background image

W

W

I

I

E

E

L

L

K

K

O

O

Ś

Ś

Ć

Ć

 

 

C

C

Z

Z

Ą

Ą

S

S

T

T

E

E

K

K

 

 

 

 

ZIARNO

 – jednostka pojawiająca się w analizie sitowej 

i sedymentacyjnej,  dająca się zaobserwować pod mikroskopem 

optycznym, 

KRYSTALIT

 – najmniejsza jednostka budowy proszku, 

AGREGAT

 – krystality zrośnięte w bezporowaty twór, 

AGLOMERAT 

– krystality lub agregaty zrośnięte w porowaty twór, 

GRANULE

 – aglomeraty nieregularnych kształtach 

 
 

CHARAKTERYSTYKA PROSZKÓW 

wielkość i kształt ziaren 

rozkład wielkości ziaren 

 
 

METODY PRZEDSTAWIANIA WYNIKÓW ANALIZY ZIARNOWEJ 

1. 

W tabelach podaje się przepad i pozostałość. 

PRZEPAD – udział ziaren mniejszych lub równych danemu rozmiarowi, 

POZOSTAŁOŚĆ – uzupełnienie przepadu, 

2. 

KRZYWA SUMACYJNA (KRZYWA SKŁADU ZIARNOWEGO) – graficzne 
przedstawienie przepadu lub pozostałości w funkcji wielkości ziaren, 
zróżniczkowana krzywa sumacyjna – zależność funkcji częstości od 
wielkości ziaren, 

3. 

Inne sposoby przedstawiania składu ziarnowego oparte są na 
stworzonych równaniach, które dzieli się na dwie grupy. 

background image
background image

 

3a. 

Równanie dotyczące funkcji częstości ma ogólną postać: 

)

(

'

)

(

d

f

m

e

Ad

d

P

=

 

 

gdzie: 

n

d

B

d

f

=

)

(

 

A, B – stałe doświadczalne, 

m, n – wynikają z zastosowanego równania, 
 

 

RÓWNANIE ROSINA-RAMMLERA 

n

Bd

n

e

nBd

d

P

=

1

)

(

'

 

po scałkowaniu w przedziale od 0 do 

n

n

Bd

Bd

d

n

e

dd

e

nBd

d

P

=

=

1

0

1

)

(

 

wiedząc, że 

)

(

)

(

d

P

d

R

=1

 otrzymuje się 

n

Bd

e

d

R

=

)

(

 

Benett za B podstawił (1/d

o

)

n

n

o

d

d

e

d

R

)

(

)

(

=

 

gdy d=d

o

 można stwierdzić, że 

%

,

,

)

(

8

36

3679

0

1

=

=

e

d

R

 

zatem d

o

 jest rozmiarem ziarna, któremu odpowiada pozostałość 36,8%. 

Wartość ta charakteryzuje cały proszek. 

background image

Podwójne zlogarytmowanie 

wyrażenia 

 

prowadzi do liniowej postaci 

równania R-R 

n

Bd

e

d

R

=

)

(

B

ln

+

n

d

R

ln

)

(

ln

ln

=

1

 

wyniki przedstawia się 

w układzie współrzędnych 

)

d

(ln

)

(

ln

ln

f

d

R

=

1

 

 

  Gdy proszek spełnia równanie R-R otrzymuje się linię prostą 

o współczynniku kierunkowym n, który jest miarą rozrzutu wielkości 
ziaren, im jego wartość jest większa, tym w węższym przedziale mieszczą 
się rozmiary ziaren. 

 

INNE FUNKCJE TEGO TYPU – funkcja Gaudina-Andriejewa-Schuhmanna 

3b. 

  Druga grupa to funkcje oparte na rozkładzie normalnym. Z rozkładem 
tym ma się do czynienia, gdy na mierzoną cechę oddziaływuje duża 

liczba czynników, każdy o niewielkim znaczeniu. Wartości mierzone 
odchylają się od średniej symetrycznie na obie strony. 

