Ситовый анализ: практическое руководство по определению размера частиц.

Ситовый анализ — это практический метод определения гранулометрического состава порошков, гранул и других твердых материалов.

Перед применением метода полезно понять цель ситового анализа в контроле качества и принятии решений по технологическим процессам. Для анализа, специфичного для песка, в нашем руководстве по выбору размеров ячеек для образцов песка объясняется взаимосвязь между размером ячейки, миллиметрами и микронами.

Метод прост: взвесьте репрезентативную пробу, пропустите ее через серию испытательных сит с постепенно уменьшающимися отверстиями, а затем взвесьте материал, оставшийся на каждом сите. На основе этих измерений можно рассчитать процент оставшегося материала, суммарный процент оставшегося материала и процент материала, прошедшего через каждое сито с размером ячейки.

Принцип прост. Однако получить достоверные результаты не всегда так просто. Подготовка образца, выбор сита, загрузка, время испытания, влажность и засорение отверстий — всё это может повлиять на результат. И когда данные ситового анализа используются для выбора промышленной сортировочной машины, размер частиц — это лишь одна из составляющих картины.

В данном руководстве подробно описан весь процесс, от базовой процедуры ситового анализа и расчетов до интерпретации результатов для практического применения в области просеивания.

Что такое ситовый анализ?

Ситовый анализ — это метод, используемый для определения гранулометрического состава материала путем разделения частиц с помощью сит с известными размерами отверстий.

Типичный тест проводится с использованием нескольких сит, расположенных вертикально друг над другом. Сито с самым большим отверстием помещается сверху. Под ним устанавливаются сита с постепенно уменьшающимися размерами, а внизу — поддон для сбора осадка. В процессе просеивания более мелкие частицы проходят через отверстия, а более крупные задерживаются. После теста материал на каждом сите взвешивается.

Результат показывает, как исходный образец распределен по различным диапазонам размеров частиц.

Например, если материал проходит через сито с размером ячейки 1 мм, но остается на сите с размером ячейки 500 мкм, то эта фракция находится приблизительно между размерами отверстий этих двух сит.

Благодаря этому ситовый анализ полезен для проверки соответствия порошкообразного или гранулированного материала заданным параметрам размера частиц.

Почему ситовый анализ важен?

В производстве ситовый анализ обычно используется для:

• проверять поступающее сырье;
• сравнить разные производственные партии;
• контролировать результаты дробления или измельчения;
• выявить чрезмерное количество мелких или крупных частиц;
• проверить спецификацию размера частиц;
• оценить эффективность процесса скрининга;
• Перед выбором оборудования необходимо предоставить информацию о размере частиц.

Вместо того чтобы описывать материал просто как «мелкий» или «крупный», можно определить, какой процент образца находится выше или ниже определенных размеров ячеек сита.

Как работает ситовый анализ?

Основной принцип заключается в физическом разделении по размеру частиц.

Типичная конструкция сита выглядит следующим образом:

Образец помещают на верхнее сито, и стопка подвергается контролируемому просеиванию. Частицы, достаточно мелкие, чтобы пройти через отверстие, перемещаются на следующее сито. Частицы, которые не могут пройти, остаются на этом сите. После достаточного просеивания каждая оставшаяся фракция взвешивается отдельно.

Полученные данные затем используются для расчета распределения частиц по размерам.

Оборудование, необходимое для ситового анализа.

Для проведения базового ситового анализа обычно требуется следующее оборудование:

Для проведения разовых или простых испытаний сита можно встряхивать вручную, если это позволяет применимый метод испытания. Для рутинных испытаний механический вибрационный ситовый шейкер может уменьшить расхождения, вызванные использованием операторами различных движений встряхивания или условий испытания. Однако само по себе оборудование не гарантирует точного результата. Отбор проб и процедура испытания имеют не меньшее значение.

Процедура ситового анализа: пошаговая инструкция

Точная процедура должна соответствовать применимому стандарту на материалы, методу испытаний или вашей внутренней процедуре контроля качества.

Общий метод анализа методом сухого сита можно понять, изучив следующие этапы.

Шаг 1: Получите репрезентативную выборку

Начните с образца, который действительно представляет материал, который вы хотите оценить.

Это легко упустить из виду. Порошки и гранулы могут разделяться во время транспортировки и хранения. Более крупные и более мелкие частицы могут не оставаться равномерно распределенными по всему контейнеру. Поэтому отбор материала только с поверхности может дать результат, отличный от анализа всей партии.

При необходимости перед началом анализа следует использовать соответствующий метод отбора проб и уменьшения объема выборки.

Шаг 2: Проверка состояния материала.

Перед просеиванием осмотрите образец.

• Сухое и свободно текущее?
• Мелкие частицы слипаются?
• Видны ли скопления?

Влага и агломерация могут препятствовать прохождению отдельных частиц через отверстия, через которые они обычно проходят.

