玻璃工業(yè)用原料的篩析試驗(yàn)方法

ASTM C 429-82（87）  Standard Test Method for Sieve Analysis of Raw Materials for Glass Manufacture

玻璃工業(yè)用原料的篩析試驗(yàn)方法

1  適用范圍

1.1    本試驗(yàn)方法適用于玻璃生產(chǎn)通用原料如砂、碳酸鈉、石灰石、堿性釩土硅酸鹽及用于玻璃配合料的其它粒狀原料的粒度測(cè)定。

1.2  本標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)涉及到若干危險(xiǎn)的物料、操作及設(shè)備。本標(biāo)準(zhǔn)未寫明其被采用時(shí)有關(guān)各處的安全問題。使用者在使用本標(biāo)準(zhǔn)之前有責(zé)任制定適宜的安全及衛(wèi)生操作法并確定規(guī)則限定的適用范圍。

2  參考文件

2.1  ASTM標(biāo)準(zhǔn)：

C92  耐火材料篩析及含水量試驗(yàn)方法

C325  白瓷土的濕篩析方法

C371  非塑性陶瓷粉末的金屬網(wǎng)篩篩析方法

C346  實(shí)驗(yàn)室分析用焦炭樣品的采集和制備方法

E11  試驗(yàn)用金屬網(wǎng)篩規(guī)范

E105  物料的概率抽樣推薦規(guī)程

E122  為估計(jì)一批或過程平均質(zhì)量而選擇樣品大小的推薦規(guī)程

3  意義及用途

3.1  本試驗(yàn)方法旨在確定玻璃原料的粒度分布。

4  試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)篩：

4.  試驗(yàn)設(shè)備

4.1  試驗(yàn)篩：

4.1.1  篩子應(yīng)符合E11，詳見其中的表1和第4章，篩框。篩子應(yīng)按美國篩號(hào)標(biāo)準(zhǔn)系列設(shè)計(jì)，孔隙應(yīng)按2:1的比率變化。對(duì)機(jī)械振動(dòng)篩，建議篩框深度為（半高）1英寸（25mm）。篩子應(yīng)滿足下述牌號(hào)：

篩子牌號(hào)                    篩子牌號(hào)

NO.8(2.36mm)               NO.50(300μm)

NO.12(1.70mm)              NO.70(212μm)

NO.16 (1.18mm)               NO.100(150μm)

NO.20(850μm)               NO.140(106μm)

NO.30(600μm)               NO.200(75μm)

NO.40(425μm)

4.1.2  標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩——應(yīng)備一套基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩用以檢驗(yàn)實(shí)際篩析樣品用的套篩。篩析用的各臺(tái)篩子也可以是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩或符合4.1.1的非對(duì)比篩。所用的這些篩子按第5章與基準(zhǔn)篩作對(duì)比時(shí)，其結(jié)果之差不能大于5%。

4.2  篩分振動(dòng)機(jī)——機(jī)械篩分振動(dòng)機(jī)應(yīng)使篩子作圓周運(yùn)動(dòng)并有均速的拍打作用。拍打的次數(shù)介于每分鐘140次~150次之間。篩分振動(dòng)機(jī)應(yīng)用木墊或是橡膠底座固定住，以便吸收拍打所產(chǎn)生的影響。也可以用其它類型的機(jī)械振動(dòng)機(jī)，應(yīng)能對(duì)它們進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其就同一樣品與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩比較時(shí)，結(jié)果也與規(guī)定的振動(dòng)篩一樣，誤差不超過5%。振動(dòng)機(jī)上應(yīng)裝有精度為1/2分鐘的自動(dòng)記時(shí)器。

4.3  樣品縮分器

4.3.1  為將大樣縮分為實(shí)驗(yàn)室用的樣品，既可用一孔隙為一英寸（25mm）的大格槽縮分器，也可用一能把大樣縮分成若干分之一（如：十二分之一或十六分之一）的樣品縮分器。其使用準(zhǔn)則是能產(chǎn)生一個(gè)有代表性的樣品。

4.3.2  為將實(shí)驗(yàn)室用樣品縮分成試驗(yàn)用試樣，需用孔隙為1/4英寸至1/2英寸（6.4~13mm）的縮分器。縮分器的孔隙至少應(yīng)為樣品最大顆粒尺寸寬度的三倍。這限制了孔隙為1/4英寸的縮分器在可通過8號(hào)篩的物料中的使用。

