Аналіз за допомогою сухого сита: коли він працює, процедура та поширені помилки

Аналіз методом сухого сита – один із найпростіших способів вимірювання розподілу розмірів частинок сухого порошку або гранульованого матеріалу. Зразок поміщають на стопку випробувальних сит, сита струшують, і матеріал, що затримується на кожному сітці, зважують.

Принцип простий. Важливіше питання полягає в тому, чи може матеріал насправді належним чином розділятися в сухих умовах.

Сухий, сипучий гранульований зразок може мати чіткий та повторюваний розподіл розмірів. Дрібнодисперсний порошок, який утворює агломерати, прилипає до сітки або засліплює отвори, може призвести до дуже різного результату, навіть якщо використовуються сита однакового розміру.

З цієї причини корисний аналіз сухого просіювання починається до ввімкнення просіювального апарату. Спочатку потрібно вирішити, чи є сухе просіювання правильним методом випробування для матеріалу.

Що насправді вимірює аналіз сухим ситом?

Аналіз сухим ситом розділяє зразок на фракції за розміром частинок залежно від того, чи проходять частинки через відомі отвори сита, чи залишаються на них.

У типовому ситі найбільший отвір розташовується зверху, а під ним — поступово менші отвори, а внизу — збірна ємність. Під час випробування частинки рухаються по поверхні сітки. Менші частинки проходять через відповідні отвори, тоді як більші частинки залишаються на відповідному ситі.

Після просіювання затриманий матеріал зважують. Ці значення можна виразити у відсотках затриманого матеріалу, сумарному відсотку затриманого матеріалу та відсотку проходження.

Результатом є не просто одне число розміру частинок. Він показує, як зразок розподілений по серії діапазонів розмірів сит.

Це робить сухе просіювання корисним для рутинної роботи, такої як перевірка вхідних матеріалів, порівняння виробничих партій, перевірка результатів подрібнення або дроблення, а також перевірка того, чи залишається матеріал у межах заданого діапазону розмірів частинок.

Але результат правильно відображає матеріал лише тоді, коли окремі частинки здатні розділитися під час випробування.

Коли аналіз за допомогою сухого сита є правильним методом?

Сухе просіювання працює найкраще, коли зразок достатньо сухий для текучості, а частинки можуть рухатися незалежно по поверхні сита.

Це не означає, що кожна пудра сухого вигляду автоматично підходить.

Дрібні частинки можуть містити достатньо вологи, щоб злипатися. Дуже легкі порошки можуть поводитися інакше, ніж щільні гранули. Деякі матеріали утворюють м’які агломерати під час зберігання, тоді як інші прилипають до сита або їх важко переміщувати через електростатичні ефекти.

Перед тестуванням зверніть увагу на поведінку зразка, а не лише на назву його матеріалу.

Практичне питання просте: ви вимірюєте окремі частинки, чи вимірюєте те, як ці частинки злипаються під час випробування?

Ця відмінність має найбільше значення для дрібних порошків.

Як виконати аналіз методом сухого сита

Не існує універсальної ваги зразка, часу струшування або температури сушіння, які б застосовувалися до кожного матеріалу.

Металевий порошок, заповнювач, хімічний порошок та фармацевтичний матеріал можуть контролюватися за допомогою різних процедур випробувань. Тому пріоритет повинен мати застосовний стандарт, специфікація замовника або метод внутрішнього контролю якості.

Наведений нижче опис є загальним робочим процесом, а не заміною стандарту для конкретного матеріалу.

1. Отримайте репрезентативний зразок

Випробувана порція повинна представляти собою сипучу речовину.

Порошки та гранули можуть розшаровуватися під час наповнення, транспортування та зберігання. Великі частинки можуть концентруватися в одній області, тоді як дрібні частинки накопичуються в іншій. Таким чином, взяття зручної мірної ложки з верхньої частини контейнера може забезпечити хороший результат просіювання поганого зразка.

