CN104297111B - 一种异形颗粒的粒度表征方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形颗粒的粒度表征方法，包括：确定异形颗粒的重心点，测量穿过所述重心的若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积，及异形颗粒的总面积；计算每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积与异形颗粒的总面积比值；确定每条直线在所述异形颗粒中的有效长度作为该条直线对应的粒度，并建立所述粒度与所述面积比的对应关系；计算同一粒度对应的面积比总和，作为该粒级在异形颗粒中的含量比，获得异形颗粒中不同粒级的含量比。本发明可以全面准确地表征矿物颗粒的粒度特征，为评价工艺生产过程中包含异形颗粒的物料特性提供重要信息。

Description

一种异形颗粒的粒度表征方法

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种异形颗粒的粒度表征方法。

背景技术

在地质学、选矿学、化工、建材及冶金、生物学科等领域中，物料颗粒的形状及粒度已成为揭示和解决学科某类问题的基础和依据。一般而言，粒度是对几何形态大小的度量，对于圆形颗粒，粒度的物理意义很明显就是圆形球粒的直径，而正方体颗粒则用棱长代表它粒度的大小，前几种形态的颗粒，在矿石中都不是多数，最常见的还是不规则形态的矿物颗粒，其总体上不具有特征长度，从而使得矿物颗粒三维空间尺寸的直接测量成为难题，目前的做法是通过对磨光面上颗粒截面二维特征参数值的观察去推测它的真实空间尺寸，在二维平面对这类矿物颗粒测量时，对其粒度表征的方法有很多，最主要的有feret粒度、Martin粒度、截面粒度、周长粒度等，但这些粒度表征方法通常都是通过换算而来，不能直观反映矿物的真实粒度。

目前对颗粒的直接测量方法主要是通过光学显微镜及电子显微镜对颗粒的尺寸进行测量，显微镜法既可以测量颗粒粒径大小，还可以对颗粒的表面相貌、颗粒形状(球形、方形、不规则状多边形、片状、柱状、针状、树枝状等)等有一定的了解，实际操作中借助光学显微镜或电子显微镜直接对颗粒样品进行测定。常用测定粒度的方法有面测法、线测法和点测法，其中应用最为普遍的是线测法，其原理是在光片(薄片)表面对某一待测矿物颗粒沿一定方向直线随机截取长度，具体操作如下：

在光片(薄片)上均匀布置几条等间距的定向测线，将显微镜视场调至第一根测线的某一端，随着视场在测线上的移动，目镜尺将会逐一的测量到测线上颗粒在目镜尺延长方向上的截距，如图1所示，并按其截距的长度将该颗粒计入“测量统计表”的相应栏中。待该光片(薄片)中的测线测试完后，接下来测量其它光片(薄片)，直到把所有光片全部测量完毕后，再进行矿物颗粒的粒度分布进行统计，将每一个粒级中的粒度值加和得到各粒级总量，再求取各粒级总量占所有粒级总量的百分比，即得到该目标矿物的粒度分布表。

线测法是通过目镜上的直线测微尺来截取目标矿物的长度，往往具有很大的随意性，特别是对于不规则颗粒，当截线通过矿物表面不同的位置时，所测得的粒度值也不一样，有时为短径，有时为长径，误差较大。故其所测粒度值很难具有代表性，即所测粒度值无法全面准确地表征矿物颗粒的粒度特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种异形颗粒的粒度表征方法，从而可以全面准确地表征矿物颗粒的粒度特征。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种异形颗粒的粒度表征方法，包括：

确定异形颗粒的重心点，测量穿过所述重心的若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积，及异形颗粒的总面积；

计算每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积与异形颗粒的总面积比值，作为该条直线对应的面积比；

确定所述若干条直线中的每条直线在所述异形颗粒中的有效长度作为该条直线对应的粒度，并建立所述每条直线对应的粒度与所述面积比的对应关系；

计算同一粒度对应的面积比总和，作为该粒级在异形颗粒中的含量比，获得异形颗粒中不同粒级的含量比。

所述旋转预定角度包括：

以所述重心点为旋转，将该条直线分别向顺时针方向和逆时针方向旋转预定角度。

所述若干条直线均匀分布于以所述重心点为中心的360度范围中，且若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积的总和等于异形颗粒的总面积。

所述若干条直线为18条直线，且所述预定角度为5度。

该方法还包括：

当完成针对多个异形颗粒的测量并获得各个异形颗粒中不同粒级的含量比后，则将多个异形颗粒中的同一粒度对应的面积比进行加和处理，以作为该粒级在该多个异形颗粒中的含量比。

