Tsemendiosakeste deagglomeratsioon Power Ultrasonics abil
Sondi tüüpi ultraheligaatoreid kasutatakse sageli tsemendiosakeste deaglomereerimiseks. See meetod välistab vajaduse lihvimisainete järele, lihtsustab protsessi, muutes filtreerimise ja intensiivse puhastamise tarbetuks, ning tagab osakeste suuruse tõhusa vähendamise. Lisaks vähendab ultrahelitöötlus sõltuvust dispergeerivatest ainetest ja kasutab kompaktsemaid, energiasäästlikumaid seadmeid, muutes selle väga soodsaks lahenduseks tsemendiosakeste dispersiooniks ja deaglomeratsiooniks.
Tsemendiosakeste ultraheli deagglomeratsiooni eelised
Tsement on ehituses üks olulisemaid materjale, mida kasutatakse laialdaselt selle sidumisomaduste tõttu. Optimaalse jõudluse saavutamine nõuab aga osakeste ühtlast jaotumist, kuna aglomeeritud osakesed võivad tsemendi jõudlust kahjustada. Ultraheli deagglomeratsioon on kujunenud võimsaks tehnikaks selle väljakutse lahendamiseks.
Tööstuslikud sonikaatorid suure läbilaskevõimega tsemendiosakeste deagglomeratsiooniks.
- Tõhustatud osakeste dispersioon: Ultraheli deagglomeratsioon hajutab tõhusalt tsemendiosakesi, tagades ühtlase osakeste suuruse jaotuse. See ühtlus on ülioluline, et saavutada tsementmaterjalide ühtlane tugevus ja vastupidavus.
- Parem hüdratatsioon: Deaglomeeritud osakeste suurenenud pindala suurendab hüdratatsiooniprotsessi, mille tulemuseks on parem sidumine ja suurem tugevus lõpptootes. Parem hüdratatsioon vähendab ka mittetäielike reaktsioonide ja nõrkade kohtade riski tsemendialatriksis.
- Suurem töödeldavus: Hästi dispergeeritud tsemendiosakeste tulemuseks on töödeldavam segu, mis muudab segamise, valamise ja viimistlemise lihtsamaks. Parem töödeldavus võib kiirendada ehitusaegu ja vähendada tööjõukulusid.
- Täiustatud mehaanilised omadused: Ultraheli deagglomeratsioon aitab kaasa tihedama ja homogeensema mikrostruktuuri arengule tsemendipõhistes materjalides. Selle tulemuseks on paremad mehaanilised omadused, nagu surve- ja tõmbetugevus.
- Lisaainete kasutamise vähendamine: Parema dispersiooni saavutamisega ultraheli deagglomeratsiooni kaudu saab minimeerida keemiliste dispergaatorite ja muude lisandite vajadust. See mitte ainult ei vähenda kulusid, vaid vähendab ka tsemenditootmise keskkonnamõju.
- Kulutasuvus: Sõltumata esialgsest investeeringust tööstusliku kvaliteediga ultrasonikaatorisse, muudavad toote parema kvaliteedi, vähendatud lisandite kasutamise ja täiustatud jõudluse pikaajalised eelised tsemenditööstuse kulutõhusaks lahenduseks.
| Võrdlev aspekt | Tsemendiosakeste kuulfreesimine | Tsemendiosakeste ultraheli deagglomeratsioon |
|---|---|---|
| Meetod | Kasutab lihvimisvahendina terasest või ränidioksiidist palle | Kasutab suure intensiivsusega ultraheli laineid, et luua akustilist kavitatsiooni ja sonomehaanilisi nihkejõude |
| Lihvimisvahendite asendamine | Terase või ränidioksiidi pallide sagedane asendamine | Ei mingit lihvimisvahendit, kõrvaldades asenduskulud |
| Protsessijärgne filtreerimine | Nõutav jahvatusaine filtreerimiseks | Ei ole vajalik, lihtsustades protsessi |
| Puhastamise nõuded | Freesimisvahendite ja kambrite töömahukas ja aeganõudev puhastamine | Minimaalne puhastamine, ultraheli sondid on kergemini hooldatavad |
| Tõhusus peenosakeste vahemikus | Ebaefektiivne osakeste jaoks 0-s – Vahemik 100 μm, aeganõudev | Väga efektiivne peenosakeste suuruste puhul, sealhulgas 0 – Vahemik 100 μm |
| Dispergeeriva aine nõue | Vaja on suurt dispergeeriva aine kogust | Vähenenud vajadus dispergaatorite järele võimsate kavitatsiooni- ja nihkejõudude tõttu |
| Seadme omadused | Suur, mahukas, energiatõhus, vajab ulatuslikku hooldust ja puhastamist | Kompaktne, energiatõhus, vähem hooldust, lihtsam käsitseda ja ohutu kasutada |
Juhtumiuuring: mikrofiintsementmördi dispersioon ultraheli segistitega
Draganovići juhitud uurimisrühm esitab põhjaliku uuringu mikropeentsementmördi dispersiooni kohta ultrahelitehnoloogia abil võrreldes tavapäraste laboratoorsete lahustajatega. Uuring keskendub konkreetselt sonikaatori UP400St jõudlusele võrreldes traditsiooniliste mördi dispersioonimeetoditega.
