Удельная поверхность цемента блейн
Удельная поверхность воздухопроницаемости — Air permeability specific surface
Удельная воздухопроницаемость Поверхность порошкового материала представляет собой однопараметрическое измерение крупности порошка. Удельная поверхность определяется сопротивлением потоку воздуха (или другого газа) через пористый слой порошка. Единицами SI являются м · кг («удельная поверхность по массе») или м · м («удельная поверхность по объему»).
- 1 Значение
- 2 Методы
- 2.1 Метод Леа и Медсестры
- 2.2 Метод Ригдена
- 2.3 Метод Блейна
Значение
Размер частиц или крупность порошковых материалов очень часто имеет решающее значение для их рабочих характеристик.
Измерение воздухопроницаемости может быть выполнено очень быстро и не требует воздействия на порошок вакуума, газов или паров, как это необходимо для метода BET для определения удельной поверхности. Это делает его очень рентабельным, а также позволяет использовать его для материалов, которые могут быть нестабильными в вакууме.
Когда порошок вступает в химическую реакцию с жидкостью или газом на поверхности своих частиц, удельная поверхность напрямую зависит от скорости его реакции. Поэтому измерение важно при производстве многих обрабатываемых материалов.
В частности, воздухопроницаемость почти повсеместно используется в цементной промышленности как мера тонкости продукта, которая напрямую связана с такими свойствами, как скорость схватывания и скорость набора прочности.
Другие области, в которых для определения удельной поверхности использовалась воздухопроницаемость, включают:
- Краски и пигменты
- Фармацевтические препараты
- Металлургические порошки, включая металлокерамические фильтры.
В некоторых областях, особенно в порошковой металлургии, интересующим параметром является соответствующее число Фишера . Это эквивалентный средний диаметр частиц, если предположить, что частицы имеют сферическую форму и одинаковый размер. Исторически число Фишера было получено путем измерения с помощью Fisher Sub-sieve Sizer, коммерческого прибора, содержащего воздушный насос и регулятор давления для установления постоянного потока воздуха, который измеряется с помощью расходомера. Ряд производителей выпускают эквивалентные инструменты, и число Фишера можно рассчитать на основе значений удельной площади поверхности для воздухопроницаемости.
Методы
Измерение заключается в упаковке порошка в цилиндрический «слой», имеющий известную пористость (т.е. объем воздушного пространства между частицами, деленный на общий объем слоя). Падение давления создается по длине цилиндра со станиной. Результирующий расход воздуха через слой дает удельную поверхность по уравнению Козени – Кармана :
S — удельная поверхность, м · кг d — диаметр цилиндра, м ρ — плотность частиц образца, кг · m ε — объемная пористость слоя (безразмерная); δP — перепад давления в слое, Pa l — длина цилиндра, м η — динамическая вязкость воздуха, Па · с; Q — расход, м · с
Видно, что удельная поверхность пропорциональна квадратному корню из отношения давления к течь. Были предложены различные стандартные методы:
- Поддерживать постоянный расход и измерять падение давления
- Поддерживать постоянное падение давления и измерять расход
- Позволять обоим изменяться, определяя соотношение от характеристик аппарата.
Метод Леа и Медсестры
Второй из них был разработан Леа и Нерс. Станина имеет диаметр 25 мм и толщину 10 мм. Желаемая пористость (которая может варьироваться в диапазоне от 0,4 до 0,6) достигается за счет использования расчетной массы образца, сжатого до этих размеров. Требуемый вес определяется следующим образом:
M = π 4 d 2 l ρ (1 — ϵ) > , d ^ l rho , (1- epsilon ,)>
Расходомер, состоящий из длинного капилляра, последовательно соединен с порошковым слоем. Падение давления на расходомере (измеряемое манометром ) пропорционально расходу, а константа пропорциональности может быть измерена путем прямой калибровки. Падение давления в слое измеряется аналогичным манометром. Таким образом, требуемое соотношение давление / расход может быть получено из соотношения двух показаний манометра, и, будучи введенным в уравнение Кармана, дает «абсолютное» значение площади поверхности воздухопроницаемости. В аппарате поддерживается постоянная температура, и используется сухой воздух, так что вязкость воздуха может быть получена из таблиц.
Метод Ригдена
Он был разработан с целью найти более простой метод. Слой соединен с U-образной трубкой большого диаметра, содержащей жидкость, такую как керосин. При повышении давления в пространстве между U-образной трубкой и слоем жидкость вытесняется вниз. В этом случае уровень жидкости является мерой давления и объемного расхода. Уровень жидкости повышается, поскольку воздух просачивается через слой. Время, необходимое для прохождения уровня жидкости между двумя заранее установленными отметками на трубке, измеряется секундомером. Среднее давление и средний расход могут быть получены из размеров трубы и плотности жидкости.
