Оценка степени диспергирования материалов

 

При измельчении и диспергировании твердое тело под действием внешних сил делится на части с образованием новых поверхностей. Важными характеристиками измельчаемого материала является форма и размер частиц, а самого процесса диспергирования – степень диспергирования (или измельчения).

Для оценки получаемой смеси частиц необходимо знать средний размер частиц диспергируемой фазы, а также дисперсию среднего размера частиц и объемного содержания диспергируемой фазы по объему смеси. Информация о размерах диспергируемой фазы получают различными методами дисперсионного анализа (таблица 2.1)

В зависимости от размеров наиболее крупных кусков исходного и частиц измельченного

материала различают следующие виды измельчения (таблица 2.2).

 

Таблица 2.1 – Методы дисперсионного анализа

Метод анализа	Размер частиц, м (граница применимости)
Ситовой Сендиметационный Кондуктометрический Микроскопии Фильтрования Центрифугирования Ультрамикроскопии Нефелометрии Элетронной микроскопии	10^-2 ÷ 10^-4 10^-4 ÷ 10^-6 10^-4 ÷ 10^-6 10^-4 ÷ 10^-7 10^-5 ÷ 10^-7 10^-6 ÷ 10^-8 10^-7 ÷ 10^-9 10^-7 ÷ 10^-9 10^-7 ÷ 10^-9

 

Таблица 2.2 – Классификация измельчения материалов

Класс измельчения	Размер кусков исходного материала (Dc), мм	Размер кусков измельченного материала (dc), мм
Дробление: - крупное - среднее - мелкое Помол: - грубый - средний - тонкий - коллоидный	1÷5 0,1÷0,04 0,1÷0,04 <0,1	1÷5   0,1÷-0,04 0,015÷0,005 0,0050,001 <0,001

 

Наиболее широко используется ситовой анализ и микроскопия (последняя в виде пленок и микроатомных срезов). При ситовом анализе в практике широко распространено измерение частиц по минимальному диаметру круглого отверстия, через которое может пройти частица. На практике исходный материал и продукт измельчения представляет собой смесь, состоящую из частиц размерами от d_min до d_max. Размер максимальной частицы, принимают равными размеру отверстий сита, на котором не остается материала, а минимальный размер – размером отверстий сита, на котором данная фракция остается.

Средневзвешенный размер частиц d_св продукта измельчения вычисляют по уравнению:

, (2.1)

где d_i - среднее арифметическое размеров частиц узкой фракции; x_i – выход (содержание) фракции, %.

При проведении ситового анализа размеры ячейки сита, суммарный остаток на котором равен 5 % (d₅), в ряде случаев является более достоверным показателем, чем максимальный размер d_max.. Другим важным показателем является размер ячейки сита остаток, на котором равен 50% по массе (d₅₀).

Результаты измельчения материала можно оценивать разными показателями. Основным из них является степень измельчения:

, (2.2)

где D_cв и d_cв – средневзвешенный размер частиц материала соответственно до и после проведения процесса измельчения.

Иногда в качестве показателя степени диспергирования применяется изменение удельной поверхности частиц до и после процесса:

, (2.3)

Оборудование для сортировки материалов

 

Назначение и способы сортировки

При обработке сырья, применяемого для получении полимерных материалов, во многих случаях, особенно после диспергирования (измельчения) необходимо материалы разделить на фракции по крупности частиц, т.е. сделать сортировку. Эффективность (качество) процесса сортировки определяется степенью извлечения мелких частиц (нижнего класса) из исходного материала (верхнего класса):

, (2.4)

где А – действительное количество частиц нижнего класса в исходном материале; U – фактическое содержание частиц нижнего класса, прошедшего через сито; С – количество частиц нижнего класса, задержавшихся на сите среди крупных частиц верхнего класса.

В соответствии с технологией и свойствами перерабатываемых материалов применяют следующие способы сортировки:

­ механическая (грохочение);

­ воздушная (сепарация);

­ гидравлическая (классификация);

­ электромагнитная сепарация.