Teadlased viisid läbi rea katseid, kasutades erinevaid dispersioonitehnikaid, et hinnata mikrofiini tsemendiosakeste osakeste osakeste osakeste suuruse jaotust (PSD) ja zeta potentsiaali. Hinnatud tehnikad hõlmavad ultraheliravi UP400St sonikaatoriga, kiireid laboratoorseid lahustajaid ja mõlema meetodi kombinatsiooni.
Tulemused näitavad, et ultraheli dispersioon UP400St sonikaatori abil suurendab oluliselt osakeste suuruse jaotust võrreldes tavaliste laboratoorsete lahustajatega. Sonikaator UP400St leevendab tõhusalt mikrofiini tsemendiosakeste aglomeratsiooni, tekitades homogeensema ja stabiilsema mördi suspensiooni. Ultraheliravi parandab väiksemate osakeste jaotust, mille tulemuseks on kitsam osakeste suuruse jaotusvahemik.
Ultraheli homogenisaatorit UP400St võrreldakse tsemendi mördi dispersioonitõhususega tavalise kettaga varustatud laborisegistiga ja kasutades rootor-staatori tehnikat. Uuring näitas, et ultraheli dispersioon ei ole mitte ainult tõhus meetod, vaid on isegi parem kui rootor-staatori tehnikat kasutav segisti.
(uuring ja graafik: © Draganović et al., 2020)
Lisaks suurendab ultraheli kombineerimine tavapäraste laboratoorsete lahustitega dispersiooni efektiivsust, saavutades veelgi peenema osakeste suuruse jaotuse kui ainult ultraheliravi. See kombinatsioon võimaldab partiitöödel paremini kontrollida mikrofiini tsementmördi PSD ja zeta potentsiaali. Pideva vooluga süsteemides läbib osakeste suspensioon automaatselt kavitatsioonilise kuuma punkti tsooni, muutes täiendava segamise tarbetuks.
Uuring rõhutab sonikaatori UP400St suurepärast jõudlust mikrofiini tsemendi hajutamisel. Ultraheliravi, eriti kui see on kombineeritud tavapäraste laboratoorsete lahustajatega, pakub tõhusat ja tõhusat meetodit mikropeentsemendiosakeste ühtlase ja stabiilse suspensiooni saavutamiseks.
See uuring pakub üksikasjalikku võrdlust ultraheli ja tavapäraste dispersioonimeetodite vahel, rõhutades ultrahelitöötluse paremat efektiivsust mördi dispersioonis.
(vrd Draganović et al., 2020)
Võrreldud dispersioonimeetodid: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 lahusti, mis on varustatud 90 mm kettaga, rootor-staatori (R/S) süsteemiga ja Hielscher UP400St sonikaator, mis on varustatud H22 sonotrode'iga.
(Uuring ja pildid: ©Draganovic et al., 2020)
Sondi tüüpi songaator UP400St mikropeene tsemendi süstmördi dispersiooniks
(Uuring ja pilt: ©Draganovic et al., 2020)
Sonikaatorite rakendused tsemenditööstuses
Suure võimsusega ultraheli soodsate mõjude kasutamine tsemendiosakestes ja mördi deagglomeratsioonis avab tsemenditööstuses arvukalt rakendusvaldkondi, võimaldades parandada materjali omadusi ja lõpptoote kvaliteeti.
- Tsemendiosakeste märgjahvatamine: Sondi tüüpi ultrahelitöötlus on väga tõhus ja energiatõhus meetod tsemendiosakeste jahvatamiseks. Loe lähemalt tsemendi ultraheli märgjahvatamise kohta!