Використовуйте відповідний метод відбору проб та зменшення вибірки, де це необхідно.

Цю частину процесу легко недооцінити. Точні ваги та каліброване випробувальне сито не можуть виправити нерепрезентативну пробу.

2. Перевірте стан зразка

Перш ніж вибрати сито, огляньте матеріал.

Шукати:

• видима волога;
• грудки або агломерати;
• частинки, що покривають одна одну;
• поганий потік;
• статична адгезія;
• сторонній матеріал;
• очевидні зміни, що виникли під час зберігання.

Якщо потрібна підготовка зразка, дотримуйтесь відповідної процедури випробування. Не сушіть кожен матеріал автоматично в печі за однакової температури та не розбивайте кожен агломерат вручну. Будь-яка з цих дій може змінити матеріал, який ви мали намір виміряти.

3. Виберіть отвори сита

Оберіть розміри сит, які охоплюють діапазон частинок та специфікацію, яку вам фактично потрібно оцінити.

Розташуйте найбільший отвір зверху, потім поступово менші сита та збірну лоток.

Використання більшої кількості сит не забезпечує автоматично кращого тесту. Серія сит повинна розділяти матеріал на корисні фракції.

Якщо специфікація стосується лише кількох критичних розмірів розрізів, ці отвори заслуговують на більше уваги, ніж створення надмірно великої стеки.

4. Запишіть початкову масу зразка

Зважте досліджувану пробу та запишіть значення перед просіюванням.

Це забезпечує контрольну масу, яка використовується пізніше для розрахунку відсотків залишків та перевірки того, чи було втрачено значну кількість матеріалу під час обробки або випробувань.

Зразок також повинен належним чином відповідати вибраним ситам.

Занадто багато матеріалу може створити глибокий шар над сіткою. Частинки під поверхнею тоді мають менше можливостей досягти отвору, що може уповільнити розділення та зробити затриману фракцію більшою, ніж вона має бути.

5. Завантажте та закріпіть стопку сит

Помістіть зразок на верхнє сито, не розсипаючи матеріал по рамі. Встановіть кришку та закріпіть весь стопку відповідно до процедури експлуатації сита.

Перед початком роботи перевірте сита на наявність видимих ​​пошкоджень, нещільно закріплених сіток або засмічених отворів.

Номінальний розмір сита корисний лише тоді, коли саме сито залишається у відповідному стані.

6. Проведіть тест у контрольованих умовах

Застосуйте рух просіювання, визначений вашим методом випробування.

Для рутинної роботи з контролю якості підтримка стабільних умов роботи часто корисніша, ніж багаторазова зміна часу струшування в спробі проштовхнути через сито більше матеріалу.

Необхідна тривалість випробування залежить від матеріалу, розміру отворів сита, завантаження зразка, обладнання та застосовного стандарту.

Довше не завжди краще.

Якщо матеріал крихкий, надмірний механічний вплив може призвести до руйнування частинок під час випробування. У такому випадку розподіл розмірів частинок наприкінці випробування може більше не відповідати початковому зразку.

7. Зважте кожну фракцію та перевірте баланс маси

Після випробування обережно вийміть сита та зважте матеріал, що затримався на кожному ситі та у збірній лотку.

Порівняйте загальну кількість відновленого матеріалу з початковою масою зразка.

Неочікувану різницю слід розслідувати, а не ігнорувати. Можливо, матеріал витік, залишився прикріпленим до обладнання, був втрачений під час переміщення або був неправильно зважений.

Для офіційної роботи з контролю якості дотримуйтесь вимог приймання, визначених відповідною процедурою.

Чому аналіз методом сухого сита може давати хибні результати?

Коли випробування на сухе сито дає неочікуваний результат, проблема не завжди полягає в отворі сита.

На практиці перше, що потрібно перевірити, це те, як матеріал поводився під час випробування.

Агломерація може зробити матеріал грубішим

Припустимо, що кілька дрібних частинок утворюють пухкий кластер.

