Los investigadores prueban el tamaño de las partículas con un analizador láser de tamaño de partículas después de una única clasificación de polvo de calcio pesado. Sorprendentemente, el tamaño de las partículas finas ha cambiado y el valor D100 ha aumentado. Después de una segunda clasificación, el valor D100 ha aumentado de nuevo, lo que ha provocado más confusión.
Inicialmente, se sospechó que otros polvos podrían haberse mezclado con el polvo de calcio. Sin embargo, después de descartar esta posibilidad, el problema persistió. Por lo tanto, centrémonos en el proceso de clasificación y los métodos de detección para entender por qué sucede esto.
A excepción de Contaminación:Enfoque en la clasificación y detección
Es poco probable que se mezcle con otros polvos, por lo que analizaremos el proceso de clasificación y los métodos de detección. A continuación, se incluye un análisis simple para aclarar las cosas.
Función del equipo de molienda y clasificador
El equipo de molienda El clasificador de polvo sopla partículas de polvo hacia el interior del clasificador mediante un flujo de aire ascendente. Este clasificador, o clasificador de flujo de aire, utiliza la fuerza centrífuga mecánica para acelerar las partículas de polvo en el flujo de aire. Las partículas más grandes son expulsadas hacia afuera, golpeando la pared de hierro y perdiendo energía cinética, lo que hace que vuelvan a caer. Mientras tanto, las partículas más pequeñas permanecen en el centro del flujo de aire y son transportadas al colector de polvo o a otras etapas de procesamiento posteriores.
Analizador de tamaño de partículas por láser
El analizador de tamaño de partículas láser prueba el tamaño de las partículas colocando partículas de polvo en fase diluida en una solución acuosa. El analizador utiliza fuentes de luz simples o duales de longitudes de onda específicas para inducir interferencia o difracción. Se basa en modelos como el EMI o Fraunhofer Para simular la interacción de la luz con las partículas, se calculan los datos estadísticos sobre el diámetro del volumen.
Modelo MIE:Se utiliza principalmente para tamaños de partículas a nivel nanométrico.
Modelo Fraunhofer (modelo F):Más adecuado para tamaños de partículas más grandes.
El principio detrás de estos modelos es complejo, pero cada modelo está adaptado a diferentes rangos de tamaño de partículas para nuestro análisis.
¿Por qué D100 sigue aumentando?
Cuando un polvo se somete a varias clasificaciones, puede resultar que el valor D100 (el tamaño de partícula en el que el 100% del material es menor) aumente con cada clasificación. Esto suele deberse a las siguientes razones:
- Redistribución de partículas:Después de cada clasificación, se pueden eliminar partículas más finas, dejando una mayor proporción de partículas más gruesas. El resultado es un cambio general en la distribución del tamaño de las partículas, lo que conduce a un aumento del valor D100.
- Eficiencia del clasificador:La eficiencia del clasificador puede variar, especialmente cuando se manipulan polvos con una amplia distribución de tamaño de partículas. Una clasificación inconsistente puede permitir que partículas más finas vuelvan a ingresar al sistema, lo que provoca cambios en los resultados del tamaño de partículas.
- Variabilidad del método de medición:Los métodos del analizador de tamaño de partículas láser, particularmente los modelos MIE y Fraunhofer, pueden introducir discrepancias en la medición dependiendo de la naturaleza de las partículas y la longitud de onda utilizada para la detección.
El papel de D97, D98 y D100 en el análisis del tamaño de partículas láser
En el campo del análisis del tamaño de partículas, gran parte de la atención tiende a centrarse en D97 o D98 valores, que representan los tamaños de partículas de corte superior. Si bien los investigadores rara vez discuten D100Sin embargo, si examina de cerca los resultados de las pruebas de los analizadores de tamaño de partículas láser, ya sea de Malvern, Bexter u otros instrumentos, notará que D97 y D100 Los valores pueden diferir significativamente. Esta diferencia, que suele estar en el rango de 0,02% a 0,04%, resalta las complejidades involucradas en la medición del tamaño de las partículas.
Entendiendo el valor
El D100 El valor representa el tamaño de partícula en el que 100% de la muestra es más pequeño. Si bien este valor puede parecer crucial, a menudo se ve eclipsado por el D97 y D98 mediciones, que se centran en el punto de corte superior. La discrepancia entre los valores D97 y D100 no se debe necesariamente a errores en el proceso de medición, sino más bien a la naturaleza indirecta de análisis del tamaño de partículas láser.
Analizador de tamaño de partículas por láser: método de detección indirecta
Los analizadores de tamaño de partículas láser, como los de Malvern o Bexter, utilizan interferencia o difracción modelos para estimar el tamaño de partículas de polvo. Estos analizadores aplican modelos matemáticos específicos, como el EMI o Fraunhofer modelo, para calcular el diámetro del volumen en función de las ondas de interferencia creadas cuando la luz interactúa con partículas de polvo.
Sin embargo, este proceso es indirecto—los modelos se basan en cálculos estadísticos en lugar de mediciones directas. Como resultado, pueden producirse imprecisiones, especialmente en la extremos del rango de tamaño de partícula, como los tamaños de partícula más pequeños (0%) y más grandes (100%). Esta naturaleza estadística significa que el análisis puede excluir estadísticamente ciertas partículas grandes, que podrían ser demasiado raras o demasiado grandes en relación con la longitud de onda de la luz.
Inexactitudes estadísticas en partículas grandes y pequeñas
La precisión de los analizadores de tamaño de partículas láser a menudo está limitada por la umbrales estadísticos establecido por los modelos. Cuando hay un Número pequeño En el caso de partículas muy finas, es posible que se pasen por alto debido a limitaciones de muestreo estadístico. Por el contrario, a medida que aumenta el número de partículas más gruesas, ingresan al conjunto de muestras y contribuyen a la distribución del tamaño de partícula observada. Esto conduce a D100 valores que están influenciados por estos umbrales estadísticos, que están inherentemente vinculados a los límites de reproducibilidad y detección del analizador.
Conclusión
Los analizadores de tamaño de partículas por láser proporcionan datos estadísticos valiosos a través de un método de medición indirecta. Ofrecen reproducibilidad dentro de ciertos rangos de tamaño de partículas y son muy útiles para guiar los procesos de producción y aplicación. El polvo consta de una amplia gama de tamaños de partículas y el análisis de estas partículas requiere comprender tanto los extremos finos como los gruesos. Los métodos de medición directa, como la microscopía electrónica, ofrecen un enfoque visual más preciso para la observación del tamaño de las partículas, pero a menudo requieren más recursos.
Para comprender las razones que se esconden detrás de las múltiples clasificaciones del polvo de calcio pesado y los cambios en el D100, es necesario tener en cuenta tanto el proceso de clasificación como las limitaciones de los métodos de detección. Los múltiples ciclos de clasificación y el comportamiento del clasificador, así como los modelos utilizados por el analizador láser de tamaño de partículas, influyen en los cambios observados en la distribución del tamaño de partículas. Al optimizar el proceso de clasificación y garantizar métodos de detección consistentes, se puede reducir el problema del aumento de los valores D100.