一種異形顆粒的粒度表徵方法

2023-05-07 19:05:06

一種異形顆粒的粒度表徵方法
【專利摘要】本發明公開了一種異形顆粒的粒度表徵方法，包括：確定異形顆粒的重心點，測量穿過所述重心的若干條直線中的每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積，及異形顆粒的總面積；計算每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積與異形顆粒的總面積比值；確定每條直線在所述異形顆粒中的有效長度作為該條直線對應的粒度，並建立所述粒度與所述面積比的對應關係；計算同一粒度對應的面積比總和，作為該粒級在異形顆粒中的含量比，獲得異形顆粒中不同粒級的含量比。本發明可以全面準確地表徵礦物顆粒的粒度特徵，為評價工藝生產過程中包含異形顆粒的物料特性提供重要信息。
【專利說明】一種異形顆粒的粒度表徵方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及，尤其涉及一種異形顆粒的粒度表徵方法。

【背景技術】
[0002] 在地質學、選礦學、化工、建材及冶金、生物學科等領域中，物料顆粒的形狀及粒度 已成為揭示和解決學科某類問題的基礎和依據。一般而言，粒度是對幾何形態大小的度 量，對於圓形顆粒，粒度的物理意義很明顯就是圓形球粒的直徑，而正方體顆粒則用稜長代 表它粒度的大小，前幾種形態的顆粒，在礦石中都不是多數，最常見的還是不規則形態的礦 物顆粒，其總體上不具有特徵長度，從而使得礦物顆粒三維空間尺寸的直接測量成為難題， 目前的做法是通過對磨光面上顆粒截面二維特徵參數值的觀察去推測它的真實空間尺寸， 在二維平面對這類礦物顆粒測量時，對其粒度表徵的方法有很多，最主要的有feret粒度、 Martin粒度、截面粒度、周長粒度等，但這些粒度表徵方法通常都是通過換算而來，不能直 觀反映礦物的真實粒度。
[0003] 目前對顆粒的直接測量方法主要是通過光學顯微鏡及電子顯微鏡對顆粒的尺寸 進行測量，顯微鏡法既可以測量顆粒粒徑大小，還可以對顆粒的表面相貌、顆粒形狀（球 形、方形、不規則狀多邊形、片狀、柱狀、針狀、樹枝狀等）等有一定的了解，實際操作中藉助 光學顯微鏡或電子顯微鏡直接對顆粒樣品進行測定。常用測定粒度的方法有面測法、線測 法和點測法，其中應用最為普遍的是線測法，其原理是在光片（薄片）表面對某一待測礦物 顆粒沿一定方向直線隨機截取長度，具體操作如下：
[0004] 在光片（薄片）上均勻布置幾條等間距的定向測線，將顯微鏡視場調至第一根測 線的某一端，隨著視場在測線上的移動，目鏡尺將會逐一的測量到測線上顆粒在目鏡尺延 長方向上的截距，如圖1所示，並按其截距的長度將該顆粒計入"測量統計表"的相應欄中。 待該光片（薄片）中的測線測試完後，接下來測量其它光片（薄片），直到把所有光片全部 測量完畢後，再進行礦物顆粒的粒度分布進行統計，將每一個粒級中的粒度值加和得到各 粒級總量，再求取各粒級總量佔所有粒級總量的百分比，即得到該目標礦物的粒度分布表。
[0005] 線測法是通過目鏡上的直線測微尺來截取目標礦物的長度，往往具有很大的隨意 性，特別是對於不規則顆粒，當截線通過礦物表面不同的位置時，所測得的粒度值也不一 樣，有時為短徑，有時為長徑，誤差較大。故其所測粒度值很難具有代表性，即所測粒度值無 法全面準確地表徵礦物顆粒的粒度特徵。


