Sementtihiukkasten märkäjauhatus sonotrodilla varustetuilla ultraäänilaitteilla
Sementtihiukkasten märkäjauhatus on keskeinen prosessi korkealaatuisen sementin valmistuksessa. Tavoitteena on pienentää hiukkaskokoa sementin ominaisuuksien, kuten reaktiivisuuden ja lujuuden, parantamiseksi. Tähän tarkoitukseen on käytetty laajalti perinteisiä jauhatusmenetelmiä, kuten kuulajauhatusta. Ultraäänimärkäjauhatuksen merkittävien etujen löytymisen jälkeen erityisesti sonotrodilla varustetut ultraäänilaitteet ovat kuitenkin korvaamassa perinteisiä jauhatusmenetelmiä. Muut jauhatusmenetelmät suorituskyvyltään ylittäviä Hielscher-ultraäänilaitteita käytetään menestyksekkäästi pöytämittakaavan tutkimuksesta suuren tuotantokapasiteetin teolliseen sementinvalmistukseen.
Sementin dispergointimenetelmien vertailu: Vma-Getzmann Dispermat CV-3 -dissolveri, roottori–staattorijärjestelmä (R/S) ja Hielscher UP400St -ultraäänilaite.
(Tutkimus ja kuvat: ©Draganovic et al., 2020) Lue lisää tästä vertailututkimuksesta täältä!
Ultraäänilaite UIP16000 rakennusmateriaalien, kuten sementin, geopolymeerien tai betonin, jauhatukseen ja dispergointiin.
Sementtihiukkasten ultraäänijauhatus sonotrodilla varustetuilla ultraäänilaitteilla
Sonotrodilla varustetut ultraäänilaitteet, joita kutsutaan myös ultraäänihomogenisaattoreiksi, käyttävät voimakasta ultraääntä akustisen kavitaation aikaansaamiseksi nestemäisessä väliaineessa, esimerkiksi sementtilietteessä. Ultraäänikavitaatio tuottaa voimakkaita mikrosuihkuja, paineiskuaaltoja ja leikkausvoimia, jotka hajottavat sementtihiukkasia tehokkaasti. Ultraäänijauhatuksen keskeisiä etuja ovat:
- Parempi tehokkuus: Ultraäänijauhatus pienentää hiukkaskokoa erittäin tehokkaasti. Akustinen kavitaatio tuottaa voimakkaita paikallisia voimia, jotka voivat hajottaa sementtihiukkasia nopeasti ilman liiallista mekaanista energiaa.
- Lämpötilan hallinta: Ultraäänimärkäjauhatuksen aikana prosessin lämpötilaa voidaan seurata ja säätää tarkasti. Tämä on erityisen tärkeää sementtihiukkasille, sillä liiallinen lämpö voi muuttaa niiden ominaisuuksia.
Lue lisää lämpötilan hallinnasta ultraäänikäsittelyn aikana! - Tasainen hiukkasjakauma: Ultraäänijauhatus varmistaa tasaisemman hiukkaskokojakauman ja parantaa siten lopputuotteen laatua ja suorituskykyä.
- Ei jauhatuskappaleita: Koska ultraäänijauhatus ei perustu jauhatuskappaleisiin, jauhatushelmiä tai -kuulia ei tarvitse puhdistaa eikä vaihtaa.
- Skaalautuvuus: Sonotrodilla varustetuilla ultraäänilaitteilla tehtävä ultraäänijauhatus voidaan skaalata täysin lineaarisesti mihin tahansa käsittelykapasiteettiin. Hielscher Ultrasonics voi tarjota märkäjauhatussovellukseesi ihanteellisen ultraäänilaitteen, sillä laitteita on saatavana eri teholuokissa – tutkimukseen tarkoitetuista pöytämalleista suuriin teollisiin ultraäänihomogenisaattoreihin suuren tuotantokapasiteetin valmistusta varten.
Ultraäänijauhatuksen, helmijauhatuksen, roottori–staattorisekoittimien ja suuria leikkausvoimia tuottavien teräsekoittimien vertailu sementin hiukkaskoon pienentämisessä
| Ominaisuus | Ultraäänijauhatus (sonotrodilla varustetut ultraäänilaitteet) | Helmijauhatus | Roottori–staattorisekoittimet | Suuria leikkausvoimia tuottavat teräsekoittimet |
|---|---|---|---|---|
| Tehokkuus | Suuri | Kohtalainen | Kohtalainen | Pieni |
| Lämmöntuotto | Pieni | Suuri | Suuri | Suuri |
| Hiukkaskoon tasaisuus | Suuri | Kohtalainen | Kohtalainen | Pieni |
| Kontaminaatioriski | Pieni (ei jauhatuskappaleita) | Suuri (jauhatuskappaleiden vuoksi) | Kohtalainen | Pieni |
| Skaalautuvuus | Suuri (saatavana eri kokoja) | Kohtalainen | Kohtalainen | Pieni |
| Huoltotarve | Pieni (vähän liikkuvia osia, ei jauhatuskappaleita) | Suuri (jauhatuskappaleiden kuluminen) | Kohtalainen | Pieni tai kohtalainen |
| Käsittelynopeus | Nopea | Kohtalainen tai hidas | Kohtalainen | Kohtalainen |
| Energiankulutus | Kohtalainen | Suuri | Kohtalainen | Kohtalainen |
| Monipuolisuus | Suuri (erilaisia käyttökohteita) | Kohtalainen (erityisesti hiukkaskoon pienentämiseen) | Kohtalainen (sekoittaminen ja emulgointi) | Pieni (vain sekoittaminen) |
| Teollinen sovellettavuus | Suuri (laajasti sovellettavissa) | Kohtalainen | Kohtalainen | Pieni |
Suurtehoultraäänikäsittelyn (PUS) vaikutus laastiprismojen puristuslujuuteen
Suorituskykyiset ultraäänilaitteet sementtihiukkasten märkäjauhatukseen
Hielscherin suorituskykyiset ultraäänilaitteet sopivat ihanteellisesti sementin märkäjauhatukseen, sillä ne pienentävät hiukkaskokoa ultraäänikavitaation avulla ylivoimaisen tehokkaasti ja varmistavat tasaisen hiukkasjakauman. Tarkan prosessinhallinnan avulla voit optimoida ultraäänijauhatuksen tavoittelemaasi sementin hiukkaskokoon ja parhaaseen energiatehokkuuteen. Lisäksi Hielscher-ultraäänilaitteet ovat skaalautuvia ja monipuolisia, ja niitä on saatavana sekä pöytämalleina että teollisina malleina. Siksi ne sopivat eri tuotantomittakaavoihin tutkimuksesta suuren käsittelykapasiteetin teollisiin sovelluksiin.