4.4  天平——應(yīng)使用稱重為0.1克的天平或稱。當(dāng)需要更高的精度時(shí)，也可用感量更高的天平來稱縮分得較小的試樣。

5  篩子和樣本縮分器的測(cè)試

5.1  對(duì)這些方法來說，由于規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩，因而免除了試驗(yàn)者做同樣的校定工作，不過，試驗(yàn)者必須有一種檢驗(yàn)其篩子精度的方法。試驗(yàn)者應(yīng)有至少二套篩子來做這種檢驗(yàn)：一套為基準(zhǔn)篩，另一套為工作篩。基準(zhǔn)篩由標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩組成，留作檢驗(yàn)工作篩。工作篩也可以是標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩或者是由試驗(yàn)者已證實(shí)為合格的篩子組成（見5.2）。由于工作篩經(jīng)長時(shí)間使用后，會(huì)因堵塞及磨損而使其性能逐漸發(fā)生變化，所以有必要對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)。工作篩應(yīng)在每100~150次篩析后進(jìn)行檢驗(yàn)。按第9章的要求，讓工作篩來篩析一定的樣品，然后用基準(zhǔn)篩來篩析相同的樣品，計(jì)算并比較結(jié)果。當(dāng)工作篩中的所有篩子的篩析結(jié)果都不超過基準(zhǔn)篩的10%時(shí)，則認(rèn)為可用（見附錄X1該項(xiàng)試驗(yàn)的一個(gè)例子）。

5.2  對(duì)一個(gè)新的非對(duì)比篩，如果其測(cè)試的結(jié)果與一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩的差異不超過5%，則也可使用。為了檢查一非對(duì)比篩，應(yīng)用非對(duì)比篩來代替相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩，并用先前標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比篩篩分的試樣來對(duì)其作篩析試驗(yàn)。如果吻合程度滿足要求，則可用新的非對(duì)比篩作為工作篩用。

5.3  縮分大樣用的縮分器在其被確認(rèn)以前，應(yīng)做復(fù)演性試驗(yàn)。復(fù)演性試驗(yàn)起碼應(yīng)做三個(gè)大樣。大樣重100磅（45公斤）或多于100磅，有不同的粒度分布。重復(fù)縮分，由每個(gè)大樣得到幾個(gè)試驗(yàn)室試樣。進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)室試樣縮分為試驗(yàn)及篩分用樣品。全部試驗(yàn)均用同一套篩子做。各大樣的重復(fù)誤差應(yīng)不超過5%。

6  試驗(yàn)篩的維護(hù)與清理

6.1 為使篩子的重復(fù)性得以保證，并能獲得可靠的試驗(yàn)結(jié)果，必須對(duì)試驗(yàn)篩進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)。適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)及細(xì)心地操作使用可延長篩子的實(shí)際壽命。在篩網(wǎng)上，總難免緊附著一些微粒。試驗(yàn)中，每次用過篩子后，用硬毛刷或者青銅絲刷在篩子下面進(jìn)行刷洗，這樣可以避免過多的微粒堵塞篩網(wǎng)。盡管任何一種短毛刷都可滿足刷洗要求，不至于插入篩網(wǎng)，但本標(biāo)準(zhǔn)還是推薦一種2英寸寬（51mm），刷子毛約1英寸長（25mm）的尼龍漆刷。青銅絲刷僅用于60號(hào)篩及孔隙更大的篩子。刷子應(yīng)有一定的硬度，既可刷掉堵塞在篩網(wǎng)上的大部分微粒，又不至于使篩網(wǎng)發(fā)生形變。應(yīng)定期的在篩子下部用軟性洗滌劑或肥皂進(jìn)行清洗。篩析象堿性碳酸鹽這樣一類濕性物料后，應(yīng)馬上清洗篩子，待干燥后，再存放。可將篩子放入烘箱中，在105~110℃溫度下干燥。適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)，可使篩子清潔，避免出現(xiàn)銅銹，還可以使篩孔的堵塞程度減至最小。篩網(wǎng)應(yīng)緊繃在篩框上且無形變。焊結(jié)應(yīng)牢固，脫焊難以正常使用的篩子，需要修理，用松脂芯軟纖料仔細(xì)焊上。其它的清理方法見ASTM STP447B。

7  抽樣

7.1  總則——按推薦規(guī)程E105中的概率抽樣原則抽樣。按推薦規(guī)程E122估計(jì)大樣的大小（份樣的多少及數(shù)量）。其它要求的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法見ASTM STD 15D。

