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粉体干磨是常态，但粒度却多少年来都是湿法检测，经常是同一样品同一台粒度检测仪同一个人操作，但每次做的结果都不一样，导致上游生产企业都不知道自己磨得粉细度到底是多细，过磨时有发生；下游应用企业使用的粉到底是多少目，自己都心里没底。为什么粉体湿法粒度检测测不准，矿采网专程赴苏州请教粉体粒度检测行家德国新帕泰克耿建芳博士，为我们揭示体粒度检测的原理，并讲解粉体粒度检测“干粉干测，湿法湿测”的新粒度观。
(一)
刘平：今天有幸在江苏苏州见到德国新帕泰克苏州代表处首席代表耿建芳博士，耿博士是粉体粒度检测行家，也是广东省碳酸钙镁分会的监事长，对广东省碳酸钙镁分会工作非常支持，今天就粉体粒度检测相关问题请教耿博士。
在碳酸钙粉体粒度湿法检测过程中，经常会出现不同仪器或同台仪器同一个人不同人同时间不同时间检测结果完全不同的情况。您作为行家，认为为什么会出现这种情况？
耿博士：对于粒度检测，要从三个最基本的因素来讲。在中国粒度检测行业，我们看到我们的同行跟客户去介绍的时候，很少去讲粒度检测的基本三点：取样、分散和检测。因为任何一个检测都有误差，我们就要看对粒度检测来讲，它的误差都来源于哪些方面。如果你知道粉体粒度检测误差主要来源于哪些方面，你就可以重点去关注这些方面。
首先我们来看取样，如何取到代表性的样品、尽量减少取样误差是第一个需要考虑的问题。取样对检测带来的误差一般是颗粒越小取样误差也越小、颗粒越大取样误差也会越大。对于重钙磨得很细了，一般取样对检测造成的误差不是特别大。如果磨的粒度比较粗，或者粒度分布很宽，这时候取样造成的误差会比较大，取样对咱们重钙相对来说问题不是特别大。
第二最关键的就是分散，你怎么能够把被测样品完全彻底地分散，这是我接触到的重钙行业很多加工厂会遇到的一个问题。因为目前他们用的粒度仪大部分都是湿法的，有不同厂家的国产湿法激光粒度仪，也有进口湿法激光粒度仪。用湿法分散超细碳酸钙的时候，需要选择不同的分散剂，选择不同的溶液，选择不同的超声条件。超声的强度大小，多少瓦，超声多长时间，你加什么样的分散剂，加多少，你选择什么溶液，水还是酒精等等，这些影响分散的因素太多了。当分散条件不一样的时候，在同一台仪器上测，测的结果可能就会不一样。如果是两台不一样的仪器，那它们能够提供的分散能力也不一样，比如像这台仪器可能最大只能做到60W超声分散，那台最大能做到100W；再比如说搅拌速度、循环速度等等差异，就会很容易出现不一样的检测结果。这些问题实际追根到底，就是在不同分散条件下，分散程度不同、都没有把样品完全彻底地分散。如果在设定的检测条件下仪器能够把样品完全彻底分散，测试结果就一致了。如何找到最佳的分散条件，是需要进行一系列的方法开发验证的，对于湿法，就像前面提到的一系列影响因素，需要验证的条件就比较多。即使这样，由于分散能力的限制，都不一定能找到将粉体完全分散在溶液中、并保证不会有溶解溶胀等影响的合适方法。但是如果是干法就很简单，你舀上一勺子，首先取样的代表性就非常好，然后你把分散压力的条件验证好，不管是刘总测，或者让小周测，或者让小姜来测，同一个样品你们三个人测的结果，就跟你今天在我们展位上亲眼看到仪器检测的全过程，不管是谁测、同一个样品不同人不同时间来测，分别取样，粒度分布结果都很稳定，重复精度也非常高。今天测完了，你明天来测它还是重复性这么好，因为它已经被分散开，颗粒就是那么大了。目前市面上碳酸钙行业存在的比对差异，归根到底最大的问题还是分散。
