Definição de tamanho de partícula: significado, medição e distribuição explicados

Definição do tamanho de partícula: a dimensão linear medida de uma partícula individual, geralmente expressa como um diâmetro equivalente porque as partículas reais raramente são esferas perfeitas. Em um pó, pasta, pó ou material granular, o tamanho da partícula não é um número único e fixo para toda a amostra. É uma propriedade definida pelo princípio de medição, pela suposição de forma e pelo parâmetro estatístico relatado, como D10, D50 ou D90.

É por isso que dois laboratórios podem seguir boas práticas e ainda assim reportar diferentes tamanhos de partículas para o mesmo material. Pode-se usar análise de peneira, outra difração de laser e uma terceira análise de imagem. Cada método interage com a partícula de uma maneira diferente. Uma definição útil do tamanho das partículas responde, portanto, a três questões: o que está sendo medido, como o diâmetro equivalente é calculado e que parte da distribuição está sendo citada.

O que o tamanho da partícula realmente significa

Para uma esfera perfeita, o tamanho da partícula é simplesmente o seu diâmetro. Para partículas reais, que podem ser angulares, escamosas, fibrosas, porosas ou aglomeradas, o tamanho da partícula deve ser definido através de um diâmetro equivalente. Este é um diâmetro calculado que dá a mesma resposta que a partícula real sob um princípio de medição escolhido.

• Diâmetro equivalente a volume: o diâmetro de uma esfera com o mesmo volume da partícula.
• Diâmetro equivalente à área superficial: o diâmetro de uma esfera com a mesma área superficial.
• Diâmetro da peneira: a largura da menor abertura quadrada pela qual uma partícula pode passar.
• Diâmetro hidrodinâmico: o diâmetro de uma esfera com o mesmo comportamento de movimento em um fluido.
• Diâmetro do furão: a distância entre duas tangentes paralelas em uma imagem de partícula projetada.

Quando um fornecedor declara um tamanho de partícula, pergunte se ele é baseado em volume ou em número. O mesmo pó pode apresentar um D50 muito diferente quando algumas partículas grandes dominam o volume enquanto bilhões de partículas finas dominam o número.

Por que a distribuição do tamanho das partículas é mais importante do que um único número

Nenhum pó industrial contém partículas de apenas um tamanho. Uma amostra contém um intervalo, e esse intervalo é descrito por uma distribuição de tamanho de partícula. As métricas de relatórios mais comuns são D10, D50, D90 e span. D50 é a mediana, não a média aritmética, e não diz nada por si só sobre as caudas grosseiras ou finas.

Por exemplo, dois pós podem ter um D50 de 12 micrômetros. Se um tiver um D90 de 25 micrômetros e o outro tiver um D90 de 55 micrômetros, eles se comportarão de maneira diferente em reatividade, empacotamento, resistência, desgaste e geração de poeira.

Como o tamanho da partícula é medido

O tamanho das partículas não é medido diretamente na maioria dos instrumentos modernos. É inferido a partir de um sinal físico e esse sinal depende do método. É por isso que a declaração do método faz parte da definição.

• Análise de peneira: separa partículas por tamanho de abertura e relata uma fração de tamanho com base em massa.
• Difração a laser: calcula o tamanho a partir da intensidade angular da luz espalhada, geralmente como uma distribuição de volume.
• Dispersão dinâmica de luz: deriva o tamanho hidrodinâmico do movimento browniano, principalmente para materiais submicrométricos e nano.
• Análise dinâmica de imagem: mede imagens de partículas individuais e pode relatar a forma e o tamanho.
• Sedimentação: usa a velocidade de acomodação e a lei de Stokes para estimar o tamanho.
• Zona de detecção elétrica: conta partículas por mudanças na resistência elétrica à medida que passam por uma abertura.

Os resultados são comparáveis ​​apenas quando o método, a dispersão, o diâmetro equivalente e a base de distribuição coincidem. Não se deve esperar que um D50 da análise de peneira seja igual a um D50 da difração a laser.

Principais regras de relatórios que evitam confusão

Distribuição de volume versus número

Uma distribuição de volume dá mais peso às partículas grandes, enquanto uma distribuição numérica dá mais peso às partículas pequenas. Para a mesma amostra, o D50 baseado em números pode ser muito menor que o D50 baseado em volume.

Dispersão úmida versus seca

A dispersão altera o tamanho medido. A dispersão seca pode quebrar aglomerados fracos, enquanto a dispersão úmida pode inchar ou dissolver alguns materiais. O meio de dispersão e a energia devem sempre ser relatados.

Declaração de método

Uma definição completa do tamanho das partículas deve incluir o princípio do instrumento, o diâmetro equivalente, o tipo de distribuição, o procedimento de dispersão e qualquer etapa de preparação da amostra. Sem esses detalhes, um número é difícil de reproduzir.

