Definizione della dimensione delle particelle: spiegazione del significato, della misurazione e della distribuzione

Definizione della dimensione delle particelle: la dimensione lineare misurata di una singola particella, solitamente espressa come diametro equivalente perché le particelle reali raramente sono sfere perfette. In una polvere, impasto liquido, polvere o materiale granulare, la dimensione delle particelle non è un singolo numero fisso per l'intero campione. È una proprietà definita dal principio di misurazione, dall'ipotesi di forma e dal parametro statistico riportato, come D10, D50 o D90.

Questo è il motivo per cui due laboratori possono seguire le buone pratiche e comunque riportare dimensioni delle particelle diverse per lo stesso materiale. Si può utilizzare l'analisi al setaccio, un'altra diffrazione laser e una terza analisi dell'immagine. Ciascun metodo interagisce con la particella in modo diverso. Una definizione utile della dimensione delle particelle risponde quindi a tre domande: cosa viene misurato, come viene calcolato il diametro equivalente e quale parte della distribuzione viene citata.

Cosa significa effettivamente la dimensione delle particelle

Per una sfera perfetta, la dimensione delle particelle è semplicemente il suo diametro. Per le particelle reali, che possono essere spigolose, scagliose, fibrose, porose o agglomerate, la dimensione delle particelle deve essere definita attraverso un diametro equivalente. Si tratta di un diametro calcolato che fornisce la stessa risposta della particella reale in base al principio di misurazione scelto.

• Diametro equivalente in volume: il diametro di una sfera con lo stesso volume della particella.
• Diametro equivalente alla superficie: il diametro di una sfera con la stessa superficie.
• Diametro del setaccio: la larghezza dell'apertura quadrata più piccola attraverso la quale una particella può passare.
• Diametro idrodinamico: il diametro di una sfera con lo stesso comportamento di movimento in un fluido.
• Diametro del furetto: la distanza tra due tangenti parallele su un'immagine particellare proiettata.

Quando un fornitore dichiara una dimensione delle particelle, chiedi se è basata sul volume o sul numero. La stessa polvere può mostrare un D50 molto diverso quando poche particelle grandi dominano il volume mentre miliardi di particelle fini dominano il numero.

Perché la distribuzione delle dimensioni delle particelle è più importante di un singolo numero

Nessuna polvere industriale contiene particelle di una sola dimensione. Un campione contiene un intervallo e tale intervallo è descritto da una distribuzione delle dimensioni delle particelle. Le metriche di reporting più comuni sono D10, D50, D90 e intervallo. D50 è la mediana, non la media aritmetica, e di per sé non dice nulla sulle code grossolane o fini.

Ad esempio, due polveri possono avere entrambe una D50 di 12 micrometri. Se uno ha una D90 di 25 micrometri e l'altro ha una D90 di 55 micrometri, si comporteranno diversamente in termini di reattività, impaccamento, resistenza, usura e generazione di polvere.

Come viene misurata la dimensione delle particelle

La dimensione delle particelle non viene misurata direttamente nella maggior parte degli strumenti moderni. Si deduce da un segnale fisico e quel segnale dipende dal metodo. Questo è il motivo per cui la dichiarazione del metodo fa parte della definizione.

• Analisi al setaccio: separa le particelle in base alla dimensione dell'apertura e riporta una frazione dimensionale basata sulla massa.
• Diffrazione laser: calcola la dimensione dall'intensità angolare della luce diffusa, solitamente come distribuzione del volume.
• Diffusione dinamica della luce: deriva la dimensione idrodinamica dal moto browniano, principalmente per materiali sub-micronici e nano.
• Analisi dinamica dell'immagine: misura le immagini delle singole particelle e può riportare la forma e le dimensioni.
• Sedimentazione: utilizza la velocità di sedimentazione e la legge di Stokes per stimare le dimensioni.
• Zona di rilevamento elettrico: conta le particelle in base alle variazioni della resistenza elettrica mentre passano attraverso un'apertura.

I risultati sono comparabili solo quando il metodo, la dispersione, il diametro equivalente e la base di distribuzione corrispondono. Non ci si dovrebbe aspettare che un D50 derivante dall'analisi al setaccio equivalga a un D50 dalla diffrazione laser.

Regole chiave di reporting che impediscono la confusione

Distribuzione del volume rispetto al numero

Una distribuzione volumetrica attribuisce più peso alle particelle grandi, mentre una distribuzione numerica attribuisce più peso alle particelle piccole. Per lo stesso campione, il D50 basato sui numeri può essere molto più piccolo del D50 basato sul volume.

Dispersione umida rispetto a quella secca

La dispersione modifica la dimensione misurata. La dispersione secca può rompere gli agglomerati deboli, mentre la dispersione umida può rigonfiare o dissolvere alcuni materiali. Dovrebbero essere sempre riportati il ​​mezzo di dispersione e l'energia.

Dichiarazione del metodo

Una definizione completa della dimensione delle particelle dovrebbe includere il principio dello strumento, il diametro equivalente, il tipo di distribuzione, la procedura di dispersione e qualsiasi fase di preparazione del campione. Senza questi dettagli, un numero è difficile da riprodurre.

Dalla definizione al controllo del processo: macinazione, classificazione e qualità

Nella produzione, la definizione della dimensione delle particelle non è accademica. Stabilisce obiettivi per mulini, classificatori, vagli e collettori di polveri. Se l'obiettivo è un D90 inferiore a un certo limite, il circuito deve rimuovere in modo affidabile le particelle grossolane. Se l'obiettivo è un intervallo ristretto, l'efficienza della classificazione diventa importante quanto l'energia di macinazione.