当然对于激光仪器本身，各家制造精度也不太一样，比如衍射信号能不能完全收集到，当收集到以后，计算模型是用费氏理论计算还是用米氏理论计算，这些细节也会影响到测试结果的准确性。仪器设计，包括算法，这些也会影响到仪器和仪器之间的精度。目前在激光粒度仪行业，我们德国新帕泰克仪器和仪器之间的可比性是小于1%的。
我们非常自信，我们的仪器不仅能够同一台仪器测同一个样品，不管测多少次，它的重复精度今天你看到了，都非常好。同时我们还可以保证，同一个型号的仪器上游企业买了，它的下游企业也买了，这两台仪器测同一个样品，一致性在1%以内。
（二）
在整个全球粉体行业，德国新帕泰克公司的干法分散系统RODOS是有目共睹的，可以说是一个里程碑式的技术创新。
刘平：德国新帕泰克是集研发、生产和销售为一体世界顶级专业粒度分析仪制造商，请耿博士给我们介绍一下新帕泰克公司和产品的相关情况，让我们对新帕泰克了解更详细。
耿博士：德国新帕泰克公司英文名字叫SYMPATEC，它是从SYsteM PArticle TEChnology（系统颗粒技术）这几个英文单词来的，所以你从公司名字就可以看出来，我们是一家专业做各种粒度粒形检测的公司。20世纪80年代，我们公司现任总裁Stephan R?thele当时在德国克劳斯塔尔大学师从于Leschonski教授，两人共同开发了一种技术。该技术利用干法分散的原理，就是用压缩气体把一些超微粉体，甚至小到0.1μm的团聚颗粒，都能够完全分散开。他们当时发明这个技术是为了提高分级机的效率，因为德国新帕泰克公司坐落在克劳斯塔尔这样一个具有几百年挖矿历史的地区，要挖矿，把矿石从地底下开采出来，然后磨碎，不管金矿也好，铜矿也好，把它磨到一定的细度后，通过浮选才能把里面有用的金属元素提取出来。怎么样提取率最高？磨的细度很关键。后来他们发现，当磨得很细之后，由于细粉的表面能团聚力很大，分级的时候又团聚为大颗粒，似乎没有磨好，又从分级机返回到磨机系统里面去了。按照今天粉体行业来讲，就是出现过磨，因为磨好的细粉又回到磨机去磨，这样子回料量多，能耗也增大，同时磨得过细，像这种情况就不太好，所以当时我们大老板开发这个技术，实际上主要是为了提高分级机的效率。后来他们又意识到，如果把这个技术与激光衍射结合在一起，就可以做成干法激光粒度检测仪。1984年，Dr. R?thele成立了德国新帕泰克公司，当时他也把干法分散技术申请并获得专利，正是基于这样一个专利干法分散技术，才有了德国新帕泰克公司。所以新帕泰克公司是Startfrom RODOS。RODOS就是我们专利的干法分散系统，它来源于英文Rotating Dosing System，RODOS从1984年申请专利，到现在已经发展了30多年。直到今天，整个市面上还没有任何一个干法分散系统的分散效率、分散效果和分散的彻底性能与RODOS相比。在整个全球粉体行业，新帕泰克的干法分散系统RODOS是有目共睹的，可以说是一个里程碑式的技术创新。经过30多年的发展，德国新帕泰克公司目前开发出了基于四种不同物理原理的粒度粒形检测技术，从实验室到工业在线，目的够根据实际被测物料的状态，给我们的用户提供最佳的技术解决方案。
这四大类仪器中第一大类是基于激光衍射原理的激光粒度仪，既有实验室检测系列，又有工业在线检测系列。按不同的分散方式，有干法、湿法、干湿二合一几大类。在线检测相对实验室检测的技术要求更高，首先你怎么从生产线上取到代表性的样品，最大程度减少取样误差。在生产线上取的代表性样品，同时在生产线上完全彻底地分散完全检测，这其中取样就非常关键了，我们在专利的在线干法分散检测系统上又结合了我们专利的取样系统。
