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Ferrosilicium mesure de la taille et de la forme des particules grâce à l'analyse dynamique des images

Le ferrosilicium (FeSi) est un alliage de fer et de silicium dont la teneur en silicium est très variable, entre 10 % et 90 %. Il est utilisé comme alliage principal dans la production d'acier. Il est ajouté en petites quantités afin d'ajuster les propriétés de la fonte, du processus de refroidissement et du produit fini. Le principal avantage du FeSi est son effet désoxydant (c'est-à-dire qu'il réduit les métaux à partir de leurs oxydes), mais il permet également d'éviter la perte de carbone. En outre, le ferrosilicium est utilisé dans les revêtements d'électrodes et dans la production de silicium, d'hydrogène et de magnésium. Le ferrosilicium est produit dans un haut fourneau ou un four à arc électrique par la réduction du sable de quartz (SiO2) avec du coke en présence de fer. La matière fondue est déversée du four et se solidifie sous la forme d'une feuille plate. Après refroidissement, cette feuille est broyée à l'aide de machines appropriées, puis traitée dans un concasseur. La distribution granulométrique qui en résulte va de fines particules ressemblant à de la poussière à des morceaux de la taille d'un centimètre. Le FeSi est criblé en différentes catégories de taille en vue d'une utilisation ultérieure. La série CAMSIZER de Microtrac est parfaitement adaptée à l'analyse de la distribution granulométrique du ferrosilicium et d'autres métaux granulaires. Les analyseurs Microtrac sont utilisés aussi bien pour le contrôle de la qualité dans les applications industrielles que pour la recherche. 

Ferrosilicium - Image 1
Image 1: 
Ferrosilicium
Analyseur de taille et de forme de particules Camsizer P4

En savoir plus sur l'analyseur de particules par imagerie dynamique utilisé dans cette note d'application.

Analyse dynamique d'images avec le CAMSIZER P4

L'analyseur d'images dynamique CAMSIZER P4 détermine la taille et la forme des particules dans une plage de 20 μm à 30 mm et convient donc parfaitement à l'analyse de routine du ferrosilicium. Les particules étudiées sont acheminées par une goulotte vibrante dans la zone de mesure où elles passent en chute libre devant une source lumineuse plane. Les projections d'ombre qui en résultent sont capturées par un système de caméra et évaluées en temps réel. Le CAMSIZER P4 est doté d'une technologie unique à double caméra. Une caméra (ZOOM) détecte les particules fines avec une grande précision et une seconde caméra (BASIC) avec un grossissement plus faible, mais un champ de vision plus large, détecte simultanément les grosses particules. Il s'agit d'un avantage inestimable car le CAMSIZER P4 peut analyser toutes les particules d'un échantillon sans aucun réglage du matériel et sans perdre en précision pour les particules très grandes ou très fines. Grâce aux deux caméras, il est possible d'établir des conditions de mesure idéales pour l'ensemble de la gamme de tailles, ce qui rend l'analyse extrêmement pratique et précise. L'énorme avantage de cet arrangement est la grande quantité d'échantillons qui peut être traitée dans un temps d'analyse très court de seulement quelques minutes. Le CAMSIZER P4 ne nécessite aucune maintenance et offre donc une alternative plus rapide et plus fiable à l'analyse traditionnelle par tamisage. Grâce à sa conception robuste, le CAMSIZER P4 est insensible aux vibrations et à la poussière. L'instrument peut donc fonctionner aussi bien dans une installation industrielle que dans un environnement de laboratoire.

Ferrosilicium - Image 2
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L'analyseur d'images dynamique CAMSIZER P4
Ferrosilicium - Image 3a
Ferrosilicium - Image 3b
Ferrosilicium - Image 3c
Image 3: 
Morceaux de ferrosilicium sur la goulotte d'alimentation du CAMSIZER P4 (à gauche), particule de ferrosilicium sur une image en direct du CAMSIZER P4 (au milieu), échantillon de ferrosilicium dans le collecteur après la mesure (à droite).

Exemple de mesure : Différentes qualités de FeSi

Dans cet exemple, nous présentons les résultats de l'analyse de la taille des particules de différentes qualités de ferrosilicium (Fig. 4). Toutes les mesures ont été effectuées avec un analyseur d'images CAMSIZER P4. L'échantillon le plus fin a une taille comprise entre 0,2 mm et 0,7 mm. Le plus gros échantillon contient des particules allant jusqu'à 30 mm, ce qui correspond à la limite supérieure de taille du CAMSIZER P4. La répétabilité des résultats est un facteur clé pour évaluer la fiabilité d'un appareil de mesure. Le CAMSIZER P4 peut détecter et analyser des centaines de milliers, voire des millions de particules en quelques minutes. La distribution des tailles est donc basée sur un vaste ensemble de données, ce qui confère au résultat un niveau de confiance élevé et conduit à une grande répétabilité (Fig. 5).

Ferrosilicium - Image 4
Ferrosilicium - Image 5
Image 4: 
Analyse CAMSIZER P4 de différentes qualités de ferrosilicium (voir l'échelle logarithmique de l'axe des x). Distribution cumulative Q3
Image 5: 
Deux mesures consécutives d'un échantillon de FeSi. La plage de taille est comprise entre 0,2 mm et 0,7 mm. Une petite quantité de poussière < 100 μm est également détectable. Distribution cumulative Q3 et distribution de densité q3.

La caractérisation des particules avec l'analyse d'image dynamique offre un large éventail de paramètres différents qui peuvent être déterminés pour chaque particule : différentes définitions de la taille pour la longueur, la largeur et le diamètre à surface égale sont disponibles, ainsi que divers paramètres de forme tels que le rapport d'aspect, la rondeur, la convexité et bien d'autres encore. Si la comparabilité avec l'analyse traditionnelle des tamis est requise, la définition de la taille « largeur de la particule » est utilisée pour calculer la distribution. Le tamisage permet également de mesurer la largeur puisque les particules passent par les ouvertures ayant la plus petite surface de projection (Fig. 6). La comparabilité des résultats du CAMSIZER P4 et de l'analyse granulométrique peut être facilement établie (Fig. 7).

Ferrosilicium - Image 6
Ferrosilicium - Image 7
Image 6: 
Maille du tamis. Si la définition de la taille xc min (largeur des particules) est utilisée pour calculer la distribution, on obtient la meilleure corrélation avec le tamisage.
Image 7: 
Résultat CAMSIZER P4 d'un échantillon de FeSi dans la gamme de taille 2 mm - 6 mm (rouge). Les astérisques noirs (*) représentent l'analyse granulométrique correspondante.

Résumé

Le CAMSIZER P4 est idéal pour la mesure du ferrosilicium et d'autres métaux granulaires dans une gamme de taille allant de 20 μm à 30 mm. Ceci est possible grâce à la mise en œuvre de la technologie unique à double caméra : deux caméras avec un grossissement et une taille d'image différents mesurent simultanément les grandes et les petites particules. Par conséquent, l'ensemble de la plage de mesure est disponible pour chaque analyse sans aucune modification du système optique. En choisissant les bons paramètres d'évaluation, il est facile d'établir une corrélation parfaite avec l'analyse par tamisage. Les spécifications des produits qui sont généralement basées sur les résultats des tamis peuvent rester inchangées.

Microtrac MRB Produits & Contact

Analyseur de taille et de forme de particules Camsizer P4


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