Phân bố cỡ hạt – Particle size distribution

Trong bài viết này CEFT Academy giới thiệu đến bạn một thông số quan trọng của các vật liệu dạng hạt, đó là Phân bố cỡ hạt – Particle size distribution (PSD) tính trên thể tích (volume basis)

Phân bố cỡ hạt là gì? Mối liên kết với các tính chất khác của vật liệu hạt

PSD là một thông số mô tả mức độ phân bố của các “hạt” có kích cỡ khác nhau trong một khối vật liệu.

Bạn có thể hình dung rằng khối hạt sẽ được để phân thành nhiều khoảng kích cỡ khác nhau. Khoảng kích cỡ nào càng nhiều hạt thì sẽ chiếm phần lớn trong khối hạt ban đầu.

Đồ thị PSD có nhiều cách để thể hiện nhưng dạng cơ bản sẽ thường thể hiện:

• Trục tung: tích lũy của phần trăm cỡ hạt xuyên qua sàng, thường hay gọi là “dưới sàng”
• Trục hoành: là kích cỡ Tại sao lại cần PSD?

• Nếu như để đánh giá độ mịn (finest) của nguyên liệu thì kích cỡ hạt trung bình là thông số đơn giản dễ sử dụng. Tuy nhiên, kích thước hạt trung bình sẽ không phản ánh được hết các yếu tố kỹ thuật như khác của khối hạt trong các quá trình công nghệ như nghiền, trộn…. như độ chảy, độ đồng đều, độ phản xạ, hấp thụ....

  Trong nhiều ngành công nghiệp, PSD là một thông số cực kỳ quan trọng vì nó xác đến chất lượng và đặc tính của sản phẩm:

• Hương vị của bột cacao
• Mức độ phản chiếu của lớp sơn dùng trên đường cao tốc
• Tốc độ hấp thụ của dược phẩm
• Ngoại quan của mỹ phẩm
• Tốc độ hydrat hóa và độ mạnh của xi măng

• Có những phương pháp đo PSD nào?

  Để phân tích PSD, có 3 kỹ thuật cơ bản như sau:

• Tán xạ ánh sáng động
• Phân mảng laser
• Phân tích hình ảnh
• 
• Đọc hiểu kết quả đo PSD như thế nào?
• Sử dụng biểu đồ

• Kết quả đo PSD có thể được thể hiện dưới nhiều dạng biểu đồ khác nhau. Tùy vào mục đích và lĩnh vực nghiên cứu, mà có thể sử dụng một trong các loại:

• Phân bố tuyến tính – Linear distribution
• Phân bố tuyến tính với trục hoành là thang log
• Phân bố loga chuẩn (Log-normal distribution)
• Phân bố Gaudin- Shuhmann
• Phân bố Rosin – Ramler – Bennett
• Ví dụ
  • So sánh ba mẫu bột tương ứng với ba kích thước bi nghiền khác nhau trên cùng biểu đồ. Kết quả cho thấy mẫu 0.1mm chứa các hạt có  độ đồng đều về kích thước hơn hai mẫu còn lại
• 
• Theo phương pháp số học

• D10, D50, D90 là gì?

• 

• Trong biểu đồ PSD thì giá trị “D” tương ứng một cỡ hạt sẽ thể hiện rằng có bao nhiêu % trên tổng thể hạt có kích cỡ nhỏ hơn mức đó. Lưu ý rằng, D50 là một trung vị, không phải là giá trị trung bình

  Ví dụ:

  D10: Có 10% của khối hạt có kích thước nhỏ hơn 20 micron

  D50: Có 50% của khối hạt có kích thước nhỏ hơn 80 micron

  D90: Có 90% của khối hạt có kích thước nhỏ hơn 200 micron

  *NMT: Not more than - không nhỏ hơn

  Tùy vào cách tính trên thể tích, diện tích hoặc số mà “D” sẽ đi với các ký hiệu

• Dv: tính trên thể tích
• Ds: tính trên diện tích
• Dn: tính trên số lượng

• Span càng nhỏ thì đường cong phân bố càng “nhọn”.Điều đó có nghĩa là kích thước các hạt sẽ càng đồng nhất.

  
  So sánh dựa trên các giá trị D10, D50, D90 và Span

  Trong bài viết này, Dv sẽ được qui ước đơn giản là là D.

  
  Tính độ rộng của phân bố Span

  Công thức của Span

  Span = (D90 – D10)/ D50

• 

   

  Mẫu 0.1mm là mẫu mà hạt có kích thước nhỏ nhất và đồng đều nhất

• Trung vị D50 của mẫu 0.1mm có giá trị nhỏ nhất
• Span của mẫu 0.1mm có giá trị nhỏ nhất

• 

   

  CEFT Academy hi vọng bài viết này sẽ giúp bạn trong việc phân tích một kết quả test PSD cũng như dụng PSD như một chỉ báo trong quản lý chất lượng và dây chuyền

  Chúc bạn thật nhiều sức khỏe!