Da Definição ao Controle do Processo: Fresagem, Classificação e Qualidade

Na produção, a definição do tamanho das partículas não é acadêmica. Estabelece metas para moinhos, classificadores, peneiras e coletores de pó. Se o alvo for um D90 abaixo de um determinado limite, o circuito deverá remover partículas grossas de forma confiável. Se o objetivo for um intervalo estreito, a eficiência da classificação torna-se tão importante quanto a energia de moagem.

trabalha com equipamentos de moagem e classificação de pó desde 2002, atendendo indústrias como energia, química, cimento e aço. Um classificador de pó dinâmico é frequentemente usado quando o processo precisa de tamanho de corte ajustável e controle estável de produto fino.

Classificador dinâmico de pó série MX para moinhos de carvão O tamanho de corte ajustável e o controle estável de produtos finos tornam este classificador dinâmico relevante onde os circuitos de moagem precisam de separação flexível e maior saída do sistema. Ver Produto →

Definições de tamanho de partículas ultrafinas e opções de equipamentos

Abaixo de aproximadamente 10 micrômetros, as definições de tamanho de partícula tornam-se mais sensíveis à aglomeração, às forças superficiais e ao método de medição. Produtos ultrafinos podem exigir um tamanho superior justo e uma mediana controlada. Nestes casos, os circuitos de classificação a ar e de moagem a jato são comuns porque podem combinar redução de tamanho com separação precisa.

Para pós ultrafinos, o classificador de pó ultrafino JSP foi projetado para suportar pontos de corte finos e classificação consistente do produto. A escolha correta depende do destino D50, D90, das propriedades do feed e do rendimento necessário.

Classificador de pó ultrafino JSP para classificação de precisão A classificação de acionamento duplo e gaiola dupla suporta pontos de corte finos e classificação consistente para pós ultrafinos em circuitos de moagem industrial e de cimento. Ver Produto →

Onde as definições de tamanho de partícula são usadas na indústria

• Processamento de cimento e minerais: controla a reatividade, o desenvolvimento de força e a eficiência de moagem.
• Geração de energia: afeta a moagem de carvão, a combustão e o manuseio de cinzas volantes.
• Revestimento químico e em pó: influencia o fluxo, a cura, o brilho e a estabilidade da dispersão.
• Siderurgia e metalurgia: está relacionado à preparação de matéria-prima, controle de poeira e desempenho de aditivos.
• Areia e agregado: determina a classificação, embalagem e qualidade do produto posterior.

Em cada caso, a definição deve estar conectada ao objetivo do processo. Uma especificação que diz apenas “pó fino” não é uma definição de tamanho de partícula.

Mal-entendidos comuns sobre o tamanho das partículas

• O tamanho da partícula não é dispersão. A dispersão descreve quão bem as partículas são separadas, não quão grandes elas são.
• D50 não é um diâmetro médio. É a mediana de uma distribuição escolhida.
• Menor nem sempre é melhor. Pós muito finos podem aumentar a poeira, o custo de energia e a dificuldade de manuseio.
• Um método não é universal. Peneiramento, difração de laser e imagens respondem a diferentes questões físicas.
• A largura de distribuição é importante. Uma amplitude estreita geralmente prevê um comportamento mais estável do que apenas um D50 baixo.

Uma lista de verificação prática para definir o tamanho das partículas em um projeto

1. Indique o objetivo: controle de qualidade, projeto de equipamento, especificação de vendas ou pesquisa.
2. Selecione o diâmetro equivalente e o método de medição que corresponda ao comportamento do processo.
3. Especifique as métricas de distribuição, como D10, D50, D90 e span.
4. Concordar com a dispersão, preparação da amostra e base de relatório.
5. Verifique a definição em relação ao desempenho real do moinho, classificador ou coletor de pó.

Esta lista de verificação evita uma falha comum: um número preciso que não descreve o material no processo real.

Como JND oferece suporte ao controle de tamanho de partículas

O escopo de produtos da JND abrange classificação, preparação de pó ultrafino, pulverização, secagem, remoção de poeira e equipamentos de dessulfurização e desnitrificação de gases de combustão. A empresa opera sob os sistemas de gestão ISO 9001, ISO 14001 e OHSAS 18001 e foi reconhecida como uma empresa nacional de alta tecnologia. Essa formação em engenharia ajuda as equipes a passar da definição do tamanho das partículas para uma seleção prática de equipamentos.

Para trituração e moagem fina, um moinho vibratório pode fazer parte de um circuito onde a redução de tamanho e a classificação a jusante devem trabalhar juntas. Você pode revisar o princípio de funcionamento do moinho vibratório para ver mais de perto como esse equipamento se comporta no uso industrial.

Moinho vibratório para moagem e processamento ultrafino Parâmetros de vibração e meios ajustáveis permitem retificação ultrafina, mistura e modificação de superfície em materiais duros em operação selada e controlada por programa. Ver Produto →

Uma definição confiável do tamanho das partículas é um contrato de medição: ele declara o diâmetro equivalente, a base de distribuição, o método e o significado do processo pretendido. Quando esses detalhes estão claros, as equipes podem comparar pós, definir especificações e selecionar equipamentos de moagem ou classificação com confiança.

Se você estiver definindo uma meta de tamanho de partícula para um projeto de pó, cimento, químico ou ambiental, entre em contato com nossa equipe para discutir o material, distribuição alvo e rota do equipamento.