Ситовый анализ в лабораторной практике

Для непосредственной оценки качества, если критериями является гранулометрический (фракционный, дисперсный) анализ, а также подготовки сыпучих и в виде порошков материалов с целью дальнейшего исследования, не обойтись без применения сит лабораторных - приспособлений простых по конструкции, но важных, поскольку от просеивания в значительной мере зависит результат.

Предварительная подготовка на лабораторных ситах

Общая информация о ситовом анализе

Вот 2 примера.

1. Гравиметрический анализ влажности. Чтобы влага внутри сушильной камеры шкафа испарялась с образцов в бюксах равномерно, требуется измельчение и просеивание, чтобы все частицы были одного размера.
2. Для некоторых видов исследований методом инфракрасной спектроскопии, в кювету анализатора, нужно засыпать предварительно измельченный материал (это может зерно, шрот, жмых, комбикорм). Если элементы будут значительно отличаться по размеру, это увеличит погрешность измерения.

Просеивание широко применяется в разных отраслях промышленности: обогащение угля, промывка золота.

Если взять набор сит с разными диаметрами ячеек, то последовательно просеивая материал, на каждом из них останутся только частицы заданного объема.

В процессе ситового анализа в лаборатории применяются разные виды сит: тканые, проволочные шелковые сетки с квадратными отверстиями (ячейками), а также металлические решетные сетки с пробивными круглыми, и прямоугольными отверстиями.

Ситовой анализ применим для материалов с размерами частиц 10-0,04 мм.
В этот диапазон входит например зерновые культуры, мука, песок, цемент.

Как быть с более крупными продуктами ? Для них тоже используются сита, называемые грохотами. То есть если выше мы говорили про обогащение угля, это как раз и производится методом грохочения.
Предварительно измельченный материал может поступать как в сухом виде, так и в виде взвеси в жидкой среде (так называемое гидрохрохочение зернистых продуктов).
Чтобы через сита прошли только все элементы по размеру меньше чем ячейки, а остаток остался, необходимо приложить разнообразные усилия:

Количество материала, прошедшего через сита, выражается в процентах от исходной массы. Количество фракций разной крупности определяется как N+1, где N-количество используемых сит. Результаты могут фиксироваться в табличном виде, в форме диаграмма или обычных записей.

Виды сеток и обечаек

Основная характеристика сит лабораторных это нормированный размер ячеек в днище.
Для проволочных сеток эта величина измеряется в миллиметрах, однако если это размер меньше 1 мм, то используется десятичная запись. То есть например для тонкого проволочного сита значение может быть 0,07 мм.
Чем меньше размер ячеек, тем больше вероятность их забивания сыпучей массой, склонной к слипанию, образованию комков, что приводит к увеличению времени просеивания. Большое значение здесь имеет влажность. Например если мука влажная, она быстро забьет отверстия. Такие сита применяются для порошков, которые хорошо просеиваются.

Сита могут изготавливаться из шелковых сеток и подразделяются на утяжеленные и облегченные. Для них установлена еще одна характеристика: количество ячеек на 1 сантиметр.
Для просеивания крупнозернистых материалов, например камней, используются металлопробивные сита (используются в основном в строительных лабораториях). Форма ячеек у них обычно круглая.
Проволочные сита производятся с ячейками в форме квадрата: нормальной точности, высокой и контрольные. Последние нужны для контроля просеиваемых продуктов при дроблении.

Ситовые ткани надеваются на круглую или квадратную обечайку. Количество продукта, который просеивается, зависит как от диаметра обечайки, так и от высоты борта.

Просыпавшийся через ячейки продукт попадает в поддон. Сверху на сито может надеваться крышка, кроме случаев, если нужны вспомогательные приспособления, например кисточка.
В продаже представлены не только сита, но и их наборы, в каждом из которых сетки имеют уменьшающийся размер.

Можно купить сита лабораторные для специальных продуктов:

• зерна, масличных, бобовых культур, семян;
• грунта, удобрений;
• строительных смесей.

Как происходит просеивание

Методика

В данном случае речь идет о ручном методе.
Отобранную пробу помещают на самое тонкое сито. Получают остаток и последовательно переносят его на сито с большими ячейками. Почему нельзя наоборот ? Можно, но при указанном подходе более крупные и тяжелые частицы продукта ускоряют процесс просеивания, дополнительно оказывая воздействие на мелкие фракции.
В процессе сухого рассева, материал должен быть предварительно подсушен до температуры 105-110°С, как уже было сказано, чтобы частицы не слипались и быстрее проходили через ячейки. Также необходимо учитывать влажность воздуха, особено для гигроскопичных материалов (например для муки).

Для круглого сита последовательность действий следующая. Сито берут одной рукой (с предварительно установленным поддоном и крышкой), наклоняются на угол 10-20° и встряхивают или ударяют по обечайке с частотой до 2 раз в секунду. Также могут использоваться и другие движения: постукивания, повороты.
При использовании сит с мелкими ячейками и с материалом, который плохо и медленно просеивается, необходимо очищать сеточку с помощью кисточки, чтобы через сетку прошли все частицы, скопившиеся на дне и присоединились к выходу в поддоне.
В квадратными ситами механическое воздействие аналогичное, но их можно брать в две руки.

От чего зависит время ?

1. Размера ячеек.
2. Плотности, влажности, размеров и формы частиц.
3. Объема материала.
4. Активности и разнообразия ручных движений.
5. Количества отверстий, которые забились материалом.

Как поступать с мелкофракционными продуктами ?

Проблема с ними в том, что они быстро забивают отверстия, что резко увеличивает время просеивания (продукту почти некуда просыпаться в поддон). В таком случае, необходимо последовательно добавлять небольшое количество продукта и использоваться кисточку.

Когда заканчивается процесс ?

Если при очередном просеивании, количество оставшегося материала на сетке сита уменьшается не более чем на 0,2 %.
Каждую разделенную при просеивании фракцию помещают отдельно и взвешивают.