Метод определения удельной поверхности цемента

Приборы для определения удельной поверхности и среднего размера частиц дисперсных материалов ПСХ-10а и ПСХ-10аК

ПСХ-10а

Базовый прибор всей серии приборов ПСХ.

Предназначен для быстрого контроля степени измельчения порошковых материалов. Прошёл ряд модернизаций, сделавших прибор надёжным средством лабораторных исследований и технологического контроля процесса измельчения широкого круга материалов.

ПСХ-10аК

Компьютеризированный вариант базового прибора ПСХ-10а.

Компьютеризированный вариант базового прибора ПСХ-10а. Поставляется вместе с ноутбуком, на который предустановлена программа управления прибором ПСХ-10аК, и шлейфом-адаптером для подключения его к прибору.

Область применения

Важнейшим показателем качества строительных, металлургических и других порошкообразных материалов — минеральных и органических пигментов, гипса, извести, известняка, а также электродов, лекарственных вспомогательных веществ, катализаторов и т.д. является дисперсность — удельная поверхность и средний размер частиц порошков.

При помощи приборов ПСХ-10а и ПСХ-17 осуществляется контроль качества строительных, дорожно-строительных, металлургических и других порошкообразных материалов — минеральных и органических пигментов, гипса, извести, известняка, а также электродов, лекарственных вспомогательных веществ, катализаторов и т.д.

Приборы типа ПСХ включены в качестве обязательного средства контроля и измерений удельной поверхности и среднего размера частиц многих порошковых материалов:

• ГОСТ 11573-65 (Изделия огнеупорные. Метод определения коэффициента газопроницаемости)
• ГОСТ 310.2-76 (Цемент)
• ГОСТ 23789-79 (Вяжущие гипсовые)
• ГОСТ 21043-87 (Руды железные и концентраты. Метод определения внешней удельной поверхности)
• ГОСТ 30774-2001 (Цементы. Методы испытаний с использованием полифракционного песка)
• ТУ фармацевтической промышленности для измерения дисперсности лекарственных и вспомогательных веществ (МУ 64-002-86, МУ 64-012-89).

Также нормативные документы на другие порошковые материалы.

ПРИМЕРЫ ИЗМЕРЕНИЙ НА ПСХ-10а

Принцип действия

Для определения дисперсности в промышленном контроле общепринят метод фильтрации вязкой субстанции (газа) через пористые тела. Фильтрационный метод включен в стандарты США (ASTM) и европейских стран (DIN, ISO) на технологические параметры многих порошков.

Теоретические основы метода, разработанные Дарси, Козени и Карманом, прошли испытания временем и остаются неизменными. Однако основанные на этом методе приборы Блейна, Фишера, Товарова, АДП, ПСХ (измеряемые всеми ими значения удельной поверхности идентичны), созданные в середине XX века в соответствии с уровнем техники того времени, весьма устарели и не соответствуют современным технологическим требованиям по дизайну, точности, трудоемкости, продолжительности и удобству измерений. Достижения современной электроники открыли возможность создания прибора нового поколения, необходимость в котором оправдана возросшими запросами промышленности.

В приборах дисперсионного анализа серии ПСХ использован общепринятый в мировой практике метод газопроницаемости Козени и Кармана. Газопроницаемость слоя порошка определяют по продолжительности фильтрации через него воздуха при фиксированном начальном и конечном разрежении в рабочем объёме прибора. Для расчета удельной поверхности и среднего размера частиц используют удельный вес (плотность) материала порошка, массу порошка и высоту его слоя в кювете.

В приборе ПСХ-10а измерения и расчеты газопроницаемости, удельной поверхности и среднемассового размера частиц порошков выполняются под управлением процессора, работающего по специально созданной программе. Используются встроенный таймер и высокоточный безинерционный электронный датчик давления. Специальный термодатчик измеряет температуру фильтруемого воздуха, которая автоматически учитывается в расчете его вязкости и, соответственно, в измерениях газопроницаемости и удельной поверхности порошков. Эти устройства значительно сокращают длительность и повышают точность результатов анализа, уменьшают погрешности субъективного характера, обусловленные участием оператора в выполнении измерений и расчетов.

Приборы Блейна

ЕN 196-6, ASTM C204, BS 4550
Ручное управление

Промышленное производство цемента состоит из нескольких этапов, и на завершающем происходит помол клинкера и добавление гипса. Поскольку важным свойством цемента является гидратация, начинающаяся с поверхности частиц цемента, то сумма площадей их поверхности соответственно определит и объем конечного материала, способного к гидратации. Учитывая данный факт, одним из важнейших и приоритетных свойств портландцемента является степень его измельчения, иными словами — тонкость помола. От нее напрямую зависит скорость гидратации цемента, и высокая скорость нарастания прочности может быть обеспечена лишь при высокой тонкости помола.

