Przesiewanie materiałów sypkich przy pomocy strumienia powietrza

Analiza wielkości cząstek i rozkład wielkości cząstek są ważnymi kryteriami kontroli jakości materiałów sypkich. W trakcie trwającego procesu produkcyjnego wyniki kontroli jakości muszą być dostępne szybko, aby umożliwić natychmiastową korektę parametrów produkcyjnych. W zależności od oczekiwanej wielkości cząstek i objętości próbki, do analizy nadają się różne metody przesiewania i przesiewacze. Metoda stosowana do analizy wielkości cząstek zależy przede wszystkim od rozdrobnienia materiału, który ma być przesiewany. Klasyczne metody przesiewania materiałów sypkich za pomocą przesiewaczy wibracyjnych, horyzontalnych lub uderzeniowych są ograniczone do rozmiarów uziarnienia powyżej 40 mikronów. W przypadku stosowania przesiewaczy wibracyjnych do przesiewania na mokro można przesunąć granicę do 20 mikronów. Metoda ta wymaga jednak rozproszenia próbki w cieczy, filtracji po przesiewaniu, suszenia i ostatecznego zważenia uzyskanych frakcji.

Zasada przesiewania strumieniem powietrza

Do przesiewania na sucho próbek o wielkości cząstek poniżej 40 mikronów najlepszym rozwiązaniem jest przesiewanie strumieniem powietrza. Może to być również szybsza alternatywa dla przesiewania wibracyjnego w przypadku cząstek o wielkości do 200 mikronów. Wszystkie wymienione tutaj metody nadają się do określania wielkości cząstek (frakcji sitowej) oraz rozkładu wielkości cząstek w próbce. W przeciwieństwie do innych metod, przesiewanie strumieniem powietrza jest zazwyczaj przeprowadzane przy użyciu tylko jednego sita. Wraz z materiałem próbki sito umieszcza się na urządzeniu i przykrywa się pokrywą. Mocny odkurzacz przemysłowy wytwarza silny strumień powietrza, który rozprasza cząstki na sicie poprzez dyszę szczelinową obracającą się pod siatką sita. W ten sposób cząstki są rozpraszane przy każdym obrocie i rozkładane na całej powierzchni sita. Występują teraz dwa efekty: 1. Strumień powietrza powoduje ciągłą zmianę orientacji cząstek na powierzchni sita. Cząstki o rozmiarach mniejszych niż otwory sita są zasysane przez odkurzacz. 2. W przypadku stosowania sit o wysokości 25 mm napływające powietrze powoduje uderzanie cząstek o pokrywę, co pomaga zniszczyć aglomeraty.

Prędkość dyszy obracającej się pod sitem jest zazwyczaj stała. Jednakże możliwość zmiany prędkości, oferowana przez urządzenie AS 200 jet firmy RETSCH, może być bardzo pomocna. Delikatne materiały próbek należy przesiewać z małą prędkością, aby zminimalizować obciążenie materiału. Można to dodatkowo zmniejszyć, stosując sito o wysokości 50 mm, ponieważ uderzenie próbki o pokrywę jest słabsze. W przypadku próbek, które mają tendencję do aglomeracji, skuteczniejsze jest przesiewanie z dużą prędkością. Częstotliwość uderzeń cząstek o pokrywę znacznie wzrasta, a nawet silne aglomeraty ulegają rozpadowi po krótkim czasie przesiewania.

Powtarzalność i wydajność

Fine-meshed sieves are particularly susceptible to so-called near-mesh particles which block the sieve gauze. This not only has a negative effect on the sieving results but also leads to premature wear of the sieve. The Open Mesh Function of the AS 200 jet has proven to be a very helpful feature to maintain the performance of the sieve and, subsequently, the reproducibility of results and to minimize time and effort for cleaning. This function lets the nozzle move according to the principle “two steps forward, one step back” which means the nozzle first moves forward by 20° and then backwards by 10° instead of rotating uniformly. Thus near-mesh particles are blown very effectively from the gauze as no material lying on the sieve surface obstructs the air jet.

The figure shows the gauze of a 45 micron sieve after sieving quartz sand with and without Open Mesh Function. It is clearly visible that some sieve apertures are blocked with particles where the sieving was done without the Open Mesh Function whereas it is completely free where the OMF was activated. By gently cleaning the sieve, this special feature helps to improve the reproducibility of the sieve analysis as well as the lifetime of the sieves, compared to other air jet sieving machines.

Rozkład wielkości cząstek

Chociaż w przesiewaczach pneumatycznych można stosować tylko jedno sito, nadal możliwe jest określenie rozkładu wielkości cząstek za pomocą tego urządzenia. Można w tym celu zastosować dwie różne metody: 1. Metoda standardowa: Cała ilość materiału przeznaczonego do przesiewania jest umieszczana na sicie o najdrobniejszym oczku. Po przesiewaniu i zważeniu frakcji nadziarno umieszcza się na sicie o nieco większej średnicy oczek i ponownie przesiewa. Procedurę tę powtarza się, aż cała próbka zostanie rozdzielona na frakcje. 2. „Metoda szwajcarska”: Próbka jest najpierw dzielona na liczbę klas wielkości, które mają zostać określone, a następnie każda część jest przesiewana indywidualnie na odpowiednim sicie. Metoda ta daje wiarygodne wyniki tylko wtedy, gdy podział próbki został wykonany reprezentatywnie, dzięki czemu rozkład wielkości cząstek jest identyczny we wszystkich częściach próbki. Najlepsze rezultaty uzyskuje się, stosując dzielniki próbek, takie jak PT100 firmy RETSCH, które dzielą materiał wyjściowy na 6, 8 lub 10 identycznych próbek cząstkowych.

W przypadku metody standardowej wymagana jest mniejsza ilość materiału próbki, natomiast metoda szwajcarska jest bardziej dokładna. Ocena oparta na oprogramowaniu nie tylko ułatwia i przyspiesza przetwarzanie danych, lecz także eliminuje błędy użytkownika podczas transferu i obliczeń. Oprogramowanie (np. EasySieve® firmy RETSCH) prowadzi użytkownika przez cały proces analizy sitowej. Kontroluje ono pracę przesiewacza oraz odczytuje dane z wagi, generując protokół zgodny z obowiązującymi normami.