Поэтому некоторые методы испытаний требуют сушки или другой подготовки образцов перед ситовым анализом. Следуйте процедуре, указанной для исследуемого материала, а не применяйте один и тот же метод подготовки ко всем образцам.

Шаг 3: Выберите сита для испытаний.

Выберите сита с отверстиями, охватывающими необходимый диапазон размеров частиц. Разместите сито с самым большим отверстием сверху, а остальные сита расположите в порядке убывания размера отверстий. Поддон поместите снизу.

Цель состоит в том, чтобы не использовать как можно больше сит. Эффективная серия сит должна разделять образец на фракции с значимым размером частиц.

Шаг 4: Взвесьте исходный образец

Перед просеиванием измерьте и запишите массу образца.

• Например:
  • Начальная масса образца = 500 г

Это значение будет использовано позже для расчета процента сдавших экзамены и процента успешно прошедших обучение.

Шаг 5: Загрузите стопку сит.

Поместите образец на верхнее сито и закройте крышкой. Избегайте чрезмерного количества материала на сите. Когда слой материала становится слишком толстым, у частиц меньше возможностей достичь поверхности сита. Это может замедлить разделение и повлиять на конечный результат.

При необходимости разделите большой образец на подходящие части для анализа в соответствии с применимой процедурой.

Шаг 6: Проведите ситовый тест.

Установите стопку на вибросито и проведите испытание в соответствии с требуемой процедурой.

Оптимальное время тестирования зависит от таких факторов, как:

• размер частиц;
• форма частиц;
• свойства материала;
• отверстие сита;
• количество образцов;
• применимый стандарт испытаний.

Больше времени не всегда означает лучшее качество. Некоторые хрупкие материалы могут разрушаться под воздействием длительного механического воздействия, изменяя измеряемое распределение частиц по размерам.

Шаг 7: Взвесьте каждую оставшуюся фракцию

После проведения анализа аккуратно извлеките сита по одному. Соберите и взвесьте материал, оставшийся на каждом сите и в поддоне. Запишите все значения. Наконец, сравните общую полученную массу с исходной массой образца.

Существенное расхождение требует расследования. Материал мог быть утерян во время транспортировки, остаться в оборудовании или быть неправильно взвешен.

Если у вас возникнут вопросы по использованию продукта, пожалуйста, свяжитесь с нами в Sanyuantang . Наши технические специалисты помогут вам разобраться во всех нюансах.

Расчет ситового анализа

После определения массы удерживаемых частиц расчет для ситового анализа становится относительно простым.

Три значения обычно полезны:

• Процент сохраненных средств
• Накопленный процент сохраненных средств
• Процент сдавших экзамен

Процент удержания

Использование:

Процент оставшегося материала = (Масса, оставшаяся на сите ÷ Начальная масса образца) × 100

Предполагать:

• Исходный образец = 500 г
• Материал, оставшийся на сите с размером ячейки 1.00 мм = 75 г

Тогда:

(75 ÷ 500) х 100 = 15%

Таким образом, на этом сите осталось 15% исходного образца.

Накопленный процент сохраненных средств

Суммарный процент задержанного материала представляет собой сумму процента материала, задержанного на конкретном сите и на всех более крупных ситах, расположенных выше него.

Например, если:

• 5% сохраняется при толщине 2.00 мм.
• 15% сохраняется при толщине 1.00 мм.

Тогда суммарный процент сохранившейся толщины 1.00 мм составит:

5% + 15% = 20%

Процент сдавших экзамен

Процент успешно сдавших экзамен рассчитывается следующим образом:

Процент успешно сдавших экзамен = 100 − Суммарный процент оставшихся студентов

Если суммарно удерживаемая прибыль составляет 20%, то:

Процент сдавших экзамен = 100 − 20 = 80%

Таким образом, 80% образца проходит через отверстие сита.

Пример ситового анализа

Вот простой пример с использованием гипотетического образца массой 500 г.

Приведенные ниже значения приведены только для наглядной демонстрации расчетов.

Что это говорит нам?

На сите с размером ячейки 500 мкм суммарное удержание составляет 50%. Следовательно, 50% образца в данном примере проходит через отверстие 500 мкм.

При толщине среза 1.00 мм проходит 80% испытаний.

Если в технической спецификации требуется, чтобы не менее 90% материала проходило через фильтр с размером пор 1.00 мм, то этот гипотетический образец не будет соответствовать этому требованию.

Именно поэтому процент успешно прошедших тест зачастую более полезен, чем анализ только остаточного веса.

Как интерпретировать результаты ситового анализа

Таблица ситового анализа описывает распределение частиц, а не указывает только один размер частиц.

Предположим, в технической спецификации указано:

Минимальный процент прохождения через сито 95% составляет 2.00 мм.

