在筛分过程中，尺寸是绝对的决定因素。整个方法是对几何形状的机械测试：一个颗粒被呈现在筛网上的一个固定开口，即筛孔（aperture）前。如果颗粒的尺寸小于筛孔，它就会通过；如果它更大，它就会被保留在筛网表面上。振动确保每个颗粒都有机会遇到一个筛孔，但最终的分离纯粹基于这种尺寸比较。
核心原理是，筛分建立了一个精确的物理屏障——筛网——来分选颗粒。有效的分离完全取决于颗粒的尺寸和形状与筛孔固定尺寸之间的几何关系。
核心原理：几何学的考验
筛分是最古老、最直观的颗粒分离方法之一。它的有效性依赖于材料和设备之间的一些基本相互作用。
筛孔作为“守门员”
筛网上的开口，称为筛孔（apertures），是过程的核心。这些筛孔的制造具有高度一致和特定的尺寸。
每个筛孔都充当一个简单的“通过/不通过”的闸门。这个闸门的大小是衡量样品中所有颗粒的唯一参考点。
颗粒的关键尺寸
要使颗粒通过筛网，其尺寸必须小于筛孔。这看起来很简单，但颗粒的形状起着重要作用。
球形颗粒有一个关键尺寸：其直径。然而，如果一个细长或不规则的颗粒以正确的方向（例如，端部朝前）接近筛孔，即使其最长尺寸大于筛孔尺寸，它也可能通过。
振动的作用
静态堆积的物料不会自行筛分。机械振动（Mechanical agitation）——摇动或振动筛网——是必不可少的。
振动有两个目的。首先，它能打散团块，确保单个颗粒独立移动。其次，它能不断地重新定向颗粒，给它们多次机会将最小的尺寸对准筛孔并通过。
理解两个关键尺寸
有效的筛分不是关于一个尺寸，而是关于两个尺寸之间的关系：你要分选的颗粒的尺寸和你使用的筛网孔的尺寸。
颗粒尺寸
被筛分的物料从不可能是完全均匀的。它是一个不同颗粒尺寸的分布。
筛分的目的是将这种混合分布分离成两部分：小于筛孔的颗粒（“细粉”）和大于筛孔的颗粒（“粗料”）。
筛网尺寸（筛孔）
筛网由其目数（mesh size）定义，目数对应于特定的筛孔尺寸。为了进行精确分析，通常会使用一组筛网。
通过将筛网从顶部最大筛孔到最底部最小筛孔堆叠排列，可以同时将单个样品分离成多个尺寸级分。
常见陷阱和局限性
尽管原理很简单，但与尺寸和形状相关的几个因素可能会使过程复杂化，并导致不准确的结果。
“接近尺寸”颗粒的问题
尺寸非常接近筛孔的颗粒是最难分选的。
这些接近尺寸的颗粒可能会卡在筛孔中，堵塞筛孔，阻止其他较小的颗粒通过。这种现象被称为堵孔（blinding），会显著降低筛网的效率。
颗粒形状的影响
如前所述，非球形颗粒使分离复杂化。一根细长的针状颗粒可能会被截留，而一个质量相同但形状为立方体的颗粒可能会轻松通过。
这意味着筛分主要根据颗粒的第二大尺寸进行分选，而不一定是根据其体积或质量。
材料特性的影响
如果颗粒具有粘性或容易产生静电，它们可能会结块。
发生这种情况时，筛网处理的是团聚体（agglomerate）的尺寸，而不是单个颗粒的尺寸。这会导致细小颗粒作为较大团块的一部分被错误地保留在筛网表面上。
根据目标做出正确的选择
要正确应用这些原理，您必须首先明确您的目标。理想的方法完全取决于您想用您的材料实现什么。
- 如果您的主要关注点是产品纯度：使用一个筛孔尺寸设定在您的特定截止点的单层筛网，以去除超大污染物或过小的细粉。
- 如果您的主要关注点是颗粒尺寸分析：使用一组经过校准的、具有逐渐减小筛孔的筛网，以确定样品中精确的尺寸分布。
- 如果您的主要关注点是过程效率：密切关注可能导致堵孔的接近尺寸颗粒，并确保您的振动方法足以打散任何团聚体。
最终，掌握筛分就是控制您的材料和筛网之间的几何相互作用。
摘要表：
| 关键因素 | 在筛分过程中的作用 |
|---|---|
| 筛孔尺寸 | 充当颗粒分离的固定“通过/不通过”闸门。 |
| 颗粒尺寸和形状 | 决定颗粒是（较小）通过还是被（较大/不规则）截留。 |
| 振动 | 打散团块并重新定向颗粒以实现准确分级。 |
| 接近尺寸的颗粒 | 可能导致堵孔（阻塞筛孔）并降低效率。 |
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