Очевидно, что данное свойство является определяющим для качества цемента, в связи с чем нуждается в тщательной проверке и контроле. На предыдущих этапах развития технологий тонкость помола контролировалась с помощью ситового анализа, однако данный метод вовсе не идеален: стандартное британское сито №170 не в состоянии предоставить информацию о тех частицах, размер которые меньше размеров ячейки сита, при том что именно они и оказывают максимально большое влияние на гидратацию. В то же время использование сита с еще меньшими ячейками приводит к быстрому засорению инструмента.

В связи с этим, в настоящее время общепринятым стандартом на цементном производстве является определение тонкости помола по удельной поверхности цемента, т. е. суммарной площади поверхности всех зерен, выраженной в квадратных сантиметрах на 1 грамм. Удельную поверхность зернистых материалов можно определить различными методами. Одним из наиболее простых и распространённых является метод воздухопроницаемости с помощью автоматических или ручных приборов Блейна. Этот метод основан на измерении сопротивления, которое оказывает уплотнённый слой цемента воздуху, просасываемому через него. Слой цемента при этом имеет определённую толщину и площадь поперечного сечения и уплотнён до определённого содержания пустот в единице объёма.

Чем меньше размер частиц материала, т.е. чем больше его удельная поверхность, тем меньше размер промежутков между отдельными частицами. Из законов гидравлики известно, что с изменением диаметра канала, по которому течёт жидкость или газ, его пропускная способность изменяется обратно пропорционально четвёртой степени диаметра канала. Таким образом, при уменьшении диаметра в два раза пропускная способность уменьшается в 16 раз. Уплотнённый в специальной гильзе порошок представляет с точки зрения проницаемости систему каналов различного сечения, причём сечение единичных каналов тем меньше, чем тоньше измельчён порошок. Определив воздухопроницаемость такой системы, можно вычислить с некоторыми допущениями условную удельную поверхность цемента.

Приборы Блейна, которые Вы можете купить в нашем магазине, производятся немецкой компанией Testing и являются эталоном качества и надежности ваших измерений, а также гарантируют достоверность полученных результатов. В зависимости от потребностей Вашей лаборатории, мы предлагаем 6 различных вариантов приборов Блейна, от ручного до компьютерного управления а также систему Dykerhoff с большой измерительной ячейкой.

Определение удельной поверхности измельчаемых материалов

Не так давно в нашей публикации мы рассматривали один из методов определения качества измельчения материала при использовании мелющих шаров. Данный показатель основывался на определении “остаток на сите”. В данной статье рассмотрим другой метод, который подразумевает расчет “величины удельной поверхности”. Оба перечисленных показателя полностью характеризуют понятие “качество помола” и оптимальность измельчительного процесса в шаровых мельницах.

Удельная поверхность, или удельная площадь поверхности, — это суммарная поверхность всех частиц измельченного материала, как правило, дисперсного или пористого, разделенная на массу изучаемого материала. Удельная поверхность материала складывается из суммы площадей поверхности всех его зерен. Чем меньше размер этих зерен (тоньше помол), тем больше площадь их общей поверхности. Если частицы измельченного материала имеют развитую пористую поверхность, то площадь поверхности отдельно взятого зерна становится еще больше по сравнению с абсолютно гладким его аналогом, равным по геометрическим параметрам.

По показателю величины удельной поверхности (измеряется в см 2 /см 3 или см 2 /г) можно судить о физических свойствах полученного после измельчения материала. Данный показатель измельчения материала очень важен при подготовке сырья для производства цемента, газобетона или обогащении полезных ископаемых.

Как же рассчитывается данный показатель? Для расчета теоретически мы предполагаем, что все частицы (зерна) в измельченном материале имеют одинаковый размер и шарообразную форму. В такой идеальной математической модели величина удельной поверхности S определяется по следующей формуле:

где n – число частиц, S и V – соответственно внешняя поверхность и объем частиц, имеющих диаметр δ_ср.

Не будем сильно углубляться в формулы расчетов и теорию дисперсионного анализа измельченного материала. Сегодня все расчеты выполняются автоматически при помощи специальных приборов. В основном наши клиенты пользуются приборами серии ПСХ (приборы системы Ходакова).