- Suure jõudlusega betooni tootmine: Sondi tüüpi sonikaatoreid kasutatakse suure jõudlusega betooni tootmiseks, tagades peentsemendiosakeste ja täiendavate tsementmaterjalide, nagu lendtuhk ja ränidioksiidi aur, ühtlase dispersiooni. See toob kaasa suurepäraste mehaaniliste omaduste ja vastupidavusega betooni.
- Nanokomposiitide väljatöötamine: Teadus- ja arendustegevuses hõlbustavad sondi tüüpi sonikaatorid nanoosakeste lisamist tsemendialatriksitesse, luues nanokomposiite, millel on paremad omadused, nagu suurenenud tugevus, sitkus ja vastupidavus keskkonna halvenemisele.
- Lisandite jõudluse optimeerimine: Ultraheli deagglomeratsioon aitab optimeerida keemiliste lisandite, näiteks superplastifikaatorite ja õhku piiravate ainete jõudlust, tagades nende ühtlase jaotumise tsementmaatriksis. See toob kaasa lõpptoote parema töödeldavuse ja jõudluse.
Suure jõudlusega sonikaatorid tsemendiosakeste hajutamiseks ja deagglomeratsiooniks
Ultraheli deagglomeratsioon, kasutades sondi tüüpi sonikaatoreid, pakub tsemenditööstusele olulisi eeliseid. Suurendades osakeste dispersiooni, parandades hüdratatsiooni ja suurendades töödeldavust, aitavad need seadmed kaasa kvaliteetsete tsementmaterjalide tootmisele. Sondi tüüpi sonikaatorite täpne juhtimine, skaleeritavus ja mitmekülgsus muudavad need väärtuslikeks tööriistadeks nii teadusuuringute kui ka tööstuslike rakenduste jaoks, edendades tsemenditootmise innovatsiooni ja tõhusust.
Hielscher Ultrasonic varustab suure jõudlusega sonikaatoreid mis tahes võimsustasemel tsemendiosakeste ja tsemendi mördi töötlemiseks väiksematest partiidest teadus- + arendustegevuseks kuni tööstusliku tsemendi deagglomeratsiooni suure läbilaskevõimega tootmismahuni.
- kõrge kasutegur
- Kaasaegne tehnoloogia
- Usaldusväärsuse & töökindlus
- reguleeritav, täpne protsessi juhtimine
- partii & Inline
- mis tahes mahu jaoks
- Intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavad, andmeprotokollid, kaugjuhtimispult)
- lihtne ja ohutu kasutada
- madal hooldus
- CIP (puhas kohapeal)
Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal
Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.
Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest:
| Partii maht | Voolukiirus | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0.5 kuni 1,5 ml | mujal liigitamata | VialTweeter |
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 kuni 20L | 0.2 kuni 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100L | 2 kuni 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| 15 kuni 150L | 3 kuni 15L/min | UIP6000hdT |
| mujal liigitamata | 10 kuni 100 L / min | UIP16000 |
| mujal liigitamata | Suurem | klaster UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meilt!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus / Viited
- Almir Draganović, Antranik Karamanoukian, Peter Ulriksen, Stefan Larsson (2020): Dispersion of microfine cement grout with ultrasound and conventional laboratory dissolvers. Construction and Building Materials, Volume 251, 2020.
- Peters, Simone (2017): The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions. Doctoral Thesis Bauhaus-Universität Weimar, 2017.
- N.-M. Barkoula, C. Ioannou, D.G. Aggelis, T.E. Matikas (2016): Optimization of nano-silica’s addition in cement mortars and assessment of the failure process using acoustic emission monitoring. Construction and Building Materials, Volume 125, 2016. 546-552.
- Mahmood Amani, Salem Al-Juhani, Mohammed Al-Jubouri, Rommel Yrac, Abdullah Taha (2016): Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils Application of Ultrasonic Waves for Degassing of Drilling Fluids and Crude Oils. Advances in Petroleum Exploration and Development Vol. 11, No. 2; 2016.
- Amani, Mahmood; Retnanto, Albertus; Aljuhani, Salem; Al-Jubouri, Mohammed; Shehada, Salem; Yrac, Rommel (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. Conference: International Petroleum Technology Conference 2015.
Faktid, mida tasub teada
Mis on tsement?
