Partikelgrößenverteilung von Sand
Sand ist in vielen Industriezweigen ein wichtiger Rohstoff – vom Bauwesen, über Halbleiterherstellung bis zur Glasindustrie, überall kommt er zum Einsatz. Die Größen der jeweiligen Sandkörner können stark variieren. In der Bodenkunde werden Sandkörner in einem Größenbereich von 0,063 µm bis 2 mm eingeordnet. Je nach Verwendung des Sandes ist es wichtig, die Eigenschaften, wie die richtige Korngröße, genau zu bestimmen.
Sand entsteht durch natürliche Verwitterungsprozesse von Gesteinen und ist damit ein echtes Naturprodukt. Er besteht aus verschiedenen Mineralien, jedoch in erster Linie aus Quarz (Siliziumdioxid). Das liegt zum einen an der Härte und der chemischen Beständigkeit von Quarz.
Da Sandkörner in ihrer Größe keineswegs homogen sind, gibt es keine einheitliche Korngröße. Man spricht daher von einer Korngrößenverteilung, d.h. von einem Größenbereich entsprechend einer Siebfraktion.
Nassdispergieren
Um die Probe im Strahlengang messbar zu machen, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zum einen kann die Probe mir einer Dispergier-Station (MS-23) nass dispergiert werden. Die Dispergier-Station versorgt eine Flusszelle mit einer sehr starken Pumpe, die Körner bis zu einer Dichte von bis 7,8 g/ml transportieren kann.
Der Vorteil von Messungen mit der Nassdispergierstation liegt darin, dass sich zusammenhängende Partikel, sogenannte Agglomerate, leicht voneinander lösen lassen und man die einzelnen Körner misst. Die Suspension befindet sich dabei permanent im Durchfluss zwischen Dispergier-Bad und Messzelle.
(links) Flusszelle FC-23 | (rechts) SALD-2300 mit MS-23
Trocken Dispergieren
Eine weitere Mess-Möglichkeit ist die Trockenmessung. Dabei gelangt die Probe als Feststoff durch den Strahlengang. In einem speziellen Modul wird eine Teilmenge der Probe in ein Probengefäß gegeben. Druckluft wirbelt die Probe wie ein Zyklon aus dem Gefäß heraus. Hinter dem Strahlengang liegt eine Absaugung, die die Probe sofort wieder aus dem Gerät entfernt. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass man die Probe so misst, wie sie trocken verwendet wird.
Zum Vergleich beider Mess-Modi wurde in einem Versuch mehrfach die Partikelgrößenverteilung eines Quarzsandes bestimmt – sowohl mit der Nass-Dispergierung, als auch Trocken.
Messergebnisse
Die Tabelle zeigt die Ergebnisse beider Mess-Methoden. Beide bringen vergleichbare Ergebnisse – das wird vor allem in der graphischen Darstellung sichtbar.
| Probenname | Dispergierung | Median D (μm) |
|---|---|---|
| Quarzsand | Trocken | 240,646 |
| Quarzsand | Trocken | 240,588 |
| Quarzsand | Trocken | 240,314 |
| Quarzsand | Nass | 220,713 |
| Quarzsand | Nass | 216,452 |
| Quarzsand | Nass | 216,641 |
Die Ergebnisse der Nass-Messung liegen aufgrund der Dispergierung erwartungsgemäß etwas unter den Ergebnissen der Trockenmessung)
Empfohlenes Gerät / Ausstattung
SALD-2300
MS-23 oder DS-5
Partikelgrößenverteilungen von Quarzsand (jeweils 3 Messungen „Nass“ und „Trocken“)