7.2  術(shù)語解釋：

7.2.1  抽樣單位——一個(gè)卡車批或貨車批裝載的塊狀物料，或裝運(yùn)的全部袋裝物料。

7.2.2  子批——一批袋裝物的若干分之一。如：1/10批或1/20批。

7.2.3  大樣——從批中抽取的份樣總和。

7.2.4  份樣——在確定的單或確定的地點(diǎn)或者是在確定的時(shí)間和地點(diǎn)從批中抽取的大樣中的一個(gè)單獨(dú)部分。份樣的重量或體積或者是重量和體積應(yīng)大致相等。確定玻璃生產(chǎn)用原料的粒度分布，一個(gè)份樣一般5~10磅（2.2~4.5kg）就夠了。

7.2.5  實(shí)驗(yàn)室試樣——大樣有代表性的若干分之一，重2~4磅（0.9~1.8公斤）

7.2.6  試驗(yàn)試樣——實(shí)驗(yàn)室試樣的若干分之一。重100~150克。

7.3  抽樣方案——所用抽樣方案應(yīng)使得到的樣品盡可能地代表該批的平均粒度分布。抽取塊狀物料和袋裝物料情況會(huì)有所不同。

7.3.1  在一批塊狀物料中，總會(huì)存在一些分層或是不均勻的情況。在靜止?fàn)顟B(tài)下，這種不均勻性可能為多向的，一些分離層相互近似于垂直，其確切程度難以完全掌握。要獲得批的有代表性的截面情況，既使有這種可能，也是難以做到的。不過在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，會(huì)發(fā)生混合，分離層將勢(shì)于不定向。分離層一般平行于物料流動(dòng)的方向。因此，用均勻截取流動(dòng)物料橫斷面的方式取得的份樣一般比在靜止?fàn)顟B(tài)下取得的份樣更有代表性。對(duì)一個(gè)取樣批，在卡車或貨車的整個(gè)裝載或卸貨過程中，每隔一大致相等的時(shí)間間隔來采取一些間隔份樣。頻繁地截取（份樣）裝載或卸貨期間全部流動(dòng)物料以減少偏樣的出現(xiàn)，再則，在抽取流動(dòng)物料時(shí)，由于取某一粒子而不取另一粒子的機(jī)會(huì)大致相等，所以在抽樣的時(shí)間和地點(diǎn)上，隨機(jī)性的要求基本上可以滿足。對(duì)于期望的粒度來說，所要求的份樣總數(shù)可按推薦規(guī)程E122作統(tǒng)計(jì)學(xué)上的估計(jì)。為抽取流動(dòng)樣，需要有一些取樣裝置。從傳動(dòng)帶或流出口的一端送出物料，可用盒型截料器來取樣，或者在物料送到傳送帶上時(shí)用勺取樣（見附錄X2流動(dòng)物料取樣器圖示）。對(duì)這些方法而言，建議采用抽取流動(dòng)物料的抽樣方案。不推薦用勺、鏟、園桶或取樣器對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下的一批卡車或貨車載物料進(jìn)行取樣。

7.3.2  抽取袋裝物料時(shí)，會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)問題——選擇批中的哪些袋來抽樣及如何選取。選取袋裝物料抽樣的合理方案是：將批劃分成子批，然后從各子批中隨機(jī)地取一袋。具體作法是給出批的取樣橫截面，在每一子批中隨機(jī)抽取。把批劃分成子批的數(shù)量應(yīng)用在抽取塊狀物料時(shí)，估計(jì)抽樣份樣數(shù)相同的方式來計(jì)算。一定不要忽視袋內(nèi)的分層問題。如果有一合適的樣品分離器，則可以取一整袋物料而不用再考慮分層問題了。如果用鏟或其它的方法來抽取袋裝物料，則一定要考慮分層的問題。一袋粒狀物料，尤其是在其經(jīng)過運(yùn)輸后，會(huì)有明顯的分離。如果出現(xiàn)了分層或分離，取樣時(shí)必須小心，不要取到偏樣或“過重”樣。把從各袋中取到的物料混合，即為大樣。

7.4  對(duì)大樣的要求——由于裝卸物料有多種方式以及在許多情況下對(duì)抽樣的限制，也由于有若干種物料用于玻璃制造，故沒有規(guī)定一種一次抽樣方案，只提出了一些最低限度的條件和建議。而且，就這些方法而言，對(duì)任何提出及采用的抽樣方案，應(yīng)產(chǎn)生（或盡可能產(chǎn)生）一個(gè)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)粒度比，估計(jì)值最小粒度為10%，概率為99.7%的大樣（注1）（見附錄X3，本要求的計(jì)算及討論）。