В приборах серии ПСХ используется дисперсионный анализ методом определения газопроницаемости. Показатель газопроницаемости измельченного материала определяют по продолжительности времени фильтрации проходящего сквозь него воздуха. При этом за константу берут начальное и конечное разрежение воздуха (давление) в рабочем объеме прибора. Для расчета удельной поверхности и среднего размера частиц используют удельный вес (плотность) изучаемого материала, массу и высоту его слоя в кювете. Все процессы полностью автоматизированы, прибор сам рассчитывает величину удельной поверхности, газопроницаемость и средний размер частиц, который должен совпадать с результатами просеивания данного материала через набор сит. Прибор контролирует следующие параметры: время прохождения воздуха через загруженную пробу, температуру воздуха, давление в рабочей камере, вязкость воздуха и т.д. Эти устройства существенно уменьшают длительность проведения такого рода анализов. Так как все процессы (за исключение отбора пробы) полностью автоматизированы, точность измерения и правильность расчетов обеспечивается за счет сведения к нулю действия “человеческого фактора”. Единственным условием получения точных результатов является постоянный контроль за исправностью устройства и проведение регулярных проверочных работ.

Для каждой отрасли промышленности есть свои требования к показателю удельной поверхности измельченного материала. Так, для производства газобетонных блоков, удельная поверхность готового шлама должна колебаться в пределах 2800-3300 см 2 /г. Для цемента этот диапазон составляет 2500-3500 см 2 /г (зависит от марки выпускаемого цемента).

Подводя итог нашей публикации, еще раз напомним нашим читателям, что правильно подобранные мелющие шары, которые используются в шаровой мельнице, являются основным фактором, который на прямую влияет на качество измельчения, что, в свою очередь, минимизирует затраты на измельчение одной тонны материала.

Метод определения удельной поверхности цемента

Products and Services / Standards & Publications / Standards Products

If you are an ASTM Compass Subscriber and this document is part of your subscription, you can access it for free at ASTM Compass

ASTM C204-18

Historical Standard: СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОНКОСТИ ПОМОЛА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЦЕМЕНТА С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ

Active (view current version of standard)

Translated Standard(s): English

1. Область применения

1. Область применения

1.1 Данный метод испытаний позволяет определить тонкость помола гидравлического цемента с помощью аппарата Блэйна для определения воздухопроницаемости цемента в единицах удельной поверхности, выраженной в виде общей площади поверхности в квадратных сантиметрах на грамм или квадратных метрах на килограмм цемента. В стандарте рассматриваются два метода испытаний: Метод испытаний A является контрольным методом испытаний, использующим стандартный аппарат Блэйна с ручным управлением, в то время как Метод испытаний В позволяет использовать автоматический аппарат, который в соответствии с квалификационными требованиями данного метода испытаний продемонстрировал приемлемые рабочие характеристики. Хотя данный метод может использоваться и использовался для определения тонкости помола множества других материалов, необходимо понимать, что, как правило, при этом получаются, скорее всего, значения относительной, а не абсолютной тонкости помола.

1.1.1 Данный метод испытаний хорошо зарекомендовал себя для портландцементов. Однако пользовать должен сам определить его пригодность для измерений тонкости помола цементов с плотностью или пористостью, отличающимися от плотности или пористости Эталонного материала № 114 или № 46h.

1.2 Значения, указанные в единицах СИ, должны рассматриваться как стандартные.

1.3 ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Многими контролирующими органами ртуть была названа опасным веществом, которое может вызвать повреждение центральной нервной системы, почек и печени. Ртуть или ее пары могут быть опасны для здоровья и агрессивны для материалов. Следует проявлять осторожность при обработке ртути и продукции, содержащей ртуть. Дополнительную информацию см. в Листе данных по безопасности (SDS). Пользователи должны быть осведомлены, что продажа ртути и/или продукции содержащей ртуть может быть запрещена законом в вашем штате или стране.

1.4 Данный стандарт не претендует на полноту описания всех мер безопасности, если таковые имеются, связанных с его использованием. Вся ответственность за установление соответствующих правил техники безопасности, мер по охране здоровья и окружающей среды, а также определение пределов применимости регламентов до начала использования данного стандарта, лежит на пользователе стандарта.

1.5 Данный международный стандарт был разработан в соответствии с международно-признанными принципами стандартизации, установленными Постановлением о принципах разработки международных стандартов, руководств и рекомендаций, выпущенным Комитетом по техническим барьерам в торговле (TBT) Всемирной торговой организации.

2. Ссылочные документы

A582/A582M Specification for Free-Machining Stainless Steel Bars

C125 Terminology Relating to Concrete and Concrete Aggregates

C219 Terminology Relating to Hydraulic Cement

C670 Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials

E832 Specification for Laboratory Filter Papers

BS 4359: 1971 British Standard Method for the Determination of Specific Surface of Powders: Part 2: Air Permeability Methods Available from British Standards Institute (BSI), 389 Chiswick High Rd., London W4 4AL, U.K., http://www.bsi-global.com.

No.114 National Institute of Standards and Technology Standard Reference Material