Proszek spełniający równanie Gaussa można scharakteryzować dwiema 
liczbami:

 

 

•  średnią wielkością ziarna 

d

•  odchyleniem standartowym σ, 

background image

jeżeli zmienną niezależną podda 

się transformacji, a funkcja 

transformująca ma postać  z=lnd
można mówić wówczas o 
rozkładzie logarytmiczno-

normalnym, który najczęściej 
przedstawia się graficznie. Na osi 

x przedstawia się  ln(d) natomiast 
na osi y kwantyle rozkładu 

normalnego (t). 

Przekształcenie wzoru 

g

g

g

d

t

σ

σ

ln

ln

ln

=

1

 pozwala 

stwierdzić, 

że współczynnik 

kierunkowy prostej wynosi 

g

σ

ln

1

 

a wyraz wolny 

g

g

d

σ

ln

ln

 co pozwala 

obliczyć parametry rozkładu logarytmiczno – normalnego, czyli 

σ

g

 

(geometryczne odchylenie standartowe) i d

(średnią geometryczną 

wielkość ziarna). 

background image

 

W

W

I

I

E

E

L

L

K

K

O

O

Ś

Ś

Ć

Ć

 

 

Z

Z

I

I

A

A

R

R

N

N

A

A

 

 

 

 

Wielkości reprezentujące całą zbiorowość ziaren to: 

•  MODA (funkcja częstości osiąga maksimum), 

•  MEDIANA (dzieli wykres – krzywą sumacyjną – na dwie równe części, 

wartość środkowa) 

•  WARTOŚĆ ŚREDNIA, 

Wartość średnią oblicza się w oparciu o wzór: 

[

]

)

(

)

(

i

n

i

i

i

n

i

d

P

d

P

d

d

Δ

Σ

Δ

Σ

=

=

=

1

1

 

gdzie: 

i

d

 - średnia (arytmetyczna) wielkość ziarna w i-tej klasie, 

)

(

i

d

P

Δ

 - udział masowy (liczbowy) ziarn w i-tej klasie, 

n – liczba klas ziarnowych, 

 
wg Allena moda, mediana i wartość średnia związane są zależnością: 

Ś

Ś

R

R

E

E

D

D

N

N

I

I

A

A

 

 

 

 

M

M

O

O

D

D

A

A

 

 

 

 

3

3

(

(

Ś

Ś

R

R

E

E

D

D

N

N

I

I

A

A

-

-

M

M

E

E

D

D

I

I

A

A

N

N

A

A

)

)

 

 

background image

R

R

O

O

Z

Z

M

M

I

I

A

A

R

R

 

 

Z

Z

I

I

A

A

R

R

E

E

N

N

 

 

Ziarna kuliste – rozmiar reprezentujący kulę – średnica 

Ziarna sześcienne – rozmiar reprezentujący sześcian – długość krawędzi 

 

Rzeczywiste proszki – kształt ziaren odbiega od brył foremnych, dlatego 

definiuje się NOMINALNĄ WIELKOŚĆ ZIARNA, 

Istnieją dwa podejścia do tego problemu: 

I. Nawiązanie do właściwości geometrycznych ziarna, powierzchni lub 

objętości, 

II.  Zachowanie się ziarna w otaczającym  środowisku, np. ruch 

względny ziarna i płynu, 

 

NAZWA DEFINICJA 

rozmiar sitowy d

s

minimalny rozmiar boku kwadratowego oczka 
w sicie, przez które zdołało przejść ziarno 

rozmiar 

powierzchniowy 
d

p

średnica kuli o takiej samej powierzchni jak 

rozpatrywane ziarno 

rozmiar 
objętościowy  
d

v

średnica kuli o takiej samej objętości jak 
rozpatrywane ziarno  

rozmiar 
projekcyjny  
d

R

średnica kuli o takiej samej powierzchni przekroju 
jak powierzchnia rzutu ziarna na płaszczyznę jego 
stabilnego spoczynku 

rozmiar wg 
Stokesa  
d

st

średnica kuli o takiej samej gęstości i opadającej 
w lepkim ośrodku z taką samą szybkością jak 
rozpatrywane ziarno (Re<0,2) 

rozmiar wg 
powierzchni 
właściwej  
d

sw

średnica kuli o takim samym stosunku S/V jak 
rozpatrywane ziarno 

rozmiar Fereta  
d

F

średnia odległość pomiędzy dwoma równoległymi 
liniami stycznymi do rzutu ziarna 

rozmiar Martina 
d

M

średnia długość cięciwy rzutu ziarna 

 

background image

Średnia równoważna średnica ziarna d

2

(analiza rozmiaru ziaren przy pomocy komputera 

programy VISILOG, APHELION) 

