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碳酸鈣的激光衍射粒度分析
碳酸鈣在眾多行業(yè)中發(fā)揮著各種不同的功能:
•粘合劑和密封劑:作為填料和粘度控制劑
•動(dòng)物和寵物飼料:作為鈣和助消化劑的來源
•建筑:作為混凝土,、水泥漿,、瀝青和天花板材料的填料
•肥料:作為填料和鈣的來源
•食物:作為鈣的附加來源
•家用和衛(wèi)生產(chǎn)品:作為一種溫和的摩擦劑
•采礦:作為鉆井泥漿的堵漏劑/暫堵劑
•涂料和表面涂層:作為顏料,、填充劑和增量劑,,具有改進(jìn)涂料流變性,、附著力,、光澤,、遮蓋力和防腐性能等功能。
•紙張:用作填料,、涂料和酸度控制劑
•藥品:作為填料或緩沖劑
•塑料:作為填料和流變控制劑
•橡膠和人造橡膠:用作填料和增量劑,。
測量碳酸鈣的粒徑
各種不同粒徑和不同表面改性處理的碳酸鈣,能滿足前面提到的各種應(yīng)用,。Topsizer激光衍射粒度儀能夠測量從納米到毫米級(jí)別的顆粒尺寸,,在短短幾分鐘的時(shí)間內(nèi)就可以完成全量程的測量,幫助實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中以及在終產(chǎn)品的質(zhì)量控制中對(duì)碳酸鈣粒度的精確表征,。
如何進(jìn)行碳酸鈣的分散
Topsizer依賴其配置的不同可以實(shí)現(xiàn)濕法和干法測量,。碳酸鈣的加工方法和粒徑將決定是濕法分散還是干法分散更可取。干分散取樣量大,,為粗顆粒尺寸表征提供可重現(xiàn)結(jié)果,。然而,,對(duì)于細(xì)顆粒,濕法分散可以更好地控制顆粒分散狀態(tài),,從而得到重現(xiàn)性更好的結(jié)果,。干、濕法分散裝置的靈活,、快速切換保證了單一的Topsizer機(jī)型即可實(shí)現(xiàn)多種類型樣品的分析,。
DPF-110干法進(jìn)樣器采用壓縮空氣對(duì)樣品進(jìn)行分散,為了確保分散,,合適的空氣壓力選擇很重要,。在濕法分散中,可以使用SCF-108A分散裝置在水中進(jìn)行測量,。通常需要進(jìn)行短時(shí)間的超聲來分散團(tuán)聚體,,并使用適量穩(wěn)定劑(如六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉)來保證分散體系的穩(wěn)定性。
圖1是使用濕法(超聲30sec后)和干法(2bar)測量的碳酸鈣樣品的粒度分布,。結(jié)果表明,,濕法分散與干法分散結(jié)果相一致,證明了樣品在兩種狀態(tài)下都是充分分散的,。
圖1:在濕法和干法分散中測量的碳酸鈣樣品
碳酸鈣粒度的表述
激光衍射法產(chǎn)生基于體積統(tǒng)計(jì)的顆粒粒徑分布,,其中有一系列典型特征值用來表述碳酸鈣的粒度分布。例如,, D97可用于表征粒度分布中的粗顆粒,。以小于2μm顆粒的百分含量表征細(xì)粉的占比,以大于10μm或45μm顆粒的百分含量表征粗粉的占比,。圖2是四種典型碳酸鈣的粒徑分布,,包括納米碳酸鈣、沉淀碳酸鈣(PCC)和重質(zhì)碳酸鈣(GCC),,粒徑范圍從40nm到200μm,,表1是這些樣品的特征值。
圖2:四種碳酸鈣的粒度分布
Sample | D10(μm) | D50(μm) | D97(μm) | %V <2μm | %V >10μm | %V >45μm |
Nano CaCO3 | 0.066 | 0.130 | 0.350 | 100.0 | 0 | 0 |
PCC | 0.673 | 1.440 | 3.960 | 71.25 | 0 | 0 |
GCC (roller mill) | 1.353 | 4.638 | 14.38 | 17.04 | 12.95 | 0 |
GCC (vertical mill) | 0.763 | 6.012 | 83.14 | 28.46 | 38.60 | 10.29 |
表1:四種碳酸鈣的粒度特征值
重復(fù)性和重現(xiàn)性
立式磨生產(chǎn)的重質(zhì)碳酸鈣(GCC)由于其粒度分布非常寬,,成為許多激光衍射法粒度儀面臨的應(yīng)用挑戰(zhàn),。通過的產(chǎn)品設(shè)計(jì),Topsizer可以為客戶提供高準(zhǔn)確性,、高重復(fù)性和高重現(xiàn)性的數(shù)據(jù),。圖3和表2是同一立磨鈣的三等份樣品的重復(fù)性結(jié)果,由同一臺(tái)Topsizer儀器測量,。圖4和表3是三臺(tái)不同的Topsizer儀器所測量的同一批次立磨鈣的粒度分布,。
圖3:方法重復(fù)性:同一臺(tái)Topsizer儀器測量同一批立磨鈣的三等份試樣的粒度分布
Sample | D10 (μm) | D50(μm) | D97(μm) | %V <2μm |
1 | 0.756 | 5.769 | 80.41 | 28.61 |
2 | 0.759 | 5.750 | 78.71 | 28.54 |
3 | 0.756 | 5.797 | 81.14 | 28.63 |
Average | 0.757 | 5.772 | 80.09 | 28.59 |
RSD/% | 0.23 | 0.41 | 1.55 | 0.17 |
表2:同一臺(tái)Topziser儀器測量同一批立磨鈣的三等份試樣的粒度分布
圖4:系統(tǒng)重現(xiàn)性:三臺(tái)不同的Topsizer儀器測量同一批立磨鈣的粒度分布
表3:三臺(tái)不同的Topsizer儀器測量同一批立磨鈣的粒徑分布
總結(jié)
激光衍射技術(shù)具有動(dòng)態(tài)范圍寬、分散方式靈活可選、測量速度快,、結(jié)果重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn),,在碳酸鈣分析中得到了廣泛的應(yīng)用。