Analiza dimensiunii particulelor și distribuția dimensiunii particulelor sunt criterii importante pentru controlul calității materialelor vrac. Într-un proces de producție în desfășurare, rezultatele unui control al calității trebuie să fie disponibile rapid pentru a permite ajustarea imediată a parametrilor de producție. În funcție de dimensiunea așteptată a particulelor și de volumul probei, diferite metode de cernere și mașini de cernere sunt potrivite pentru analiză. Metoda utilizată pentru analiza dimensiunii particulelor este determinată în primul rând de finețea materialului care urmează să fie cernut. Metodele clasice de cernere a produselor vrac cu site vibratoare, orizontale sau cu robinet sunt limitate la dimensiuni peste 40 de microni. Atunci când se utilizează site vibratoare pentru cernere umedă, este posibil să se împingă limita la 20 de microni. Cu toate acestea, această metodă implică dispersarea probei în lichid, filtrarea după cernere, uscarea și, în final, cântărirea fracțiilor obținute.
Principiul cernerii cu jet de aer
Pentru cernerea uscată a probelor cu dimensiuni ale particulelor sub 40 microni, cernerea cu jet de aer este metoda preferată. De asemenea, poate fi o alternativă mai rapidă la cernerea vibratorie pentru dimensiuni ale particulelor de până la 200 microni. Toate metodele menționate aici sunt potrivite pentru determinarea dimensiunii particulelor (fracția de sitare), precum și a distribuției dimensiunii particulelor unei probe. Spre deosebire de alte metode, cernerea cu jet de aer se efectuează de obicei cu o singură sită. Împreună cu materialul probei, sita este plasată pe unitate și acoperită cu un capac. Un aspirator industrial puternic generează un jet puternic de aer care dispersează particulele pe sită prin duza cu fante care se rotește sub ochiurile sitei. Astfel, particulele sunt dispersate cu fiecare rotație și sunt distribuite pe întreaga suprafață a sitei. Acum apar două efecte:
- Jetul de aer provoacă o orientare continuă și nouă a particulelor pe suprafața sitei. Particulele cu dimensiuni mai mici decât deschiderile sitei sunt aspirate de aspirator.
- Când se utilizează site cu înălțimea de 25 mm, aerul care intră face ca particulele să lovească capacul, ceea ce ajută la distrugerea aglomeratelor.
Viteza duzei care se rotește sub sită este de obicei fixă. Cu toate acestea, o variație a vitezei, așa cum este oferită de AS 200 jet de la RETSCH, poate fi foarte utilă. Materialele sensibile pentru probe, de exemplu, ar trebui cernute cu o viteză redusă pentru a minimiza stresul asupra materialului. Acest lucru poate fi redus și mai mult prin utilizarea unei site cu o înălțime de 50 mm, deoarece impactul probei pe capac este mai puțin puternic. Pentru probele care tind să se aglomereze, cernerea cu viteză mare este mai eficientă. Frecvența de impact a particulelor pe capac este substanțial crescută și chiar și aglomeratele puternice sunt dizolvate după timpi scurți de cernere.
Reproductibilitate și performanță
Sitele cu ochiuri fine sunt deosebit de sensibile la așa-numitele particule cu ochiuri apropiate, care blochează pânza sitei. Acest lucru nu numai că are un efect negativ asupra rezultatelor cernerii, dar duce și la uzura prematură a acesteia. Funcția de ochiuri deschise a AS 200 jet s-a dovedit a fi o caracteristică foarte utilă pentru menținerea performanței sitei și, ulterior, a reproductibilității rezultatelor și pentru a minimiza timpul și efortul de curățare. Această funcție permite duzei să se miște conform principiului „doi pași înainte, un pas înapoi”, ceea ce înseamnă că duza se mișcă mai întâi înainte cu 20° și apoi înapoi cu 10°, în loc să se rotească uniform. Astfel, particulele cu ochiuri apropiate sunt suflate foarte eficient din pânza sitei, deoarece niciun material aflat pe suprafața sitei nu obstrucționează jetul de aer.
Figura prezintă suprafața unei site de 45 de microni după cernerea nisipului cuarțos cu și fără funcția Open Mesh. Este clar vizibil faptul că unele deschideri ale sitei sunt blocate cu particule acolo unde cernerea a fost efectuată fără funcția Open Mesh, în timp ce sunt complet libere acolo unde a fost activată funcția Open Mesh. Prin curățarea ușoară a sitei, această caracteristică specială ajută la îmbunătățirea reproductibilității analizei sitei, precum și la creșterea duratei de viață a sitelor, în comparație cu alte mașini de cernere cu jet de aer.
Distribuțiile dimensiunii particulelor
Deși cu mașina de cernere cu jet de aer se poate utiliza o singură sită, este totuși posibilă determinarea distribuțiilor granulometrice cu această unitate. Se pot utiliza două metode diferite pentru aceasta:
- Metoda standard: Cantitatea completă de material care urmează să fie cernută este plasată pe sita cu cea mai fină dimensiune a ochiurilor. După cernerea și cântărirea fracției, supradimensionatul este plasat pe următoarea sită mai mare și cernut din nou. Această procedură este continuată până când proba completă este separată în fracții.
- „Metoda elvețiană”: Proba este mai întâi împărțită în numărul de clase de mărime care urmează să fie determinate, iar apoi fiecare parte este cernută individual cu sita corespunzătoare. Această metodă poate oferi rezultate fiabile numai dacă divizarea probei a fost efectuată reprezentativ pentru a menține identică distribuția dimensiunii particulelor în toate probele parțiale. Cele mai bune rezultate se obțin cu divizoare rotative de probe, cum ar fi PT100 de la RETSCH, care împart materialul inițial în 6, 8 sau 10 probe parțiale identice.
Pentru metoda standard, este necesară o cantitate mai mică de material pentru probă, în timp ce metoda elvețiană este mai exactă. Evaluarea bazată pe software nu numai că facilitează și accelerează procesarea datelor, dar elimină și erorile utilizatorului în timpul transferului de date și al calculului. Software-ul (de exemplu, EasySieve® de la RETSCH) ghidează utilizatorul pe parcursul întregului proces de cernere. Acesta controlează sita vibratoare și citește datele de cântărire pentru a genera un protocol în conformitate cu standardele.