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碳酸鈣的激光衍射粒度分析

2020-04-15

碳酸鈣在眾多行業中發揮著各種不同的功能:
        •粘合劑和密封劑:作為填料和粘度控製劑

•動物和寵物飼料:作為鈣和助消化劑的來源

•建築: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

•家用和衛生產品:作為一種溫和的摩擦劑

•采礦:作為鑽井泥漿的堵漏劑/暫堵劑

•塗料和表麵塗層:作為顏料、填充劑和增量劑,具有改進塗料流變性、附著力、光澤、遮蓋力和防腐性能等功能。

•紙張:用作填料、塗料和酸度控製劑

•藥品:作為填料或緩衝劑

•塑料:作為填料和流變控製劑

•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麵改性處理的碳酸鈣,能滿足前麵提到的各種應用。Topsizer激光衍射粒度儀能夠測量從納米到毫米級別的顆粒尺寸,在短短幾分鍾的時間內就可以完成全量程的測量,幫助實現在生產過程中以及在最終產品的質量控製中對碳酸鈣粒度的精確表征。

如何進行碳酸鈣的分散

Topsizer依賴其配置的不同可以實現濕法和幹法測量。碳酸鈣的加工方法和粒徑將決定是濕法分散還是幹法分散更可取。幹分散取樣量大,為粗顆粒尺寸表征提供可重現結果。然而,對於細顆粒,濕法分散可以更好地控製顆粒分散狀態,從而得到重現性更好的結果。幹、濕法分散裝置的靈活、快速切換保證了單一的Topsizer機型即可實現多種類型樣品的分析。

DPF-110幹法進樣器采用壓縮空氣對樣品進行分散,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分散裝置在水中進行測量。通常需要進行短時間的超聲來分散團聚體,並使用適量穩定劑(如六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉)來保證分散體係的穩定性。

1是使用濕法(超聲30sec後)和幹法(2bar)測量的碳酸鈣樣品的粒度分布。結果表明,濕法分散與幹法分散結果相一致,證明了樣品在兩種狀態下都是充分分散的。

1:在濕法和幹法分散中測量的碳酸鈣樣品

碳酸鈣粒度的表述

激光衍射法產生基於體積統計的顆粒粒徑分布,其中有一係列典型特征值用來表述碳酸鈣的粒度分布。例如, D97可用於表征粒度分布中的粗顆粒。以小於2μm顆粒的百分含量表征細粉的占比,以大於10μm45μm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、沉澱碳酸鈣(PCC)和重質碳酸鈣(GCC),粒徑範圍從40nm200μm,表1是這些樣品的特征值。


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

1:四種碳酸鈣的粒度特征值

重複性和重現性

立式磨生產的重質碳酸鈣(GCC)由於其粒度分布非常寬,成為許多激光衍射法粒度儀麵臨的應用挑戰。通過卓越的產品設計,Topsizer可以為客戶提供高準確性、高重複性和高重現性的數據。圖3和表2是同一立磨鈣的三等份樣品的重複性結果,由同一台Topsizer儀器測量。圖4和表3是三台不同的Topsizer儀器所測量的同一批次立磨鈣的粒度分布。

3:方法重複性:同一台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

2:同一台Topziser儀器測量同一批立磨鈣的三等份試樣的粒度分布

4:係統重現性:三台不同的Topsizer儀器測量同一批立磨鈣的粒度分布


3:三台不同的Topsizer儀器測量同一批立磨鈣的粒徑分布

總結

激光衍射技術具有動態範圍寬、分散方式靈活可選、測量速度快、結果重現性好等優點,在碳酸鈣分析中得到了廣泛的應用。
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