  注1：標(biāo)準(zhǔn)粒度比可認(rèn)為是為買賣雙方而定的一種規(guī)范。

8  分析用樣本的縮分（注2）

8.1  由所有份樣混合得到的大樣要用一孔隙為1英寸（25mm）的大格槽縮分器或一樣品縮分器縮分成2~4磅（0.9~1.8公斤）的試驗(yàn)室試樣。如果在小格槽縮分器中，物料因太濕而無法流動(dòng)，則應(yīng)在進(jìn)一步處理前進(jìn)行干燥（注3）。用孔隙為1/4~1/2英寸（6.4~13mm）的格槽縮分器將實(shí)驗(yàn)室試樣縮分成試驗(yàn)用試樣。縮分到每份重100~150克止。縮分得到的每份試樣即為試驗(yàn)試樣。鍛燒白云石試驗(yàn)試樣由于其密度小，故不在此例。它縮分成的試驗(yàn)試樣應(yīng)重50~70克。篩分前，試驗(yàn)試樣的稱重應(yīng)精確到0.1克。

  注2：按第7章中的方法將大樣或?qū)嶒?yàn)室試樣縮分成試驗(yàn)試樣，行不通時(shí)，可用人工“堆錐和四等分”的方法來縮分。

  注3：大多數(shù)物料可在105~120℃溫度下干燥。不過象天然水化石膏這種物料如果要干燥的話，一定不要超過其水化臨界溫度。最好用干燥氣流或干燥器進(jìn)行干燥。

9  機(jī)械篩分步驟

9.1  按順序安放所選篩子。篩孔尺寸變化率為2:1（3.1）。孔最大的篩子放在最上面，底部放一盤。把試驗(yàn)樣品倒進(jìn)最上層篩。把蓋蓋上扣緊篩子定位孔。把裝好的篩子放在振動(dòng)機(jī)上。按9.2中規(guī)定的時(shí)間篩分。篩到規(guī)定的時(shí)間后停機(jī)。拿下篩子，稱每層篩余的重量，精確到0.1克。

9.2  振動(dòng)時(shí)間——這些方法的篩分時(shí)間如下：      時(shí)間（′）

                       碳酸鈉（soda ash）            10

                       碳酸鉀（soda ash）             5

                       其它多種物料                 15

A：所用最細(xì)的篩子應(yīng)為NO.50

10  鍛燒白云石篩分步驟（注4）

10.1  振動(dòng)前，將1克磷酸三鈣加入鍛燒白云石試驗(yàn)試樣中，在一張蠟紙上來回翻動(dòng)使其混合。按規(guī)定的方法篩分試樣。計(jì)算時(shí)，從底盤物料中減去添加磷酸三鈣的克數(shù)。磷酸三鈣能使鍛煉白云石具有“自由下落”的性能，防止篩析中物料成球堵塞篩孔。這種添加物將可使篩分物料通過140號(hào)篩。如欲使篩分物料通過200號(hào)篩，則可能要增加10分鐘的振動(dòng)時(shí)間。不過，即使這樣也難以達(dá)到目的。總之，除200號(hào)篩的篩余物外，其余各層篩余物在繼續(xù)其它試驗(yàn)項(xiàng)目前都要稱重。

  注4：石灰工業(yè)中的“鍛燒白云石”也按“研磨、過篩或粉磨生灰”分類。

11  手篩

11.1  對(duì)這些試驗(yàn)方法而言，手篩不是一種規(guī)范的作業(yè)。不過，如果有手篩物料的要求的話，可按C92試驗(yàn)方法中的第8章手篩的規(guī)定去做。

12  濕篩

12.1  當(dāng)要求篩上粉磨物料的粒度比200目篩更細(xì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行濕篩。對(duì)這些方法來說，C325和C371的方法比較適合。

13  計(jì)算和報(bào)告

13.1  對(duì)各層回收的物料稱重，精確至0.1克，在回收完所有各層的物料并稱重后，用各層物料的總和作為試樣總體進(jìn)行計(jì)算。各層物料總和與原始試樣相差不超過1克或示明稱重誤差。計(jì)算各篩作的百分比，精確到0.11%。由于規(guī)范的要求，當(dāng)一個(gè)篩子上的篩余物是確定的，精度高于0.1%并且很重要時(shí)，稱重要精確到1毫克，報(bào)告精確到0.1%或按要求的0.001%。

14  精度和誤差

14.1  在玻璃行業(yè)中，如果篩子符合規(guī)范E11的話，用這種方法所普遍采用的測(cè)量精度和偏差是±10%。