【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提供一種異形顆粒的粒度表徵方法，從而可以全面準確地表徵礦 物顆粒的粒度特徵。
[0007] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
[0008] 一種異形顆粒的粒度表徵方法，包括：
[0009] 確定異形顆粒的重心點,測量穿過所述重心的若千條直線中的每條直線旋轉預定 角度時掃過異形顆粒的面積，及異形顆粒的總面積；
[0010] 計算每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積與異形顆粒的總面積比值，作 為該條直線對應的面積比； ~ '
[0011] 確定所述若干條直線中的每條直線在所述異形顆粒中的有效長度作為該條直線 對應的粒度，並建立所述每條直線對應的粒度與所述面積比的對應關係；
[0012] 計算同一粒度對應的面積比總和，作為該粒級在異形顆粒中的含量比，獲得異形 顆粒中不同粒級的含量比。 ' y
[0013] 所述旋轉預定角度包括：
[0014] 以所述重心點為旋轉，將該條直線分別向順時針方向和逆時針方向旋轉預定角 度。 '
[0015] 所述若干條直線均勻分布於以所述重心點為中心的360度範圍中，且若干條直線 中的每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積的總和等於異形顆粒的總面積。
[0016] 所述若千條直線為1S條直線，且所述預定角度為5度。
[0017] 該方法還包括：
[0018] 當完成針對多個異形顆粒的測量並獲得各個異形顆粒中不同粒級的含量比後，則 將多個異形顆粒中的同一粒度對應的面積比進行加和處理，以作為該粒級在該多個異形顆 粒中的含量比。
[0019] 該方法還包括：
[0020] 當完成針對一個或多個異形顆粒的測量並獲得一個或多個異形顆粒中不同粒級 的含量比後，則將一個或多個異形顆粒中的同一粒度對應的面積比與通過其他方式測量獲 得的一個或多個非異形顆粒的測量結果中的同一粒度的佔比進行加和處理，以作為該粒級 在一個或多個異形顆粒及一個或多個非異形顆粒中的含量比。
[0021] 由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的技術方案可以在地 質選礦領域，增加工藝粒度統計的精確度，特別在通過粒度預測解離度模型方面與傳統粒 度統計方法相比有明顯的優越性，能夠更為準確地預測礦物的解離度，為指導工藝生產提 供重要信息。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本 領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他 附圖。
[0023] 圖1為線測法確定顆粒粒度特徵的示意圖；
[0024] 圖2為本發明實施例中確定異形顆粒粒度特徵的示意圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本 發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬於本發明的保護範圍。
[0026] 本發明實施例提供的一種異形顆粒的粒度表徵方法既能結合礦物形態又能多方 位地直觀反映顆粒粒度，從而可以為工藝生產過程中評價物料特性提供重要的指導。本發 明實施例可以廣泛應用於地質學、選礦學、化工、建材及冶金、生物學科等領域中。
[0027] 本發明實施例提供的一種異形顆粒的粒度表徵方法，其主要包括以下步驟：
[0028] 步驟1，確定異形顆粒的重心點，測量穿過所述重心的若干條直線中的每條直線旋 轉預定角度時掃過異形顆粒的面積，還需要測量異形顆粒的總面積；
[0029] 所述旋轉預定角度的方式可以包括：以所述重心點為旋轉，將每條直線分別向順 時針方向和逆時針方向旋轉預定角度；
[0030] 相應的若千條直線可以均勻分布於以所述重心點為中心的360度範圍中，且若干 條直線中的每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積的總和即為異形顆粒的總面積。
[0031] 步驟2,計算每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積與異形顆粒的總面積 比值，作為該條直線對應的面積比；
[0032] 步驟3,確定所述若干條直線中的每條直線在所述異形顆粒中的有效長度作為該 條直線對應的粒度（即粒級），並建立所述每條直線對應的粒度與所述面積比的對應關係； [0033] 所述的有效長度具體是指該條直線在穿過異形顆粒的過程中位於異形顆粒範圍 內的直線長度值；
[0034] 通過該步驟的處理可以確定異形顆粒中的不同粒度的佔比是多少，即將某條直線 的面積比作為該條直線對應的粒度在異形顆粒中的佔比，從而確定不同粒度在異形顆粒中 的佔比的多少。
[0035] 步驟4，計算同一粒度對應的面積比總和，作為該粒級在異形顆粒中的含量比，直 至各粒級對應的含量比計算完畢，獲得該異形顆粒中不同粒級的含量比。
[0036] 也就是說，根據步驟3的處理結果可以獲知每條直線對應的粒度與所述面積比的 對應關係，為了進一步統計異形顆粒中的同一粒度的總的佔比的多少，在該步驟4中還需 要將同一粒度對應的面積比進行加和處理，從而確定異形顆粒中不同粒級的含量比，完成 針對異形顆粒的表徵處理。
[0037] 進一步地，在通過上述過程完成針對一組多個異形顆粒的測量後，還可以將多個 異形顆粒中的同一粒度對應的面積比進行加和處理，以作為該粒級在該多個那個顆粒中的 佔比（即含量比）。
[0038] 或者，在通過上述過程完成針對一個或多個異形顆粒的測量並獲得一個或多個異 形顆粒中不同粒級的含量比後，還可以將該一個或多個異形顆粒中的同一粒度對應的面積 比與通過其他方式測量獲得的一個或多個物料顆粒（如非異形顆粒等）的測量結果中的同 一粒級的佔比進行加和處理，以作為該粒級在該一個或多個異形顆粒及一個或多個非異形 顆粒中的含量比。在該處理方式中，通過其他方式測量獲得的物料顆粒的測量結果可以但 不限於為通過傳統的線測法獲得的測量結果。
[0039]為便於理解，下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0040] 本發明實施例具體提供了一種從二維角度表徵異形顆粒的技術方案，從而為評價 工藝生產過程中包含異形顆粒的物料特性提供重要信息。
[0041] 具體地，假設任一異形顆粒如圖2所示，採用本發明實施例提供的一種異形顆粒 的粒度表徵方法對其粒度進行測量時，與常規的測線法只測一個方向的粒度值不同，本發 明實施例採用的是在二維平面上對異形顆粒〇-36〇°範圍內進行全方位測量的技術手段， 相應的處理方式具體可以包括以下處理過程：
[0042] (1)選取異形顆粒的重心，採用若干條穿過重心的直線，測量穿過所述重心的若干 條直線中的每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的截割面積，並計算該截割面積與異形 顆粒的總面積比值，以確定每條直線的粒度與所述面積比的對應關係；
[0043] 具體地，相應的建立對應關係的過程可以包括：
[0044] 首先，以此重心點每隔10°延伸出一條直線，在二維平面內即可延伸出18條直線 截穿礦物顆粒，所截過的長度（即該條直線在穿過異形顆粒的過程中位於異形顆粒範圍內 的直線長度）定義為該方向上的一個粒徑，而是這個顆粒就有18個粒徑，不同的粒徑表示 該異形顆粒包含的不冋粒度，並可用數組Ai [18] = {1^0、LJ、LJ......1^17}表不該異形顆 粒的粒度群；
[0045] 同時，以每條直徑為中線，重心為旋轉點，分別向順時針、逆時針各旋轉5。與礦物 顆粒（即異形顆粒）周邊構成一個封閉圖形，測量上述18條直線包含的每條直線旋轉構成 的封閉圖形的面積分別為：s'、 Sl 1、Sl3……Si 17 ;之後，再分別以每條直線旋轉構成的封閉 圖形的面積除以該異形顆粒的總面積31，且用數組BJ18] = {SiO/SpM/VsJ/V.·. Sl17/ SJ表示每個截割面積（即每條直線旋轉構成的封閉圖形的面積）所佔的比例。
[0046] 之後，獲得AJ18]與&[18]之間的映射關係，即每條直線的截割面積所佔的比 例（即面積比）都與每條直線的粒徑相對應，相應的對應關係為10 - hO/Sp LJ - Sll/ S!……· · Q17 - Sil7/Si，其中，截割面積所佔的比例越大，意味著其所對應的該條直線的粒 徑在某一粒級範圍內所佔的比例（即該粒度的佔比）也越大。
[0047] 在上述處理過程中，相應的異形顆粒的重心具體可以根據異形顆粒的形狀採用現 有技術中的異形重心定位計算方法確定。相應的截割面積和異形顆粒的總面積則可以通過 掃描分析的方式獲得。
[0048] (2)將與^ [18]對應的& [18]中的元素分別根據\ [18]中的各直線的粒徑記錄 在相應的粒級中，以獲得異形顆粒的嵌布粒度分布；
[0049] 具體地，相應的異形顆粒的嵌布粒度分布表（％)如下面表1所示：
[0050] 表 1
[0051]

