美國Vision / 2023年11月份電子報 -矽酸鹽(波特蘭)水泥的顆粒形狀分析

前言

波特蘭水泥是一種受控的化學混合物，包含鈣、矽、鋁、鐵和少量其他成分。在最後的研磨過程中將混合物與石膏混合以調節凝固時間。石灰和二氧化矽約佔質量的 85%。石灰石、貝殼、白堊與頁岩、粘土、板岩或高爐渣、矽砂和鐵礦石是其生產中常用的材料。

水泥的堅固性和凝結時間取決於其成分之間化學反應的效率。然而，與此同時，該效率受到組成材料的顆粒形狀的強烈影響。因此，預測最終產品的行為需要全面了解顆粒形狀組成。傳統的非成像粒徑分析設備將基於所有顆粒都是圓形或球形的假設來記錄粒徑。因此，此類數據可能會扭曲這些粒子在生產中流動或在最終使用中運行的方式。樣品包含多種類型的顆粒形狀，很可能與混合物中的各種材料相關。挑戰在於利用成像的力量根據大小和形狀指定粒子次分布 (subgroup)。

來自常用粒徑分析儀的典型粒徑結果

在這裡，我們使用 Pi Sentinel PRO 看到了一個典型的“粒徑”直方圖，報告以大約 30 μm 為中心的平滑(smooth)粒徑分佈。

在查看粒子影像圖時，很明顯該樣本由不止一種粒子形狀組成。 “粒徑”數據可能會誤導操作者認為粒子都是相同類型的，而實際上它們不是。

程序和結果

以下 Pi Sentinel PRO 數據顯示了水泥樣品的粒徑和形狀結果。這些代表總樣本的總體結果。

為了說明如何利用平滑度來區分子組，將總樣本分為“平滑”分類法和“粗糙”分類法。觀察粒子圖像，這種分離的邏輯變得明顯；這兩個次組是可辨別的。然後，平滑度分析將能夠有效地區分這些子組。在以下螢幕截圖中，使用 0.84 作為平滑度分割線。 綜合統計表格展示了通常實施的傳播手段和措施。

除了此處提供的統計概述之外，Pi Sentinel PRO 分析後處理功能還可以顯示所有粒子子組所使用的任何或所有測量的總分佈。它還允許觀察粒子影像圖和兩個測量相關圖。以“非常平滑”的子組為唯一關注點，在分析後處理函數中可以實現平滑度的下限為 0.89。

為了專門分析“非常粗糙”的子組，可以實施平滑度的下限 0.60。 還可以觀察到粒子平滑度和廣義粒徑之間的相互依賴性。

散點圖表式平滑度和粒徑之間存在負相關； 最小的物體是最光滑的。任何兩個粒徑或形狀測量值的相互依賴性都可以經由 Particle Insight 後處理來關聯。

結論

為了更仔細地檢查水泥樣品，可以在後期處理中分離出三個或更多具有大小和形狀特徵的顆粒次分布。 例如，幾乎圓形的子組具有高真圓度和平滑度，同時具有低長徑比。可以通過對“過濾條件”窗口中的三個指定值施加上限或下限，或兩者兼而有之來區分該子組。“棒狀”物體將具有低圓度和中等光滑度。使用平滑度測量可以區分特別不規則的形狀。可以經由軟體過濾大部分、進行額外的修改。

資料來源：Vision Analytical官網