该方法还包括：

当完成针对一个或多个异形颗粒的测量并获得一个或多个异形颗粒中不同粒级的含量比后，则将一个或多个异形颗粒中的同一粒度对应的面积比与通过其他方式测量获得的一个或多个非异形颗粒的测量结果中的同一粒度的占比进行加和处理，以作为该粒级在一个或多个异形颗粒及一个或多个非异形颗粒中的含量比。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的技术方案可以在地质选矿领域，增加工艺粒度统计的精确度，特别在通过粒度预测解离度模型方面与传统粒度统计方法相比有明显的优越性，能够更为准确地预测矿物的解离度，为指导工艺生产提供重要信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为线测法确定颗粒粒度特征的示意图；

图2为本发明实施例中确定异形颗粒粒度特征的示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供的一种异形颗粒的粒度表征方法既能结合矿物形态又能多方位地直观反映颗粒粒度，从而可以为工艺生产过程中评价物料特性提供重要的指导。本发明实施例可以广泛应用于地质学、选矿学、化工、建材及冶金、生物学科等领域中。

本发明实施例提供的一种异形颗粒的粒度表征方法，其主要包括以下步骤：

步骤1，确定异形颗粒的重心点，测量穿过所述重心的若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积，还需要测量异形颗粒的总面积；

所述旋转预定角度的方式可以包括：以所述重心点为旋转，将每条直线分别向顺时针方向和逆时针方向旋转预定角度；

相应的若干条直线可以均匀分布于以所述重心点为中心的360度范围中，且若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积的总和即为异形颗粒的总面积。

步骤2，计算每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积与异形颗粒的总面积比值，作为该条直线对应的面积比；

步骤3，确定所述若干条直线中的每条直线在所述异形颗粒中的有效长度作为该条直线对应的粒度(即粒级)，并建立所述每条直线对应的粒度与所述面积比的对应关系；

所述的有效长度具体是指该条直线在穿过异形颗粒的过程中位于异形颗粒范围内的直线长度值；

通过该步骤的处理可以确定异形颗粒中的不同粒度的占比是多少，即将某条直线的面积比作为该条直线对应的粒度在异形颗粒中的占比，从而确定不同粒度在异形颗粒中的占比的多少。

步骤4，计算同一粒度对应的面积比总和，作为该粒级在异形颗粒中的含量比，直至各粒级对应的含量比计算完毕，获得该异形颗粒中不同粒级的含量比。

也就是说，根据步骤3的处理结果可以获知每条直线对应的粒度与所述面积比的对应关系，为了进一步统计异形颗粒中的同一粒度的总的占比的多少，在该步骤4中还需要将同一粒度对应的面积比进行加和处理，从而确定异形颗粒中不同粒级的含量比，完成针对异形颗粒的表征处理。

进一步地，在通过上述过程完成针对一组多个异形颗粒的测量后，还可以将多个异形颗粒中的同一粒度对应的面积比进行加和处理，以作为该粒级在该多个那个颗粒中的占比(即含量比)。

或者，在通过上述过程完成针对一个或多个异形颗粒的测量并获得一个或多个异形颗粒中不同粒级的含量比后，还可以将该一个或多个异形颗粒中的同一粒度对应的面积比与通过其他方式测量获得的一个或多个物料颗粒(如非异形颗粒等)的测量结果中的同一粒级的占比进行加和处理，以作为该粒级在该一个或多个异形颗粒及一个或多个非异形颗粒中的含量比。在该处理方式中，通过其他方式测量获得的物料颗粒的测量结果可以但不限于为通过传统的线测法获得的测量结果。

为便于理解，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明实施例具体提供了一种从二维角度表征异形颗粒的技术方案，从而为评价工艺生产过程中包含异形颗粒的物料特性提供重要信息。

具体地，假设任一异形颗粒如图2所示，采用本发明实施例提供的一种异形颗粒的粒度表征方法对其粒度进行测量时，与常规的测线法只测一个方向的粒度值不同，本发明实施例采用的是在二维平面上对异形颗粒0-360°范围内进行全方位测量的技术手段，相应的处理方式具体可以包括以下处理过程：

(1)选取异形颗粒的重心，采用若干条穿过重心的直线，测量穿过所述重心的若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的截割面积，并计算该截割面积与异形颗粒的总面积比值，以确定每条直线的粒度与所述面积比的对应关系；

具体地，相应的建立对应关系的过程可以包括：

首先，以此重心点每隔10°延伸出一条直线，在二维平面内即可延伸出18条直线截穿矿物颗粒，所截过的长度(即该条直线在穿过异形颗粒的过程中位于异形颗粒范围内的直线长度)定义为该方向上的一个粒径，而是这个颗粒就有18个粒径，不同的粒径表示该异形颗粒包含的不同粒度，并可用数组A₁[18]＝{L₁0、L₁1、L₁2……L₁17}表示该异形颗粒的粒度群；