Вы можете напрямую сравнить процент прохождения через фильтр с толщиной стенки 2.00 мм с этим требованием.

Или в технической спецификации может быть указано:

Максимально 10% сохраняется при толщине слоя выше 1.00 мм.

В этом случае для проверки материала на соответствие предельному значению можно использовать метод кумулятивного удержания.

Анализ распределения частиц по размерам также может помочь производственным группам понять, что происходит на предыдущих этапах процесса.

Например, увеличение количества крупнозернистого материала может указывать на изменение условий измельчения, дробления или других технологических процессов. Увеличение количества мелких фракций может указывать на другую проблему.

Результаты просеивания показывают, что изменилось в распределении частиц по размерам. Для определения причин этих изменений необходимо знание самого процесса.

Анализ методом сухого сита против анализа методом влажного сита

Не все материалы следует тестировать совершенно одинаково.

Анализ методом сухого сита

Сухой ситовый анализ подходит для многих сыпучих порошков и гранулированных материалов, которые могут разделяться без использования жидкости. Он прост в применении и позволяет легко извлекать удерживаемые фракции.

Анализ методом мокрого сита

При сухом просеивании некоторые мелкие частицы склонны к агломерации или прилипанию к более крупным частицам. В тех случаях, когда это позволяет применимый метод испытания, при влажном просеивании используется подходящая жидкость, которая помогает диспергировать материал и перемещать мелкие частицы через отверстия сита. Жидкость должна быть совместима с образцом, ситом и требованиями к испытанию.

Не следует выбирать метод мокрого просеивания только потому, что сухое просеивание кажется медленным. Метод должен соответствовать материалу и применимой процедуре испытаний.

Стандарты ситового анализа

В процессе контроля качества само сито является частью измерительной системы.

Двумя наиболее часто используемыми стандартами являются ASTM E11 и ISO 3310-1.

• Стандарт ASTM E11 устанавливает требования к тканым проволочным ситам для испытаний, а также к конструкции и изготовлению испытательных сит, используемых для классификации материалов по размеру частиц.
• Стандарт ISO 3310-1 устанавливает технические требования и методы испытаний для испытательных сит, изготовленных из металлической проволочной сетки.

Эти стандарты в первую очередь определяют требования к испытательным ситам. Их не следует путать с полной процедурой испытаний для каждого материала. Правильный метод ситового анализа может зависеть от тестируемого продукта или отрасли. Например, для заполнителей, порошков и других материалов могут существовать свои собственные стандарты отбора проб, подготовки и испытаний.

Перед разработкой официальной процедуры испытаний всегда проверяйте, какой стандарт применим к вашему материалу.

Распространенные ошибки, влияющие на результаты ситового анализа.

Ситовый анализ достаточно прост, поэтому мелкие детали иногда упускаются из виду. А ведь эти детали могут иметь значение.

Перегрузка сита

Избыток материала образует толстый слой на сетке. Частицы могут неэффективно достигать отверстий, что приводит к неполному разделению.

Некачественная выборка

Даже идеальное просеивание не может исправить образец, который не соответствует исходному материалу. Для сыпучих материалов отбор проб часто является одним из крупнейших потенциальных источников ошибок.

Влага и агломерация

Мелкие частицы могут слипаться и вести себя как более крупные. В этом случае измеренное распределение может казаться более крупным, чем фактическое распределение отдельных частиц.

Заблокированные отверстия

Частицы могут застревать в сетке и уменьшать доступную площадь открытых ячеек. Это особенно заметно в случае частиц, размер которых близок к размеру отверстия сита, или материалов, которые склонны к прилипанию.

Поврежденные испытательные сита

Изношенные, деформированные или поврежденные отверстия могут изменить состав частиц, проходящих через них. Поэтому контрольные сита следует осматривать и обслуживать в соответствии с применимой процедурой контроля качества.

Несогласованные условия тестирования

Изменение времени анализа, количества образцов, размера сита или условий встряхивания между образцами затрудняет сравнение. При использовании ситового анализа для рутинного контроля качества важна стабильность результатов.

Ситовый анализ против других методов анализа размера частиц

Ситовый анализ полезен, но это не единственный метод измерения размера частиц.

Эти методы не обязательно дают напрямую взаимозаменяемые результаты, поскольку они измеряют размер частиц разными способами.

Выберите метод в зависимости от материала, требуемого диапазона размеров, технических характеристик и цели испытания.

От ситового анализа до промышленного просеивания

Именно здесь необходимо четко разграничить лабораторные испытания и производственный контроль.

Ситовый анализ измеряет распределение частиц по размерам. Промышленный вибрационный грохот разделяет материал в процессе производства.

Эти два процесса связаны, но они не идентичны.

Предположим, ситовый анализ показывает, что порошок необходимо разделить на фракции с размером частиц 500 мкм.