Более поздняя разработка использовала ртуть в U-образной трубке: из-за большей плотности ртути устройство могло быть более компактным, и электрические контакты в трубке, соприкасающиеся с проводящей ртутью, могли автоматически включаться и остановить таймер.
Метод Блейна
Он был разработан независимо Р.Л. Блейном из Американского национального бюро стандартов и использует небольшой стеклянный керосиновый манометр для всасывания порошкового слоя. Он отличается от вышеупомянутых методов тем, что из-за неопределенности размеров трубки манометра абсолютные результаты не могут быть рассчитаны по уравнению Кармана. Вместо этого прибор необходимо откалибровать с использованием известного стандартного материала. Оригинальные стандарты, предоставленные NBS, были сертифицированы с использованием метода Lea and Nurse. Несмотря на этот недостаток, метод Блейна в настоящее время является наиболее часто используемым для цементных материалов, в основном из-за простоты обслуживания устройства и простоты процедуры.
См. Также
- Поправка Клинкенберга
Ссылки
- ^Carman PC, J.Soc.Chem.Ind., 57 , p 225 (1938)
- ^Lea FM, Nurse RW, J.Soc.Chem.Ind., 58 , p 227 (1939)
- ^Rigden PJ, J.Soc.Chem.Ind., 62 , p 1 (1943)
- ^Blaine RL, Bull.Am.Soc.Test.Mater., 123 , p 51 (1943)
- ^например. ASTM Стандартный метод испытаний C 204
Новые калибровочные порошки, а также новые методы анализа частиц.
Новые калибровочные порошки для приборов ПСХ/Блэйна. А также новые методы анализа частиц.
Отшумел строительный сезон и в наступившем относительном покое можно уделить внимание нашим средствам измерения и контроля – все ли с ними в порядке, не нужен ли какой-то уход или обновление. Сегодня предлагаем обратить внимание на приборы для измерения удельной поверхности порошков – приборы ПСХ или Блэйна, которые сейчас есть на многих «продвинутых» бетонных заводах, а на современных импортных БСУ они просто входят в комплект поставки испытательных лабораторий. А именно, предлагаем обратить внимание на калибровочные порошки для этих приборов. Для этого есть 2 причины. Во-первых, при калибровках приборов многие владельцы не обращают внимания на условие использования калибровочного порошка – в инструкции написано, что после проведения калибровки эталонный калибровочный порошок необходимо утилизировать, то есть выбросить. Но обычно его жалко, как правило, его немного в этой баночке и поэтому очень часто после калибровки эталонный порошок возвращают в баночку на хранение. К чему это в итоге приводит ? При каждой калибровке, когда вы уплотняете навеску порошка, применяется достаточно большое усилие, частицы кварцевой муки эталона крошатся, и в целом средний размер частиц уменьшается, а удельная поверхность – увеличивается. Теперь, при следующей калибровке, удельная поверхность эталона будет уже выше паспортной, а при вычислении константы прибора вы укажете именно паспортную. При измерениях удельных поверхностей с полученной при такой калибровке константой вы будете получать ЗАНИЖЕННЫЕ по отношению к истинной значения удельной поверхности. Казалось бы, когда вы давите рукой на плунжер прибора, вы не можете сильно измельчить эталонный порошок, но, когда это происходит регулярно на протяжении нескольких лет, откалиброванный на таком «многоразовом» эталоне прибор ПСХ или Блэйна может занижать значение удельной поверхности от истинной на 1000-1500 кв.см. на грамм при измерениях порошков с тониной обычных цементов, то есть вместо истинных 4000 кв.см. на грамм вы будете видеть 3000 кв.см. на грамм. Это факты, которые автор лично наблюдал на нескольких заслуженных, много лет эксплуатировавшихся приборах ПСХ в дружественных организациях. Каков выход? Приобрести новые эталонные калибровочные порошки и откалибровать ваши приборы заново! Но это еще не все. Потому что приобрести следует не один калибровочный порошок, а минимум 2 или даже 3. Это наша настоятельная рекомендация. Дело в том, что в последнее время расширяется спектр тонкодисперсных материалов, которые используются в технологиях бетона. Кроме привычного нам цемента (удельная поверхность 3-5 тысяч кв.см. на грамм), спектр пополняется как более грубыми – доломитовая, кварцевая, известняковая мука, так и более тонкими порошками – молотая зола-уноса, ультратонкодисперсные инертные и активные наполнители – кварц, известняк, доломит, гипс, метакаолин, микрокремнезем и т.