Кластер може залишатися на відносно великому ситі, навіть якщо окремі частинки можуть пройти крізь нього. Тоді зареєстрований розподіл зміщується в бік крупнозернистості.

Це одна з причин, чому сухе просіювання може бути ненадійним для деяких когезійних дрібних порошків.

Волога може змінити рух частинок

Навіть відносно невелика кількість вологи може збільшити адгезію в деяких порошках.

Частинки можуть прилипати одна до одної, прилипати до сітки або накопичуватися навколо отворів. Потім під час випробування вимірюється поєднання розміру частинок та стану матеріалу.

Якщо одна партія вільно тече, а інша надходить волога, пряме порівняння двох результатів без врахування стану зразка може ввести в оману.

Перевантаження сита обмежує доступ до сітки

Товстий шар матеріалу запобігає ефективному потраплянню всіх частинок на поверхню екрана.

Це може бути особливо важливим на дрібніших ситах, де швидкість проходження вже нижча.

Додавання більшої кількості зразка може здаватися способом зробити тест більш репрезентативним, але перевантажене сито може створити ще одне джерело помилок. Репрезентативна вибірка та відповідне завантаження сита – це дві окремі вимоги.

Сітчасте засліплення зменшує ефективну відкриту площу

Частинки розміром, близьким до розміру отвору, можуть затримуватися в сітці. Липкий або зв'язний матеріал також може покривати отвори.

Як тільки це трапляється, корисна площа скринінгу стає меншою.

Сито може все ще мати маркування з правильним номінальним отвором, але матеріал більше не бачить повної відкритої площі, яка була доступна на початку випробування.

Статичний може утримувати дрібний порошок на ситі

У деяких сухих, легких порошках частинки можуть чіплятися за сітку, раму або інші частинки, замість того, щоб вільно рухатися.

Не варто вважати, що збільшення часу струшування автоматично вирішить цю проблему.

Перше питання має полягати в тому, чи можна надійно проаналізувати порошок обраним сухим методом.

Умови тестування не є послідовними

Зміна кількості зразка, часу струшування, набору сит або методу підготовки між випробуваннями ускладнює порівняння між партіями.

Це особливо важливо під час рутинного контролю якості.

Процедура стає корисною, коли умови роботи визначені та повторювані, а не коли кожен оператор коригує тест, доки результат «не виглядатиме правильно».

Потрібна допомога з вашими умовами сухого просіювання?

Якщо ви не впевнені, чи проблема пов'язана з сіткою, станом зразка чи самим матеріалом, надішліть Sanyuantang назву матеріалу, приблизний діапазон розмірів частинок, необхідні отвори сита, кількість зразка та опис проблеми.

Для складних порошків також корисною буде інформація про вологість, агломерацію, статичну електрику та ваш поточний метод випробувань. Наша команда може розглянути заявку, перш ніж обговорювати конфігурацію випробувального сита або вібратора.

Аналіз сухого сита проти аналізу мокрого сита

Мокре просіювання не слід розглядати як автоматичний наступний крок, коли сухе випробування відбувається повільно.

Причина зміни методів повинна випливати з поведінки матеріалу та відповідних вимог до випробувань.

Сухе просіювання зазвичай використовується, коли частинки можуть розділятися механічно без рідини. Мокре просіювання можна розглядати, коли дрібні частинки залишаються прикріпленими до більших частинок або постійно агломеруються в сухих умовах, а зазначений метод випробування дозволяє розділення за допомогою рідини.

Сама рідина породжує ще одне питання: чи сумісна вона зі зразком?

Матеріал може розчинятися, набухати, реагувати або іншим чином змінюватися під впливом певної рідини. У таких випадках промивання зразка через сито не обов'язково дасть більш значущий результат.

Не існує єдиного числа розміру частинок, за якого кожен матеріал повинен переходити від сухого до вологого аналізу.