Это не означает, что знания параметра «500 мкм» достаточно для выбора производственного оборудования.

Для промышленного скрининга компании Sanyuantang обычно требуется дополнительная информация о заявке, такая как:

Рассмотрим два материала, которые требуют разделения с размером частиц 500 мкм.

• Материал А может содержать не более 5% частиц размером более 500 мкм.
• Материал B может содержать 40% частиц размером более 500 мкм.

Номинальный размер разделения одинаков, но функция просеивания явно отличается.

Именно поэтому компания Sanyuantang не рекомендует использовать промышленный вибрационный грохот, основываясь только на размере ячеек. Распределение частиц по размерам является полезным параметром, но его следует учитывать в совокупности с фактической производительностью и свойствами материала.

Для лабораторного определения гранулометрического состава можно использовать ситовый шейкер с набором стандартных испытательных сит . Для непрерывного или высокопроизводительного производства оборудование для просеивания следует выбирать в соответствии с фактическими условиями процесса.

Часто задаваемые вопросы о ситовом анализе

Что такое ситовый анализ?

Ситовый анализ — это метод определения размера частиц, при котором образец разделяется с помощью тестовых сит с известными размерами отверстий. Измеряется масса частиц, оставшихся на каждом сите, и переводится в проценты для описания распределения частиц по размерам.

Как проводится ситовый анализ?

Подготовьте репрезентативную пробу, взвесьте ее, расположите подходящие сита от самых крупных до самых мелких, поместите пробу на верхнее сито, выполните указанную процедуру просеивания, затем взвесьте каждую оставшуюся фракцию и рассчитайте результаты.

Как рассчитать процент удержанных средств?

Разделите массу, оставшуюся на конкретном сите, на исходную массу образца и умножьте на 100. Если из образца массой 500 г осталось 50 г, то процент оставшегося материала составляет 10%.

Как рассчитать процент сдачи экзамена?

Сначала рассчитайте суммарный процент частиц, оставшихся на сите. Вычтите это значение из 100. Например, если суммарный процент частиц, оставшихся на определенном сите, составляет 35%, то 65% образца проходит через это сито.

Сколько времени должен длиться ситовый анализ?

Универсального времени для испытаний для каждого материала не существует. Время просеивания должно соответствовать применимому стандарту или проверенной процедуре испытаний и зависит от образца, размера ячейки сита, характеристик частиц и используемого оборудования.

В чём разница между сухим и влажным ситовым анализом?

Сухое просеивание позволяет отделить сыпучий материал без использования жидкости. При влажном просеивании используется подходящая жидкость, которая помогает диспергировать и пропускать через сито некоторые мелкие или агломерирующиеся частицы, если это позволяет применимый метод.

Что приводит к неточным результатам ситового анализа?

К распространенным причинам относятся некачественный отбор проб, чрезмерная загрузка сита, влажность, агломерация, засорение или повреждение отверстий сита, потери материала во время обработки и непостоянные условия испытаний. При неожиданном расхождении результатов следует проверить всю процедуру.

Может ли ситовый анализ помочь в выборе вибрационного сита?

Да. Распределение частиц по размерам и требуемый размер отсечки являются полезными отправными точками. При выборе промышленного вибрационного грохота также необходима информация о производительности, насыпной плотности, влажности, форме частиц, характеристиках материала и процентном содержании материала, близкого к требуемому размеру отсечки.

Заключение

Ситовый анализ преобразует образец в полезные данные о размере частиц. Надежный результат зависит не только от взвешивания и расчетов, но и от репрезентативности выборки, подходящих сит для испытаний и стабильных условий проведения испытаний.

При сканировании производственных процессов анализ является отправной точкой, а не полной спецификацией оборудования. Компания Sanyuantang использует информацию о размере частиц вместе с производительностью и характеристиками материала при оценке подходящего решения для просеивания в конкретном случае.

О Саньюаньтане

Компания Sanyuantang специализируется на решениях для просеивания и транспортировки с 1994 года. В проектах по определению гранулометрического состава и производственной сортировке наши инженеры анализируют данные испытаний, производительность, насыпную плотность, влажность и свойства материала, прежде чем рекомендовать оборудование.

Узнайте больше о компании Sanyuantang или ознакомьтесь с нашими промышленными сортировочными машинами.

Обсудите ваши требования к проверке.

Отправьте нам название материала, гранулометрический состав, требуемый размер частиц, насыпную плотность, влажность и целевую вместимость. Наша команда продаж и инженеров сможет проанализировать данные и посоветовать, целесообразно ли проводить лабораторные испытания или пробные производственные испытания.

Технические ссылки

• ASTM C136/C136M: Ситовый анализ мелких и крупных заполнителей
• ASTM E11: Тканая проволочная сетка для испытаний и испытательные сита
• ISO 3310-1: Испытательные сита для металлической проволочной сетки