Abstrakt
Cel: W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych oraz analizy cyfrowej ziarnistości pyłów palnych poddawanych testom parametrów wybuchowości w Zespole Laboratoriów Procesów Spalania i Wybuchowości CNBOP-PIB. W artykule opisano wyniki analizy sitowej pyłów, takich jak aluminium, kakao, likopodium, czy bułka tarta oraz problemy występujące podczas przesiewania pyłów w celu zbadania ich ziarnistości.
Metodologia: Ze względu na przedmiot artykułu, oprócz badań doświadczalnych, wykorzystano mikroskop, aparat fotograficzny z adapterem do mikroskopu oraz komputer w celu opracowania alternatywnej metody badania ziarnistości pyłów. Wobec dużej różnorodności właściwości napotykanych materiałów nie jest możliwe wytypowanie jednej tylko metody analizy sitowej, którą można by zastosować do wszystkich badanych pyłów palnych. Pyły te różnią się właściwościami zarówno fizycznymi, jak i chemicznymi, takimi jak gęstość, kruchość, kształt ziarna, właściwości kohezyjne czy magnetyczne. Podstawowym problemem wynikającym z tych właściwości jest odpowiedni dobór parametrów oraz techniki ich przesiewania. Dla każdego materiału indywidualnie określić należy optymalny czas przesiewania, amplitudę wstrząsania, czy częstotliwość ręcznego ostukiwania, które niekiedy okazuje się konieczne. Wyboru parametrów dokonuje się empirycznie, co niekiedy bywa bardzo czasochłonne. Następnie dokonano analizy cyfrowej fotografii cząstek pyłu. Metoda ta opiera się na analizie fotografii cyfrowej z wykorzystaniem darmowego programu Image-J. W metodzie tej zdjęcie poddawane jest obróbce i analizie cyfrowej w celu uzyskania obrazu binarnego o określonym progu.
Wyniki: Próby badania ziarnistości z wykorzystaniem jedynie metody cyfrowej okazały się znacznie bardziej czasochłonne. Główną przyczyną były duże niedokładności, skomplikowany proces przygotowania próbki, wykonania zdjęć ułatwiających późniejszą obróbkę oraz sam proces obróbki graficznej. Przetworzenie każdej z fotografii wymaga rozdzielenia złączonych ze sobą cząstek pyłu lub usunięcia fragmentów problematycznych, co w przypadku kilkudziesięciu zdjęć zajmuje wiele roboczogodzin.
Wnioski: Na podstawie uzyskanych wyników metody nie można uznać za skuteczną alternatywę dla analizy sitowej. Przyczyną takiego stanu rzeczy są rozbieżności w wartościach średnicy sitowej oraz średnicy pozornej – dwu różnych sposobów określania ziarnistości pyłu w wymienionych wyżej metodach badawczych. Metoda pozwala jednak w pewnym stopniu usprawnić metodę analizy sitowej, pozwalając wstępnie oszacować ziarnistość danego pyłu, wybrać odpowiedni zestaw sit, a także wartości nasypowe pyłu.
Słowa kluczowe: ziarnistość pyłów, mikroskopia, analiza cyfrowa, przesiewanie
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy