Tamaño de malla del grafito vs. distribución granulométrica: ¿cuál es la diferencia?

Tamaño de malla del grafito vs. distribución granulométrica: ¿cuál es la diferencia?

Al comprar polvo de grafito, es habitual que los compradores especifiquen un tamaño de partícula como 80 mesh, 100 mesh, 200 mesh o 325 mesh.

Sin embargo, el número de malla no cuenta toda la historia.

Dos productos de grafito que se comercializan como 200 mesh pueden tener distribuciones granulométricas notablemente diferentes y, en determinadas aplicaciones, ofrecer un comportamiento distinto durante el proceso de producción.

Esta diferencia es especialmente importante cuando el grafito se utiliza en materiales de fundición, refractarios, lubricantes, pulvimetalurgia, formulaciones conductoras y otras aplicaciones industriales en las que las características de las partículas influyen en el procesamiento y en el rendimiento final.

Comprender la diferencia entre tamaño de malla y distribución granulométrica o PSD permite a los compradores establecer especificaciones más precisas, comparar proveedores de forma más justa y reducir el riesgo de diferencias entre la muestra aprobada y los suministros comerciales.

¿Qué significa el tamaño de malla del grafito?

El tamaño de malla es una forma tradicional de describir la finura aproximada de un polvo.

En términos generales, una malla indica el número de aberturas por pulgada lineal de una superficie de tamizado. Cuanto mayor es el número de mesh, más fino suele ser el material.

Por ejemplo:

• 80 mesh es más grueso que 200 mesh.

• 200 mesh es más grueso que 325 mesh.

• 325 mesh es más fino que 200 mesh.

Las especificaciones basadas en mesh son muy habituales en minerales y polvos industriales porque son fáciles de comunicar y ampliamente conocidas en el sector.

Sin embargo, el tamaño de malla indica principalmente si las partículas pueden atravesar una determinada abertura de tamiz. No describe completamente cómo se distribuyen los diferentes tamaños de partículas dentro del producto.

Esta diferencia es fundamental.

¿Qué es la distribución granulométrica?

La distribución granulométrica, conocida habitualmente como PSD, Particle Size Distribution, describe cómo se distribuyen las partículas de un polvo dentro de diferentes rangos de tamaño.

En lugar de indicar únicamente que un grafito es 200 mesh, un análisis granulométrico puede mostrar qué proporción del material se encuentra por debajo o por encima de determinados tamaños de partícula.

Por ejemplo, un polvo de grafito puede contener:

• Partículas finas

• Partículas de tamaño medio

• Partículas relativamente gruesas

Incluso cuando dos productos tienen la misma denominación comercial de mesh, el porcentaje correspondiente a cada fracción puede ser diferente.

Un analizador de tamaño de partículas puede proporcionar información más detallada que una simple especificación de tamiz.

Entre los parámetros de PSD más utilizados se encuentran:

• D10

• D50

• D90

¿Qué significan D10, D50 y D90?

Estos valores describen diferentes puntos de la distribución acumulada de partículas.

D10 significa que aproximadamente el 10 % de las partículas tiene un tamaño inferior al valor indicado.

D50 corresponde al tamaño mediano de partícula. Aproximadamente el 50 % de las partículas es menor que este valor y el otro 50 % es mayor.

D90 significa que aproximadamente el 90 % de las partículas tiene un tamaño inferior al valor indicado.

Cuando el proceso de producción es sensible al tamaño y a la distribución de las partículas, D10, D50 y D90 pueden proporcionar información mucho más útil que un único número de mesh.

¿Por qué dos grafitos con la misma malla pueden comportarse de forma diferente?

Este es uno de los puntos más importantes para los compradores industriales.

Supongamos que dos proveedores ofrecen:

Polvo de grafito: 200 mesh

A primera vista, ambos productos parecen equivalentes.

Sin embargo, el proveedor A puede ofrecer una distribución granulométrica relativamente estrecha, mientras que el proveedor B puede contener una proporción mayor de partículas muy finas junto con una determinada cantidad de partículas más gruesas.