同时，以每条直径为中线，重心为旋转点，分别向顺时针、逆时针各旋转5°与矿物颗粒(即异形颗粒)周边构成一个封闭图形，测量上述18条直线包含的每条直线旋转构成的封闭图形的面积分别为：s₁0、s₁1、s₁3……s₁17；之后，再分别以每条直线旋转构成的封闭图形的面积除以该异形颗粒的总面积S₁，且用数组B₁[18]＝{s₁0/S₁、s₁1/S₁、s₁2/S₁….s₁17/S₁}表示每个截割面积(即每条直线旋转构成的封闭图形的面积)所占的比例。

之后，获得A₁[18]与B₁[18]之间的映射关系，即每条直线的截割面积所占的比例(即面积比)都与每条直线的粒径相对应，相应的对应关系为：L₁0→s₁0/S₁,L₁1→s₁1/S₁……..L₁17→s₁17/S₁，其中，截割面积所占的比例越大，意味着其所对应的该条直线的粒径在某一粒级范围内所占的比例(即该粒度的占比)也越大。

在上述处理过程中，相应的异形颗粒的重心具体可以根据异形颗粒的形状采用现有技术中的异形重心定位计算方法确定。相应的截割面积和异形颗粒的总面积则可以通过扫描分析的方式获得。

(2)将与A₁[18]对应的B₁[18]中的元素分别根据A₁[18]中的各直线的粒径记录在相应的粒级中，以获得异形颗粒的嵌布粒度分布；

具体地，相应的异形颗粒的嵌布粒度分布表(％)如下面表1所示：

表1

依此类推，当测第n个异形颗粒时，则将与A_n[18]对应的B_n[18]中的元素同样根据A_n[18]中的各直线的粒径分别记录在相应的粒级中。

(3)对每个粒级中的B[18](即B₁[18]至B_n[18]共n个数组)中的元素分别进行加和得到各粒级总量(即加和各粒级的所有面积比)，再求取各粒级总量占所有粒级总量(即为B₁[18]至B_n[18]共n个数组中的所有面积比的加和结果)的百分比，即得到该目标矿物的粒度分布表，在某一粒级中，面积比的加和越大，也就表示物料颗粒在该粒级范围内越集中。

通过上述处理过程，可以为异形颗粒的粒度表征提供一种较佳的实现方案，即密切结合异形颗粒形貌，从二维角度(0-360°)全面直观地表征颗粒粒度，将一个粒度值变换成一个数组，将一个方向上的粒径变换成18个方向上的粒径，统计粒度分布时用的是面积，而不是传统的线段，维数增加，从而可以有效提高统计的准确性。

本发明实施例的实现可以在地质选矿领域，增加工艺粒度统计的精确度，特别在通过粒度预测解离度模型方面与传统粒度统计方法相比有明显的优越性，能够更为准确地预测矿物的解离度，为指导工艺生产提供重要信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种异形颗粒的粒度表征方法，其特征在于，包括：

确定异形颗粒的重心点，测量穿过所述重心的若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积，及异形颗粒的总面积；

计算每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积与异形颗粒的总面积比值，作为该条直线对应的面积比；

确定所述若干条直线中的每条直线在所述异形颗粒中的有效长度作为该条直线对应的粒度，并建立所述每条直线对应的粒度与所述面积比的对应关系；

计算同一粒度对应的面积比总和，作为该粒级在异形颗粒中的含量比，获得异形颗粒中不同粒级的含量比。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋转预定角度包括：

以所述重心点为旋转中心，将该条直线分别向顺时针方向和逆时针方向旋转预定角度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述若干条直线均匀分布于以所述重心点为中心的360度范围中，且若干条直线中的每条直线旋转预定角度时扫过异形颗粒的面积的总和等于异形颗粒的总面积。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若干条直线为18条直线，且所述预定角度为5度。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当完成针对多个异形颗粒的测量并获得各个异形颗粒中不同粒级的含量比后，则将多个异形颗粒中的同一粒度对应的面积比进行加和处理，以作为该粒级在该多个异形颗粒中的含量比。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当完成针对一个或多个异形颗粒的测量并获得一个或多个异形颗粒中不同粒级的含量比后，则将一个或多个异形颗粒中的同一粒度对应的面积比与通过其他方式测量获得的一个或多个非异形颗粒的测量结果中的同一粒度的占比进行加和处理，以作为该粒级在一个或多个异形颗粒与一个或多个非异形颗粒之和中的含量比。