第二大类是基于成像原理的粒度粒形分析仪，同样既有实验室应用，又有工业在线应用。现在很多行业发现自己的产品，比如说两个不同的物料，它的粒度大小、粒度分布一样，但是最后用这两个原料做出来的产品性能不一样。后来发现是颗粒的形状不一样，比如圆一点、针状一点或片状一点，它也会影响到最后的使用性能。像现在电池行业，就特别在意石墨颗粒的形状，不一样的话，它会影响到最终电池的性能。
第三大类仪器是利用超声衰减原理直接检测高浓度悬浮液/乳浊液或浆料的粒度，给出粒度大小和分布的同时，还可以测出悬浮液乳浊液或浆料里面的固含量。比如像我们后面现在看到的这张图片，它上面介绍的是利用超声衰减原理，直接测矿浆的高浓度悬浮液粒度分布。举个最简单的例子，就像黄河夏天发洪水，一瞬间多少个立方的洪水冲下来，里面包含了大量的泥沙，你怎么马上能测出它的粒度和浓度，其他原理的仪器都没办法测。再比如像我们刚才讲的矿浆，或者从地下打出来的沥青、原油，它里面的粒度用光学原理方法的仪器是没有办法直接测的，而利用超声波衰减原理，就能够不需要稀释就可直接测出粒度大小、粒度分布以及浓度。
第四大类是基于动态光散射原理的纳米粒度检测仪，德国新帕泰克使用的是基于双光束双探测器的光子交叉相关光谱原理的纳米粒度检测仪。传统的单光束纳米粒度仪，采用自相关处理，测试之前需要进行大量稀释，但是稀释不同倍数，测出的结果是不一样的，主要原因是高浓度下多重散射对测试结果造成了影响，使用这种方法，就需要做不同稀释比实验来确定合适的稀释浓度，大大增加了检测工作量。由此我们开发了一种叫做双激光束双探测器的技术，利用的是交叉相关，两束激光有一定的角度，同时照到被测样品位置，然后我们在对应的两个探测器上同时收集信号，通过交叉相关处理，滤除多重散射的影响，测试结果不受浓度影响。采用此技术，可评价高浓度纳米颗粒体系的粒度大小、粒度分布以及稳定性。
以上，基于激光衍射原理的实验室/工业在线的激光粒度仪、基于成像原理的实验室/工业在线的粒度粒形分析仪、基于超声衰减原理的粒度和浓度检测仪、基于动态光散射原理的光子交叉相关光谱的纳米粒度仪，这四大类是我们公司从成立至今开发出来的四大类基于不同物理原理的粒度粒形检测技术，整个涵盖的粒度范围从1纳米到34000微米（等于34毫米），产品线非常全。我们公司名叫System Particle Technology（系统颗粒技术），我们公司的每一位员工都是Particlepeople（颗粒人）。我们喜欢颗粒，我们从纳米颗粒、亚微米颗粒、微米颗粒到毫米颗粒，我们的使命是怎么样客户提供最佳的粒度粒形检测手段、让客户生产出最好的产品，所以我们的理念是“Better Particles with Best Instruments”。Better Particles是指客户生产的产品，因为所有的产品都是颗粒组成的，不管它是在悬浮液、乳浊液中，还是干粉，微观上看都是颗粒组成的产品。我们要让客户生产出好的产品Better Particles是我们的使命，我们要提供Best Instruments，这就是我们公司的理念。
(三)
刘平：德国新帕泰克有许多伟大的技术成就，比如首次将专利的干法分散系统RODOS和激光系统HELOS相结合，得到分散和测试一体的干法激光粒度仪，被全球粉体工程界誉为粒度测试领域中里程碑式创新，又比如世界上第一台光子交叉相关光谱（PCCS）纳米粒度仪，弥补了PCS原理测试的不足，直接精确测试高浓度纳米样品而无需稀释等，德国新帕泰克公司是怎么取得这么多技术成就的？
耿博士：“SYMPATEC is Different”！首先，新帕泰克从建立以来，就有着与众不同的发展战略——我们不求做业内最大的公司，但一定要做业内最好的公司。