Valmistajan Hielscher ultraäänilaitteet ovat markkinoiden edistyneimmät ultraäänihomogenisaattorit. Hyödynnä valmistajan Hielscher ultraäänilaitteiden edut!
Pöytämallinen ultraäänilaite UIP1000hdT sementtihiukkasten märkäjauhatukseen
- suuri tehokkuus
- uusinta teknologiaa
- luotettavuus ja kestävyys
- säädettävä, tarkka prosessinhallinta
- erä- ja inline-käsittely
- kaikille tilavuuksille
- älykäs ohjelmisto
- älykkäät ominaisuudet (esim. ohjelmoitavuus, tietojen tallennus, etäohjaus)
- helppo ja turvallinen käyttää
- vähäinen huoltotarve
- CIP (puhdistus paikallaan)
Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua
Hielscher-ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscher-ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti suorituskykyisiä ultraäänilaitteita, joissa yhdistyvät uusin teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscher-ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL-, CSA- ja RoHs-vaatimukset.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2 000 mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000hdT |
| 15–150 L | 3–15 L/min | UIP6000hdT |
| 15–150 L | 3–15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | laiteryhmä: UIP16000 |
Sonotrodilla varustettu ultraäänilaite UP400ST mikrohienon sementti-injektointilaastin dispergointiin
(Tutkimus ja kuva: ©Draganovic et al., 2020)
Kirjallisuus / lähteet
- 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.
Hyödyllistä tietoa
Mitä sementti on?
Sementti on rakentamisessa käytettävä sideaine, joka koostuu kalkki-, pii-, alumiini- ja rautapitoisten materiaalien seoksesta. Veteen sekoitettuna se muodostaa pastan, joka kovettuu ajan myötä ja antaa rakenteelle lujuutta ja vakautta. Sementtihiukkaset ovat sementin hienoksi jauhettua, jauhemaista muotoa, joka syntyy jauhatusprosesseissa. Näillä hiukkasilla on keskeinen rooli hydrataatioprosessissa, joka johtaa sementin kovettumiseen ja lujuuden kehittymiseen rakennussovelluksissa.
Miksi sementtihiukkasten märkäjauhatus on tärkeää?
Sementtihiukkasten märkäjauhatus on tärkeää, koska se pienentää hiukkaskokoa ja parantaa siten sementin reaktiivisuutta ja lujuutta. Tämä prosessi parantaa sementin tasalaatuisuutta ja laatua, mikä johtaa parempaan suorituskykyyn rakennussovelluksissa.
Mitä laasti on?
Laastiprisma on sementin, hiekan ja veden seoksesta valmistettu suorakulmainen koekappale, jota käytetään yleisesti laastin lujuuden ja kestävyyden testaamiseen. Nämä prismat valmistetaan tyypillisesti standardoitujen mittojen mukaisesti ja testataan laboratorio-olosuhteissa laastiseoksen puristus- ja taivutuslujuuden määrittämiseksi.
Mikä on laastiprisma?
Laasti on sementistä, hiekasta ja vedestä koostuva rakennusmateriaali. Sementti toimii laastin pääasiallisena sideaineena ja antaa sille tartuntaominaisuudet, kun se sekoitetaan hiekkaan ja veteen. Laastia käytetään rakennusmateriaalien, kuten tiilien, kivien ja betoniharkkojen, yhteen sitomiseen. Se täyttää niiden väliset raot ja antaa rakenteelle vakautta. Laastin sementti kovettuu ja lujittuu ajan myötä hydrataation vaikutuksesta muodostaen kiinteän ja kestävän matriisin, joka pitää muut ainesosat yhdessä.
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita sekoitussovelluksiin, dispergointiin, emulgointiin ja uuttoon laboratorio-, pilotti- ja teollisuusmittakaavassa.
Hielscher Ultrasonics valmistaa suorituskykyisiä ultraäänihomogenisaattoreita laboratoriokoosta aina teollisuuskokoon asti.