Анализ смешанного качества
Качество смешивания описывает, насколько равномерно распределены несколько компонентов в смеси. При смешивании порошков оно включает в себя как пространственное распределение твердых частиц, так и однородность жидких добавок, которые добавляются к сыпучему материалу. На практике качество смешивания обычно оценивается на основе образцов, взятых из партии или непрерывного потока продукта. Часто анализ сосредотачивается на второстепенном компоненте, который служит в качестве трассера и оценивается как представитель гомогенности всей смеси.
Основой любого количественного анализа качества смеси является надежная идентификация этих незначительных компонентов в образце. Это особенно сложно, если частицы имеют очень мелкую дисперсию или их массовая доля находится в диапазоне следов, например, в соотношении 1 : 10 000 или 1 : 100 000.
Часто используются оптические методы, основанные на цветовых контрастах, флуоресценции или характерных спектральных сигнатурах. Для этого образец часто диспергируют в среде, чтобы фотометрически определить компонент, чувствительный к смешиванию. Оценка затем основывается на законе Ламберта-Бера, который связывает экстинкцию с концентрацией.
Другой подход заключается в непосредственном подсчете отдельных частиц минорных компонентов. Это можно сделать с помощью микроскопического анализа изображений, обработки изображений срезов или автоматического распознавания частиц. Гранулометрические методы, основанные, например, на лазерной дифракции или анализе изображений, могут дополнительно предоставить информацию о размерах и распределении. В зависимости от требований также могут использоваться методы, избирательные по материалу, такие как рентгеновская флуоресценция, рамановская и инфракрасная спектроскопия, термический анализ или магнитные и электрические методы измерения. Выбор подходящей технологии зависит от свойств трассирующего компонента, матрицы смеси и требуемого предела обнаружения.
Несмотря на такое разнообразие методов, в промышленных процессах с твердыми веществами часто бывает сложно установить надежные и переносимые протоколы анализа. Особую проблему представляют мелкодисперсные, адгезивные или поверхностно-активные вещества, которые присутствуют в очень низких концентрациях и склонны к агломерации или адгезии. В таких случаях качество смешивания на практике часто оценивается только косвенно, например, на основе химической однородности, кинетики реакции, изменения размера зерен, твердости таблеток, растворимости, распределения цвета или блеска, а также других функциональных свойств продукта. Для высокопроизводительных применений в химической, металлургической, керамической промышленности и в производстве аккумуляторных материалов анализ качества смешивания остается центральным, но методологически сложным элементом разработки процессов и продуктов.
Многие порошкообразные массовые продукты являются очень дорогостоящими и требуют высочайшей чистоты и идеального качества смешивания, чтобы их можно было экономично перерабатывать. К ним относятся активные массы для батарей, порошковые металлы, АФИ, пищевые добавки, загустители, химикаты для строительных материалов, а также чай, кофе и табак.
Чем длиннее последующий технологический маршрут, тем важнее становится идеальное распределение исходного сырья. Здесь на помощь приходит смесительный бункер Gyraton®. Он вмещает до 100 м³ и обеспечивает идеальное качество смешивания, которое в практике невозможно улучшить. Его бережный, энергоэффективный процесс смешивания с минимальным потреблением энергии позволяет экономить дорогостоящие сырьевые материалы и оптимизировать всю цепочку создания добавленной стоимости.