п. Во времена создания прибора ПСХ и Блэйна такого разнообразия не было, к прибору предоставляли эталон с удельной поверхностью, близкой к удельной поверхности рядовых марок цемента и все это более-менее успешно работало. Но еще уважаемый нами Генрих Соломонович Ходаков, автор приборов ПСХ (Прибор системы Ходакова), указывал, что в используемой для расчетов удельной поверхности модели константа прибора, определяемая на эталоне с определенной удельной поверхность Х, наиболее точно работает в окрестностях этой эталонной удельной поверхности Х. Для порошков со значительно более низкой или значительно более высокой удельной поверхностью измеряемая удельная поверхность определяется с систематической ошибкой. Так, если ваш прибор откалиброван на эталоне с удельной поверхностью в 4000 кв.см. на грамм, при измерениях порошков с удельной поверхностью ниже эталонной получаемая удельная поверхность будет завышаться, и чем дальше измеряемая удельная поверхность от эталона, тем сильнее будет это завышение. Наоборот, при измерениях порошков с удельной поверхностью выше эталона получаемые удельные поверхности будут занижаться и чем дальше измеряемая удельная поверхность от эталона, тем сильнее будет это занижение. Поясним на коротком примере: Откалибруем прибор на эталонах 1983, 4767 и 14060 кв.см. на грамм. Имеем 3 калибровки, то есть 3 константы прибора. Теперь проведем измерения тех же самых эталонов с этими калибровками: Таблица 1. Результаты измерений удельной поверхности эталонных порошков на приборе с калибровками по этим эталонам.
Как мы видим, прибор, откалиброванный по эталону 1983, правильно измеряет эталон 1983, и занижает значение удельной поверхности для эталона 4767 на 647 кв.см. на грамм и для эталона 14060 на 2760 кв.см. на грамм. Прибор, откалиброванный по среднему эталону 4767, завышает меньшее значение эталона 1983 на 307 кв.см на грамм и занижает большее значение эталона 14060 на 1010 кв.см. на грамм. И прибор, откалиброванный по эталону 14060 завышает оба меньших значения эталонов – на 497 кв.см. на грамм для эталона 1983 и на 413 кв.см. на грамм для эталона 4767. Такие систематические ошибки при измерении удельной поверхности являются существенными и могут вполне приводить к неправильной оценке и прогнозу функциональных свойств дисперсных материалов. Эта проблема требует решения. Наиболее логичный выход, если, конечно, вы не собираетесь покупать лазерный анализатор частиц (если собираетесь, то очень рекомендуем Anton Paar от компании Аврора, https://paar.ru/products/laboratornoe-oborudovanie/analizatory-chastic/psa/), так вот, выход — это иметь несколько эталонных калибровочных порошков, с удельными поверхностями от низких до высоких, и определять удельную поверхность измеряемого в данный момент порошка по калибровке, наиболее близкой к измеряемой удельной поверхности. Это будет давать вам наиболее достоверные результаты в каждом конкретном случае. Как это реализовать технически – подскажем. Для решения обозначенных выше проблем наша Лаборатория сверхтонкого помола готова предложить линейку эталонных калибровочных порошков на основе кварца, имеющих удельные поверхности в следующем ряду (приблизительно, кв.см. на грамм): 1980, 2800, 3200, 4700, 6000, 10000, 14060. Удельные поверхности наших калибровочных порошков определялись традиционным методом BET (Брунауэр, Эммет, Теллер) с последующим учетом внутренней открытой пористости кварца. Но мы воспользовались возможностью верифицировать значения удельных поверхностей эталонов инновационным ПРЯМЫМ ОПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ на уникальном оборудовании SOPAT – Smart Online Particle Analysis Technology, Sopat GmbH, Германия, В этом методе нас больше всего привлекает возможность измерять частицы прямым оптическим методом, все равно, как если бы вы мерили их линейкой или штангенциркулем. Как это работает? Видеокамера через объектив высокого разрешения (0.25 мкм) снимает увлекательный фильм о жизни в потоке частиц. Поток может быть организован в жидкой среде или в воздушной. Фильм состоит из примерно таких кадров:
Кадры полученного фильма обрабатываются специальными программами, которые находят частицы и измеряют их основные размеры.