ANALIZA ROZMIARU ZIAREN – KOMPUTER: 

1.  Digitaliza

3.  Analiza obrazu 

owierzchni każdego ziarna (piksele), 

 koła, 

a d

2

3

5

6

1

2

4

π

S

d

2

2

=

 

cja 

2.   Binaryzacja 

μm

4.  Przesłanie danych do arkusza kalkulacyjnego 

•  obliczenia p
•  przeliczenie powierzchni ziarna na powierzchnię
•  wyznaczenie średniej równoważnej średnicy ziarn

S

S

i

i

C

C

+

+

0

0

,

,

5

5

%

%

B

B

+

+

8

8

%

%

C

C

background image

K

K

S

S

Z

Z

T

T

A

A

Ł

Ł

T

T

 

 

Z

Z

I

I

A

A

R

R

E

E

N

N

IGŁOWY

, KULISTY, 

O

 

Do opisu ilościowego 

stuje się znajomość 

objętości i powierzchni cząstki. 

β 

aren 

 

 przypadku cząstek, których wymiary można swobodnie obserwować 

ierzy się tzw. 

 

 

, OSTROKRAWĘDZISTY, WYDŁUŻONY, IZOMETRYCZNY

WALNY, PŁYTKOWY itp.

 

kształtu ziaren wykorzy

powierzchnia cząstki- 

n

n

s

d

S

=

,

β

  

objętość cząstki- 

n

n

v

d

V

=

,

β

 

gdzie: 

2

3

to współczynniki kształtu zi

 

W

m

Sz

D

w

=

G

Sz

s

=

 i współczynnik spłaszczenia 

współczynnik wydłużenia 

 

gdzie: 
G 
Sz szerok

łością pomiędzy dwoma równoległymi płaszczyznami, które są prostopadłe 

efiniujących G jak i Sz i równocześnie do obrysu ziarna.  

ny współczynnik określający kształt ziarna: 

jest grubością ziarna, 

ością ziarna, 

D odleg
zarówno do płaszczyzn d

 

 

In

2

2

2



=

=

=

p

v

p

v

d

d

d

d

π

π

ψ

ziarna

 

ia

powierzchn

ziarno

jak 

 i

 

 

 

tosunek powierzchni właściwej do powierzchni właściwej ziarna o tym 

amym wymiarze nominalnym (zazwyczaj sitowym), to kolejny 

objętośc

 

samej

 

 takiej

o

 

kuli

 

ia

powierzchn

S
s
współczynnik kształtu: 

6

6

s

w

s

w

S

ρ

d

S

d

ρ

α

=

=

 

background image

Współczynniki kształtu 

(wyznaczane przy pomocy komputera 

programy VISILOG, APHELION) 

 

a) stosunek obwodu ziarna podniesiony do kwadratu L

2

 do pola 

powierzchni ziarna A, 

d

min

d

max

A

A

L

F

π

4

2

=

 

d

d

l

l

a

a

 

 

k

k

o

o

ł

ł

a

a

 

 

F

F

=

=

1

1

,

,

 

 

d

d

l

l

a

a

 

 

i

i

n

n

n

n

y

y

c

c

h

h

 

 

b

b

r

r

y

y

ł

ł

 

 

F

F

>

>

1

1

 

 

b) współczynnik kształtu definiowany jako stosunek cięciwy 

maksymalnej do cięciwy minimalnej, 

min

max

d

d

AR

=

 

c) stosunek poziomej do pionowej średnicy Fereta, 

v

h

FD

FD

q

=