒度分析仪、 美国库尔特公司的N4PLMS超细粒度分析仪、英国马尔文公司的SERIES4700C激光光散射粒度仪、AMTOSIZER II c型定角相关光谱系统等 国内主要厂家丹东百特仪器有限公司、珠海欧美克仪器有限公司以及本 公司均以激光粒度仪系列产品为主图表2 颗粒测试方法对比：测试方法测试原理测试范围(pm)测试时间(min)重复性备注筛分法机械分离大于45大于30差不能单独测粒度分布沉降法重力沉降大于2大于30较差小颗粒沉降太慢离心沉降0.1-100大于30较差不适用大颗粒库尔特法电阻计数0.4-120015较好不适用宽分布颗粒静态图像法光学成像1-6000大于30较差可直接观察颗粒大小与形状动态图像法高速成像1 -600010较好操作简单，可同时测量粒度与形 状比表面气体吸附、透气0」-1000大于30较差不能测试粒度分布，只能得到平均结果光散射法激光散射/衍射0.05-2000小于5好操作简单、测试快捷、适用广泛、重复性好、不能测颗粒形状动态光散射0.001-3.5小于10好专门用于纳米颗粒测试资料来源：中国颗粒学会三、颗粒测试行业现状及趋势(一)发展历程与现状20世纪90年代中期以前，中国颗粒测试市场还主要以沉降仪为主， 国内需求的激光粒度仪几乎全部依赖进口，当时进口激光粒度仪的平均 价格耍超过5万美元，而且存在供货、维修、零配件供应不及时等现象。

面对这种局面，一些大学与研究机构纷纷开展激光粒度测试技术研究， 政府部门也认识到激光粒度测试技术对未来粉体工业的巨大影响，积极 扶持一批激光粒度仪的研究项忖因此，我国颗粒测试技术的发展呈现 理论研究与科技成果产业化并进的局曲中国对粒度测试技术的理论研究，主要分为四类：第一类是关于各 种仪器(主要是进口仪器)的使用体会，主要出现在80年代，述入90 年代后逐渐减少；第二类是跟踪性的，为仿造国外某种新型仪器而进行 的铺垫性研究，而中国早期白主生产的备种现代粒度仪，几乎都是在仿 造国外仪器的基础上发展起来的；第三类是为了提高仪器性能或探索新 的粒度测试原理与技术而进行的创造性研究，这是中国在颗粒测试技术 水平上追赶世界先进水平的基础；第四类是纯理论的探索20世纪90年代初期开始，一些有识Z 士以掌握的技术成果为基础 创办企业，致力于颗粒测试研究成果的产业化，在济南、珠海、成都、 丹东等地先后成立了白主生产颗粒测试仪器的企业经过近20年的努 力，中国已能生产各种原理的颗粒测试仪器，如沉降仪、库尔特颗粒计 数器、颗粒图像分析仪、激光粒度仪等其中激光粒度仪在技术上取得 巨大进步，质量明显提高，逐渐取代其他颗粒测试仪器，成为粒度测试 的主流产品，在目前国内销售的各种颗粒测试仪器中，激光粒度仪占 70%以上。

激光粒度仪的兴起主要有两个原因：一是得益于计算机技术 的普及与应用；二是它具有其他颗粒测试仪器不具备的诸多优点，如测 试速度快、动态测试范W宽、重复性与真实性好、自动化程度高、操作 简便、应用范围广等除了少数特殊品种及纳米颗粒测试领域外，国产品牌的激光粒度仪 已经能够满足绝大多数用户的颗粒测试需要，产品质量与性能稳步提 高,而价格只有进口同类产品的1/5左右，销售量以年均20%左右的速 度增长中国颗粒学会副理事长胡荣泽表示，中国已成为全球最大的颗 粒测试仪器市场，年销售量2000台以上，国产粒度仪的市场占有率已 达到80%以上，并有部分产品实现岀口二）市场需求及展望颗粒测试仪器应用领域广阔且极为分散，以粉体企业为主，所属行 业包括矿业（非金属矿粉、金属矿粉）、冶金工业（金属粉、硬质合金、 磨料、稀土）、建材（水泥、陶瓷、耐火材料）、化工（涂料、燃料、 颜料、催化器、橡胶）、能源（煤粉、石汕、电池用粉）、高校、研究 所以及军工、药物、轻工、农业等图表3 中国颗粒测试仪器的需求结构其他建材16%资料来源：中国颗粒学会据中国颗粒学会统计，2001年以来中国粒度仪的需求量年均增长 率达20%以上，2005年销售量增至1200台，2009年销售量已达2000 台以上，销售收入超过1亿元。

其中国产粒度仪在数量上占一 80%以上， 进口品牌不足20%；在粒度仪类型上，激光粒度仪占一。