Полученные данные накапливаются в больших таблицах и могут быть представлены в виде гистограмм, совсем как на лазерном анализаторе частиц
Мы же, воспользовавшись накопленной информацией, попробовали провести расчеты удельной поверхности в ансамблях таких частиц, используя приближение формы частиц телами вращения. Полученные таким образом результаты для наших эталонных порошков показали хорошую сходимость с результатами метода BET (с учетом пористости кварца). Говоря другими словами, предлагаемые нашей Лабораторией эталонные порошки – это первые порошки, удельные поверхности которых измерены прямыми геометрическими методами, то есть практически – линейкой или штангенциркулем. Перспективы таковы, что в ближайшем будущем мы сможем исключить косвенные методы измерения удельной поверхности порошков и размеров частиц и заменить их на прямые. Но это в будущем. А пока… Пока приобретайте наши новые эталонные порошки, калибруйте ваши приборы и получайте все более и более достоверные результаты! Запросы на калибровочные порошки: +7-968-964-6314, ultrafine.grinding@gmail.com
Познакомиться с технологией SOPAT можно: sshagalov@vdktech.ru, www.vdktech.ru
Спасибо за внимание! Азамат Нурисламов Инженер-технолог Лаборатория сверхтонкого помола г. Москва +7-968-964-6314 Ultrafine.grinding@gmail.com
- Ключевые слова:
- удельная поверхность
- ПСХ
- Блэйн
- эталонный порошок
- анализ частиц
- Была ли полезна информация? да отчасти нет
Автоматический аппарат Блейна BSA1
Предназначен для определения площади удельной поверхности цемента и других порошкообразных материалов в автоматическом режиме. В принцип работы аппарата заложен метод Блейна, при котором фиксированный объем воздуха пропускают через ячейку со слоем порошка с постоянно уменьшающейся скоростью, которая контролируется и измеряется с помощью масляного манометра. При этом измеряется требуемое время.
Основные Характеристики
- Аппарат полностью соответствует требованиям процедуры стандарта EN196-6.
- Микропроцессорный контроль электроники аппарата.
- Могут тестироваться образцы с различными значениями пористости (2,, 0.5).
- Прямое (без компьютера) подключение принтера для распечатки результатов.
- Аппарат оснащен портами RS-232 и RS-485 для возможности подключения компьютера и передачи данных во внешнюю базу, а также ввода рабочих параметров.
Процедура Измерения
- Все параметры образца, такие как тип цемента и идентификационный N оператора, вводятся через клавиатуру на передней панели аппарата.
- Встроенная база данных рассчитывает и выводит на дисплей необходимую массу образца в зависимости от его плотности.
- Оператор готовит образец и помещает его в измерительный отсек аппарата.
- Манометрическая трубка автоматически наполняется жидкостью и начинается цикл измерения.
- Время прохождения специального маркера на определенном уровне между двумя отметками регистрируется с точностью до 1/50 секунды.
- Вычисление и применение температурной коррекции выполняется автоматически, после чего на дисплей аппарата выводится значение в единицах Блейна (см²/г).
- Звуковой сигнал оповещает оператора об окончании теста.
- Результат, также как и ассоциированные с ним параметры сохраняются в оперативной памяти аппарата и в дальнейшем могут быть использованы для автоматического расчета средних значений удельной поверхности по результатам нескольких тестов.
- При необходимости результат может быть распечатан на подключенном принтере.
Основные технические характерстики
Питание 220. 240 В, 50 Гц, 1 фаза Потребляемая мощность 20 Вт Габариты 350×400×300 мм Вес 15 кг новинки
04.04.2023Счетчики газа барабанные с жидкостным затвором отечественного производства предназначены для измерений объема природного газа, пропана, бутана, их смеси, азота, воздуха и других газов и газовых сред.
11.01.2023
Компания ООО «Гранат-Е» совместно с китайской компанией Shenyang Taige Oil Equipment Co. Ltd. и дочерней химической компанией Chengdu Xingbang Energy Development Ltd. начала поставлять на рынок РФ оборудование для тестирования цементов нефтяных, газовых и геотермальных скважин, приборы для бурового раствора, а также химические добавки и реагенты для цементирования, бурения и гидроразрыва пласта.
15.06.2022
Промышленные гигрометры серии ГигроСкан во взрывозащищённом исполнении предназначены для автоматического определения содержания паров воды с последующим расчетом температуры точки росы по воде (ТТРв) в газовых средах
27.05.2021
Компания ООО «Гранат-Е» совместно с итальянской компанией TEAT начала поставлять на рынок РФ электронагреваемые шланги и трубы для широкого спектра применения.
11.01.2021
Криостатные приставки 3P Instruments (Германия) для проведения адсорбции любых газов при их нормальной температуре кипения 20. 323 К.