Jiangsu JND Environmental & Energy Technology Co., Ltd. opera nel settore delle apparecchiature per la macinazione e la classificazione delle polveri dal 2002, servendo settori quali energia, chimica, cemento e acciaio. Un classificatore dinamico delle polveri viene spesso utilizzato quando il processo richiede dimensioni di taglio regolabili e un controllo stabile del prodotto fine.

Classificatore dinamico di polveri serie MX per mulini a carbone La dimensione di taglio regolabile e il controllo stabile del prodotto fine rendono questo classificatore dinamico rilevante laddove i circuiti di macinazione richiedono una separazione flessibile e una maggiore potenza del sistema. Visualizza il prodotto →

Definizioni delle dimensioni delle particelle ultrafini e scelte delle apparecchiature

Al di sotto di circa 10 micrometri, le definizioni delle dimensioni delle particelle diventano più sensibili all'agglomerazione, alle forze superficiali e al metodo di misurazione. I prodotti ultrafini possono richiedere sia una dimensione superiore stretta che una mediana controllata. In questi casi sono comuni i circuiti di classificazione ad aria e di jet milling perché riescono a coniugare la riduzione dimensionale con una separazione precisa.

Per le polveri ultrafini, il classificatore di polveri ultrafini JSP è progettato per supportare punti di taglio fini e una classificazione coerente del prodotto. La scelta corretta dipende dal D50, D90 target, dalle proprietà del feed e dalla produttività richiesta.

Classificatore di polveri ultrafini JSP per la classificazione di precisione La classificazione a doppia unità e doppia gabbia supporta punti di taglio fini e una classificazione coerente per le polveri ultrafini nei circuiti di macinazione del cemento e industriali. Visualizza il prodotto →

Dove vengono utilizzate le definizioni delle dimensioni delle particelle nell'industria

• Lavorazione del cemento e dei minerali: controlla la reattività, lo sviluppo della forza e l'efficienza della macinazione.
• Generazione di energia: influisce sulla macinazione del carbone, sulla combustione e sulla gestione delle ceneri volanti.
• Verniciatura chimica e a polvere: influenza la fluidità, la polimerizzazione, la brillantezza e la stabilità della dispersione.
• Acciaio e metallurgia: riguarda la preparazione delle materie prime, il controllo delle polveri e le prestazioni degli additivi.
• Sabbia e aggregato: determina la classificazione, l'imballaggio e la qualità del prodotto a valle.

In ogni caso, la definizione deve collegarsi all'obiettivo del processo. Una specifica che dice solo "polvere fine" non è una definizione della dimensione delle particelle.

Malintesi comuni sulla dimensione delle particelle

• La dimensione delle particelle non è dispersione. La dispersione descrive quanto bene le particelle sono separate, non quanto sono grandi.
• D50 non è un diametro medio. È la mediana di una distribuzione scelta.
• Più piccolo non è sempre migliore. Le polveri molto fini possono aumentare la polvere, il costo energetico e la difficoltà di manipolazione.
• Un metodo non è universale. La setacciatura, la diffrazione laser e l'imaging rispondono a diverse domande fisiche.
• L’ampiezza della distribuzione è importante. Un intervallo ristretto spesso predice un comportamento più stabile rispetto a un solo D50 basso.

Una lista di controllo pratica per definire la dimensione delle particelle in un progetto

1. Indicare lo scopo: controllo qualità, progettazione dell'attrezzatura, specifiche di vendita o ricerca.
2. Selezionare il diametro equivalente e il metodo di misurazione che corrispondono al comportamento del processo.
3. Specificare le metriche di distribuzione, ad esempio D10, D50, D90 e intervallo.
4. Concordare la dispersione, la preparazione del campione e la base di reporting.
5. Verificare la definizione rispetto alle prestazioni effettive del mulino, del classificatore o del depolveratore.

Questa lista di controllo previene un errore comune: un numero preciso che non descrive il materiale nel processo reale.

Come JND supporta il controllo delle dimensioni delle particelle

L'ambito dei prodotti JND copre la classificazione, la preparazione di polveri ultrafini, la polverizzazione, l'essiccazione, la rimozione della polvere e le apparecchiature per la desolforazione e la denitrificazione dei gas di scarico. L'azienda opera secondo i sistemi di gestione ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001 ed è stata riconosciuta come impresa high-tech nazionale. Questo background ingegneristico aiuta i team a passare dalla definizione delle dimensioni delle particelle alla selezione pratica delle attrezzature.

Per la sminuzzamento e la macinazione fine, un mulino vibrante può far parte di un circuito dove la riduzione dimensionale e la classificazione a valle devono lavorare insieme. Puoi rivedere il principio di funzionamento del mulino vibrante per uno sguardo più da vicino al comportamento di queste apparecchiature nell'uso industriale.

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Una definizione affidabile della dimensione delle particelle è un contratto di misurazione: indica il diametro equivalente, la base di distribuzione, il metodo e il significato del processo previsto. Quando questi dettagli sono chiari, i team possono confrontare le polveri, definire le specifiche e selezionare le apparecchiature di fresatura o classificazione in tutta sicurezza.

Se stai definendo un obiettivo di dimensione delle particelle per un progetto relativo a polveri, cemento, prodotti chimici o ambientale, contatta il nostro team per discutere il materiale, la distribuzione degli obiettivi e il percorso dell'attrezzatura.