Tsement on peen, pulbriline aine, mis toimib ehituses sideainena. Veega segamisel läbib see keemilise reaktsiooni, mida nimetatakse hüdratatsiooniks, kõvenedes tahkeks materjaliks. See koosneb peamiselt lubjakivist, savist, kestadest ja ränidioksiidist ning on betooni, mördi ja muude ehitusmaterjalide peamine koostisosa. Tsemendi võime kõveneda ja siduda muid materjale muudab selle oluliseks hoonete, teede, sildade ja muu infrastruktuuri ehitamiseks. Kõige tavalisem tsemenditüüp on portlandtsement, mida kasutatakse laialdaselt selle tugevuse ja mitmekülgsuse tõttu.
Miks on tsemendiosakeste deagglomeratsioon oluline?
Tsemendiosakeste deagglomeratsioon on oluline, sest see tagab ühtlase osakeste suuruse jaotuse, mis suurendab tsemendipõhiste materjalide jõudlust ja kvaliteeti. Õige deagglomeratsioon parandab hüdratatsiooni efektiivsust, mille tulemuseks on tugevam ja vastupidavam betoon. Samuti suurendab see tsemendisegude töödeldavust, muutes nende segamise, valamise ja viimistlemise lihtsamaks. Lisaks vähendavad hästi dispergeeritud osakesed vajadust keemiliste lisandite järele, vähendavad tootmiskulusid ja minimeerivad keskkonnamõju. Üldiselt on tõhus deagglomeratsioon ehitusprojektides optimaalsete mehaaniliste omaduste ja pikaajalise vastupidavuse saavutamiseks ülioluline.
Kuidas tsemendiosakesed deagglomereeruvad?
Tsemendiosakesed deagglomereeritakse erinevate meetodite abil, kusjuures ultraheli deagglomeratsioon on üks tõhusamaid meetodeid. Selles protsessis kiirgab kõrgsageduslikke ultraheli laineid tsemendi läga sukeldatud sond. Need lained tekitavad intensiivseid kavitatsioonimulle, mis varisevad suure energiaga kokku, tekitades võimsaid nihkejõude ja lööklaineid. Need jõud lõhuvad aglomeeritud tsemendiosakesed, tagades ühtlase dispersiooni. Muud meetodid hõlmavad mehaanilist segamist, freesimist ja dispergeerivate ainete kasutamist, kuid ultraheli deagglomeratsioon on eelistatud selle tõhususe ja võime saavutada peen, järjepidev osakeste jaotus.
Milline roll mängib vett tsemendi töötlemisel?
Vesi mängib tsemendi töötlemisel keskset rolli. See niisutab klinkris erinevaid mineraale, mis tagab tsemendipastale vajaliku voolavuse. Veesisalduse haldamine on aga õrn tasakaal. Liigne vesi võib põhjustada selliseid probleeme nagu verejooks (kus vesi eraldub segust) ja vähenenud survetugevus. Seevastu ebapiisav vesi võib vähendada töödeldavust, muutes tsemendisegu raskesti käsitsetavaks ja põhjustades nõrgemaid tooteid.
Kuidas sondi tüüpi sonikaatorid töötavad?
Sondi tüüpi sonikaatorid on spetsiifiline ultraheli seadmete klass, mis on mõeldud osakeste hajutamiseks ja deagglomereerimiseks erinevates suspensioonides, sealhulgas tsemendis. Need seadmed kasutavad sondi või sarve, mis kiirgab ultraheli laineid otse söötmesse, tekitades kavitatsioonimulle, mis implodeeruvad suure energiaga, põhjustades osakeste deagglomeratsiooni.
Sondi tüüpi sonikaatorid töötavad ultraheli lainete genereerimisega tavaliselt vahemikus 20 kuni 30 kHz. Sond, mida nimetatakse ka sonotrodeks, on sellistest materjalidest nagu titaan valmistatud varras, mis kastetakse tsemendi läga. Aktiveerimisel vibreerib sond ultraheli sagedustel, tekitades intensiivse akustilise kavitatsiooni. See kavitatsioon hõlmab mikroskoopiliste mullide moodustumist ja vägivaldset kokkuvarisemist lägas, mis tekitab võimsaid nihkejõude ja lööklaineid. Need jõud lõhuvad aglomeeritud osakesi ja soodustavad ühtlast dispersiooni.
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates Lab kuni tööstuslik suurus.