新帕泰克公司从不随波逐流，一直坚持技术创新，但创新并不等同于标新立异。就如同当初湿法分散技术盛行于粉体行业时，新帕泰克公司反而推出了更具应用前景的干法分散技术。简单来说，新帕泰克公司专注于研发颗粒在不同波长激光下的衍射反应，这是一种很基础的研究开发工作，但是只有做到产品的技术创新与品质提升，才会顺利打开更大、更多的市场，拥有更好的口碑与更忠实的用户。我们的研发部门是公司最大的部门，拥有近25%的高学历研发人员，所有的博士研发人员都有专业的粉体工程背景。
我们开发出的仪器有一个非常关键的设计理念，这就是模块化设计，我们的理念就是在整个粒度检测过程中，被测的物料是主体，而我们的仪器是一个辅助工具，就是尽量保持被测物料在它的原始状态下进行分散、检测，不要破坏它的原始存在状态，这样才能测得最准。在我们新帕泰克的干法技术问世之前，激光粒度检测全部都是湿法激光粒度仪，也就是说被测物料不管是干粉也好，悬浮液、乳浊液也好，都必须要放到溶液里面，用超声波分散，加分散剂来达到分散的效果。但是在分散的过程中，有时候分散剂或分散溶液找得不合适，第一有可能无法把它完全分散开，第二有些颗粒在极性溶液里面有可能会发生反应，有溶解/溶胀变化，这时候你测的就不是它原始的真实的颗粒了。所以我们的理念就是，在生产工艺过程中，如果你是干粉，那我们就干着分散，干着检测，如果你本身是湿法研磨工艺的浆料，那我们就湿着分散，湿着检测。我们的测试理念是“干样干测，湿样湿测”。在这个过程中，我们专利的干法分散技术能够真正把团聚在一起的颗粒完全分散开。我们专利的干法分散技术，它的分散能量根据物料的团聚特性，可以从0.1bar到6bar连续调节。
公司以被测产品为出发点，来设计仪器。整个设计过程中，就是根据物料的状态，怎样找一个最佳的分散方法把它完全分散开，带着客户的问题回来，我们进行研究开发出新的技术。比如像医药行业，它对仪器有一个3Q认证，叫IQ、OQ、PQ，这个仪器买回来以后放到那边，安装完之后就不能再动它了，动后你要重新给它进行认证，做Qualification。但是在医药行业里，它有时候会测干粉的原料药（API）或者辅料药的干粉，过一会可能又有溶液或悬浮液来测，过去在我们新帕泰克开发之前，市面上的仪器都是干湿来回搬来搬去地测，但是你这样子搬来搬去，IQ不就要重新去做了吗？我们新帕泰克基于这样一个要求，开发出世界上唯一的一个全自动干湿二合一仪器，就是干湿法转换，只要按下鼠标五秒钟就转换了，不需要人搬来搬去。再比如检测核反应堆小球的应用，小球里面有核物料，用户要求不仅能够测出每个小球颗粒的球形度，并且要求有计数功能、到底检测了多少个颗粒、不能丢掉任何一个颗粒，因为它里面有一些核原料。比如说给你的是500个颗粒，测完也必须是500个颗粒，不能丢失一个。后来，我们公司就在原有的粒度粒形仪上增加了个计数器。等等类似像这样的仪器应用开发的例子有很多。
我们依托强大的研发团队，带着应用问题，来研究开发出新的粒度粒形检测技术。
新帕泰克一直是基于这样的一个理念和强大的技术背景，以及贴近市场，才能取得这么大的成就。从公司成立至今，每年公司的很多盈利会投入到研发团队，不断开发新技术，所以这也是为什么我们公司的产品能在全球粒度检测行业一直处在技术领先地位的根本原因。我们技术研发团队的技术总裁Dr. Witt是ISO13320激光粒度仪国际标准的主席，这也体现出德国新帕泰克粒度检测全球的技术领先地位。坚持做最好，给客户提供最佳的技术解决方案。这样你才能真正让客户用到好仪器后生产出好的具有竞争力的产品，让客户得益，我们也慢慢得益，这也是和“Better particles with best instrument”这个理念是相辅相成的。
刘平：德国新帕泰克的理念、团队包括背后的东西十分值得中国碳酸钙企业学习，提升产品附加值。
新手指南
我是买家
我是卖家