Матеріал, необхідний діапазон вимірювання та випробувальний стандарт мають спільне значення.

Які стандарти застосовуються до аналізу за допомогою сухого сита?

Це та сфера, де часто змішуються різні стандарти.

Стандарт ASTM E11 визначає технічні вимоги до дротяних тканин для випробування та сит. ISO 3310-1 аналогічно визначає технічні вимоги та методи випробування для сит, виготовлених з металевої дротяної тканини.

Ці стандарти допомагають визначити вимірювальне обладнання.

Вони не є універсальною процедурою аналізу сухого сита для кожного порошкоподібного або гранульованого матеріалу.

Матеріал може мати власний стандарт випробувань. Наприклад, ASTM B214 охоплює аналіз металевих порошків методом сухого сита за певних умов. Для агрегатів та інших матеріалів використовуються різні методи.

Перед встановленням процедури контролю якості підтвердьте:

• який стандарт застосовується до матеріалу;
• як слід підготувати зразок;
• які отвори сита потрібні;
• дозволена кількість зразка;
• задані умови випробування;
• як слід повідомляти про результати.

Уникайте брати процедуру, написану для одного матеріалу, і розглядати її як загальне правило для іншого.

Як розраховуються результати аналізу методом сухого сита?

Як тільки відома маса, що затримується на кожному ситі, основні розрахунки стають простими.

Відсоток збереження

Відсоток залишку = (Маса, що залишилася на ситі ÷ Початкова маса зразка) × 100

Сукупний відсоток утримання

Додайте відсоток, що затримався на цьому ситі, до відсотків, що затрималися на всіх більших ситах над ним.

Відсоток пасів

Відсоток успішних пасів = 100 − Сукупний відсоток успішних пасів

Якщо вам потрібен повний приклад розрахунку з таблицею для кількох сит, див. наш Ситовий аналіз: Практичний посібник з визначення розміру частинок.

Вам потрібен механічний ситоподібний вібратор?

Для епізодичного тестування деякі процедури можуть дозволяти ручне просіювання. Для звичайного контролю якості механічне просіювання допомагає застосовувати більш контрольований рух під час випробування та зменшує відмінності, спричинені різним струшуванням операторами стопки.

Лабораторний випробувальний ситовий шейкер Sanyuantang призначений для вимірювання розподілу частинок за розміром у лабораторіях та для контролю якості з використанням штабелованих випробувальних сит.

Обладнання все одно слід вибирати з урахуванням методу випробування.

Механічний шейкер не може виправити:

• нерепрезентативна вибірка;
• невідповідний метод сухого просіювання;
• надмірна агломерація;
• неправильний вибір сита;
• перевантажені сита;
• пошкоджена сітка.

Ось чому ми зазвичай запитуємо про матеріал та ціль випробувань, перш ніж обговорювати саму машину.

Від аналізу сухим ситом до промислового скринінгу

Результат лабораторного просіювання може бути корисним при плануванні виробничого скринінгу, але ці два процеси не слід плутати.

Аналіз сухого сита показує, як невеликий зразок розподіляється по заданих отворах сита.

Промисловий вібраційний грохот повинен безперервно розділяти виробничу сировину.

Наприклад, знання того, що для виробу потрібен різ 500 мкм, не говорить виробнику обладнання всього, що потрібно для вибору виробничого верстата.

Вибір промислового екрану також може вимагати:

• необхідна потужність;
• об'ємна щільність;
• розподіл розмірів частинок корму;
• волога;
• форма частинок;
• кількість готових дробів;
• поведінка потоку матеріалу;
• поточні проблеми з блокуванням сітки.

Лабораторний результат дає нам цінну інформацію про розмір частинок. Виробнича машина все ще повинна обробляти фактичний потік матеріалу.

