Image analysis of narrow size fractions obtained by sieve analysis - an evaluation by log-normal distribution and shape factors

• Autorzy: Tasdemir A. , Özdag H. , Önal G.

Warianty tytułu

PL

Analiza obrazu wąskich klas ziarnowych otrzymanych za pomocą analizy sitowej - ocena z użyciem log-normalnej dystrybucji oraz współczynnika kształtu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this research, a pure quartz sample was subjected to sieve analysis and nine narrow size fractions were obtained. Polished sections were prepared from the representative samples of each fraction and were examined by image analysis (IA) to determine particle size distributions (PSDs) of fractions. Both size and shape measurements were made on individual quartz particles. Mean Feret diameter (dF) and three shape factors measurements, namely chunkiness (Ch), roundness (R) and form factor (FF), were carried out. This study showed that majority of particles in sieved fractions lied outside the nominal openings of the sieves. PSDs in all narrow sieve fractions were found to obey the log-normal distribution function. If number-based distribution of a system is found to be log-normal, the distribution of the derived diameters is also log-normal with the same geometric standard deviation. The number-based means obtained by IA were transformed to the volume (mass)-based means by using this property. The means of number- and volume (mass)-based IA sizes before and after correction by shape factors were compared with their corresponding geometric sieve means. Among the shape factors, FF was found as the most relating factor of sieve and IA sizes. The average of mean FF values of all size fractions was equal to 0.78. Reciprocal of this value (1.29) was very close to the slope of 1.28 obtained from the volume (mass)-based means of IA versus geometric sieve means relation. This result suggests that the slopes of the lines can provide a measure of differences between sieving and IA and this was related to FF values for quartz when dF was used as IA size.

PL

Próbki czystego kwarcu poddano analizie sitowej w celu wydzielenia dziewięciu wąskich klas ziarnowych. Klasy te użyto do przygotowania zgładów, które analizowano za pomocą komputerowej analizy obrazu (IA) w celu wyznaczenia składu ziarnowego (PSDs) każdej klasy. Określano zarówno rozmiar jak i współczynniki kształtu poszczególnych ziarn. Dokonano pomiarów średniej średnicy Fereta (dF) oraz trzech współczynników kształtu (krępość Ch, zaokrąglenie R, wskaźnik kształtu FF). Wykazano, że wymiary większości ziarn frakcji z analizy sitowej znajdowały się poza nominalnymi rozmiarami sit. PSDs wszystkich wąskich klas ziarnowych można było opisać log-normalną funkcją rozkładu. Jeżeli oparta na liczbie ziarn dystrybucja spełnia rozkład log-normalny, wynikająca średnica jest także opisywana funkcją log-normalną z tym samym geometrycznych odchyleniem standardowym. Średnie średnice oparta o liczbę ziarn, otrzymana za pomocą IA, zostały przeliczone na średnią objętościową (masową). Oznacza to, że wymiary oparte o liczbę i objętość (masę) IA przed i po korekcie za pomocą współczynnika kształtu były porównywalne z ich odpowiednimi geometrycznymi średnimi średnicami sitowymi. Stwierdzono, że wśród współczynników kształtu, wskaźnik FF okazał się najlepszy dla powiązania rozmiaru sitowego z rozmiarem z IA. Średnia wartość FF dla wszystkich frakcji wyniosła 0.78. Odwrotność tej liczby (1.29) jest bardzo bliska nachyleniu 1.28 otrzymanemu z średniej średnicy objętościowej IA wykreślonej jako funkcja geometrycznej średniej średnicy sitowej. Sugeruje to, że nachylenie tych zależności może dostarczyć miary różnicy wyników otrzymanych z przesiewania a z IA. Wyjaśniono to wartościami FF kiedy dF jest użyte jako rozmiar oparty o IA.

Słowa kluczowe

EN

particle size distribution; image analysis; sieving; log-normal distribution; shape factor

PL

skład ziarnowy; komputerowa analiza obrazu; przesiewanie; dystrybucja log-normalna; współczynnik kształtu

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 46
• Strony: 95--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Tasdemir A.

autor

Özdag H.

autor

Önal G.

• Eskisehir Osmangazi University, Dept. of Mining Engineering, Division of Mineral Processing, 26480, Eskisehir -Turkey,

Bibliografia

• 1. ALLEN, T., 1997. Powder Sampling and Particle Size Determination, in: Particle Size Measurement, Volume 1, Scarlet, B. and Jimbo, G. (ed), 682 p.
• 2. AL-THYABAT, S. and MILES, N. J., 2006. An Improved Estimation of Size Distribution from Particle Profile Measurements, Powder Technology, 166: 152-160.
• 3. ANG, A. H. S. and TANG, W. H., 1975. Probability Concepts in Engineering Planning and Design, John Wiley and Sons, New York.
• 4. BLENKINSOP, T. G., 1991. Cataclasis and Process of Particle Size Distribution, PAGEOP, 136: 59-86.
• 5. CARSTENSEN, J. T. and DALI, M., 1999. Particle Size Distributions in Mesh Cuts and Microscopically Estimated Volumetric Shape Factors, Drug Development and Industrial Pharmacy, 25/3: 347-352.
• 6. HAUGHTON, M. E. and AMIDON, G. E., 1992, Microscopic Characterization of Particle Size and Shape: An Inexpensive and Versatile Method, Pharmaceutical Research, 9: 856-859.
• 7. KENNEDY, J. F. and KOH, R. C. Y., 1961. The Relation Between The Frequency of Sieve Diamaters and Fall Velocities of Sediment Particles, Journal of Geophysical Research, 66/12: 4233.
• 8. KOCH, G. S. and LINK, R. F., 1970. Statistical Analysis of Geological Data, John Wiley and Sons, New York.
• 9. MELOY, T. P., 1984. Particulate Characterization: Future Approaches, Handbook of Powder Science and Technology, Fayed, M. E. and Otten,L. (ed), 69-98.
• 10. SVAROSKY, L., 1981. Characterization of Particles Suspended in Liquid, Solid-Liquid Separation, Second Edition, Svarovsky, L. (ed), pp 9-32.
• 11. TAŞDEMİR, A., ÖNAL, G., BOZKURT, R and DOĞAN, M. Z., 1997. “Particle Size Determination of Unbroken Banded Chromite Ore by Image Analyzer” Proceedings of XX International Mineral Processing Congress, Aachen-Germany, p. 131-139.
• 12. TAŞDEMİR, A. and BOZKURT, R., 2007. Grain Size Determination of Karaburhan Banded Chromite Ore Prior to Comminution, Dumlupınar Universitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 14: 87-96 (Turkish text).
• 13. TAŞDEMİR, A., ÖZDAĞ, H. and ÖNAL, G., 2009. Comparison of Geometric Mean Sizes Obtained by Image Analysis and Sieving and Their Correlation, 4 th Asian Particle Technology Symposium, New Delhi-India, pp APT2009/74.
• 14. TAŞDEMİR, A., 2008. Evaluation of Grain Size Distribution of Unbroken Chromites, Minerals Engineering, 21: 711-719.