【權利要求】
1. 一種異形顆粒的粒度表徵方法，其特徵在於，包括： 確定異形顆粒的重心點，測量穿過所述重心的若干條直線中的每條直線旋轉預定角度 時掃過異形顆粒的面積，及異形顆粒的總面積； 計算每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的面積與異形顆粒的總面積比值，作為該 條直線對應的面積比； 確定所述若干條直線中的每條直線在所述異形顆粒中的有效長度作為該條直線對應 的粒度，並建立所述每條直線對應的粒度與所述面積比的對應關係； 計算同一粒度對應的面積比總和，作為該粒級在異形顆粒中的含量比，獲得異形顆粒 中不同粒級的含量比。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述旋轉預定角度包括： 以所述重心點為旋轉，將該條直線分別向順時針方向和逆時針方向旋轉預定角度。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述若干條直線均勻分布於以所述重 心點為中心的360度範圍中，且若干條直線中的每條直線旋轉預定角度時掃過異形顆粒的 面積的總和等於異形顆粒的總面積。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述若干條直線為18條直線，且所述預定 角度為5度。
5. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，該方法還包括： 當完成針對多個異形顆粒的測量並獲得各個異形顆粒中不同粒級的含量比後，則將多 個異形顆粒中的同一粒度對應的面積比進行加和處理，以作為該粒級在該多個異形顆粒中 的含量比。
6. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，該方法還包括： 當完成針對一個或多個異形顆粒的測量並獲得一個或多個異形顆粒中不同粒級的含 量比後，則將一個或多個異形顆粒中的同一粒度對應的面積比與通過其他方式測量獲得的 一個或多個非異形顆粒的測量結果中的同一粒度的佔比進行加和處理，以作為該粒級在一 個或多個異形顆粒及一個或多個非異形顆粒中的含量比。
【文檔編號】G01N15/02GK104297111SQ201410602644
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】賈木欣, 周俊武, 徐寧, 趙建軍, 付強, 王俊平, 應平, 李鵬程, 王竹萌 申請人:北京礦冶研究總院