Надішліть свої вимоги до тестування розміру частинок

Якщо ви налаштовуєте нову процедуру аналізу методом сухого просіювання або порівнюєте варіанти лабораторних просіювальних установок , підготуйте таку інформацію:

• назва матеріалу;
• приблизний розмір частинок корму;
• необхідні отвори сита або сітки;
• кількість зразка;
• кількість розмірних фракцій;
• вологість або стан матеріалу;
• застосовний стандарт ASTM, ISO або внутрішній стандарт випробувань, якщо відомий;
• поточна проблема тестування;
• фотографії або відео, якщо такі є.

Для складних матеріалів зразок може бути кориснішим, ніж вибір обладнання лише з каталогу. Sanyuantang пропонує варіанти тестування матеріалів для перевірки застосувань та може перевірити поведінку матеріалу перед остаточним затвердженням конфігурації.

Поширені запитання

Чи можна використовувати сухий ситовий аналіз для дрібних порошків?

Так, але сам по собі розмір частинок не визначає придатність. Дрібнодисперсні порошки, які залишаються сухими та вільно розділяються, можна перевіряти просіюванням, тоді як когезійні, агломеруючі або чутливі до статичної електрики порошки можуть давати оманливі результати. Корисний діапазон випробувань слід визначати на основі поведінки матеріалу та застосовного методу випробувань.

Як довго має тривати аналіз методом сухого сита?

Не існує універсального часу просіювання для кожного матеріалу. Тривалість випробування залежить від зразка, розміру частинок, отворів сита, завантаження, струшувача та застосовного стандарту. Для рутинного контролю якості використовуйте зазначений метод і підтримуйте стабільні умови, а не просто продовжуйте випробування, доки не пройде більше частинок.

Яка різниця між сухим та мокрим ситовим аналізом?

Сухе просіювання базується на механічному переміщенні для розділення частинок через отвори випробувального сита. Мокре просіювання використовує сумісну рідину для сприяння розділенню, де це можливо, особливо коли дрібні частинки залишаються агломерованими або прикріпленими під час сухого випробування. Правильний метод залежить як від зразка, так і від застосовної процедури випробування.

Чи визначає стандарт ASTM E11 повну процедуру аналізу сухим ситом?

Ні. Стандарт ASTM E11 визначає в основному вимоги до дротяних ситових тканин для випробувань та самих сит. Повна процедура випробувань може бути взята з іншого стандарту, що стосується конкретного матеріалу. Металеві порошки, заповнювачі, ґрунти та інші матеріали не повинні автоматично випробовуватися з використанням тієї ж підготовки, маси зразка або умов просіювання.

Чому результат сухого сита виглядає грубішим, ніж очікувалося?

Перевірте зразок, перш ніж вважати, що сито несправне. Агломерація, волога, дрібні частинки, що покривають більші частинки, засмічення сітки та надмірне навантаження можуть перешкоджати ефективному проходженню дрібних частинок. Також слід дослідити пошкоджені сита та нестабільні умови випробування.

Чи можна використовувати дані аналізу сухого сита для вибору промислового вібраційного грохота?

Це може надати корисну інформацію про розподіл розмірів частинок та цільовий розмір порізу, але самого цього недостатньо. Вибір промислового обладнання також залежить від потужності, насипної щільності, вологості, форми частинок, розподілу сировини, кількості фракцій та фактичної поведінки просіювання виробничого матеріалу.

Висновок

Аналіз методом сухого сита працює добре, коли зразок може вільно розділятися, а умови випробування відповідають матеріалу та застосовній процедурі. Якщо агломерація, адгезія, волога або стійке засмічення сітки починають контролювати результат, просте збільшення часу струшування не є надійним рішенням.

Спочатку перевірте матеріал, потім метод, стан сита та налаштування випробування.

Якщо ви не впевнені, чи підходить сухе просіювання для вашого порошку, компанія Sanyuantang може переглянути ваш матеріал, цільові розміри сит та вимоги до випробувань, перш ніж рекомендувати конфігурацію лабораторного просіювача або випробування матеріалу.