Ambos productos pueden cumplir una especificación general de 200 mesh.

Pero su comportamiento durante la producción puede ser diferente.

Esto puede influir en aspectos como:

• Dispersión

• Mezcla

• Fluidez

• Cobertura superficial

• Lubricidad

• Densidad de compactación

• Reactividad

• Propiedades eléctricas

• Comportamiento de los recubrimientos

• Consistencia del producto final

Por lo tanto, la malla no debería considerarse automáticamente una especificación completa del tamaño de partícula.

El tamaño de malla no es lo mismo que el tamaño de escama

En el caso del grafito natural en escamas existe además otra diferencia importante.

El tamaño de partícula y el tamaño de escama están relacionados, pero no son exactamente lo mismo.

El grafito natural posee una estructura cristalina en forma de escamas.

Durante las etapas de trituración, molienda, clasificación y tamizado, el tamaño de las partículas puede modificarse y, dependiendo del proceso, también puede cambiar la morfología de las escamas.

Por ejemplo, dos productos pueden presentar especificaciones granulométricas similares y, al mismo tiempo, mostrar diferencias en la morfología de sus escamas.

Esto puede ser relevante en aplicaciones en las que la estructura laminar natural del grafito contribuye a:

• Lubricidad

• Conductividad térmica

• Propiedades de barrera

• Conductividad eléctrica

• Comportamiento refractario

Por esta razón, los compradores de grafito natural en escamas no deberían evaluar el producto únicamente mediante un número de mesh.

¿Por qué es importante la distribución granulométrica en las aplicaciones industriales?

La importancia de la PSD depende en gran medida de la aplicación.

Fundición

En aplicaciones de fundición, las características de las partículas de grafito pueden influir en la cobertura del recubrimiento, la dispersión, el acabado superficial y la interacción con el molde o el macho.

Un producto demasiado grueso puede no proporcionar la cobertura superficial deseada.

Por otro lado, una cantidad excesiva de partículas finas puede modificar el comportamiento durante la mezcla y la aplicación.

La distribución óptima depende de la formulación del recubrimiento y del método de aplicación.

Materiales refractarios

La distribución granulométrica puede influir en el comportamiento de compactación y en la distribución del grafito dentro de una formulación refractaria.

El grado adecuado de grafito depende de la formulación, del proceso de fabricación y de las propiedades térmicas y mecánicas requeridas.

Lubricación

En aplicaciones de lubricación sólida, el tamaño y la morfología de las partículas pueden influir en la dispersión, el comportamiento de contacto y las características del recubrimiento.

Cuando la aplicación es sensible a la distribución de partículas, especificar únicamente un número de mesh puede no ser suficiente.

Pulvimetalurgia

El tamaño de las partículas puede influir en la mezcla, la fluidez del polvo, la compactación y la distribución del grafito dentro del sistema de polvo metálico.

En este caso, es especialmente importante considerar la relación entre el tamaño de partícula del grafito y el resto de los componentes de la formulación.

Formulaciones conductoras

En aplicaciones conductoras, la distribución granulométrica puede influir en la dispersión, el contacto entre partículas y la formación de vías conductoras.

Dos productos con la misma especificación nominal de mesh pueden comportarse de forma diferente si sus fracciones finas y gruesas están distribuidas de manera distinta.

¿Por qué dos proveedores pueden presentar una PSD diferente?

La distribución granulométrica depende de mucho más que del mineral de grafito original.

Varias etapas del procesamiento pueden influir en el resultado final.

1. Características de la materia prima

Los diferentes minerales de grafito pueden presentar diferencias en su estructura cristalina, tamaño de escama y asociación con minerales secundarios.

Estas características pueden influir en el comportamiento del material durante el procesamiento.

2. Molienda

Las condiciones de molienda pueden influir significativamente en el tamaño y la morfología de las partículas.

Diferentes equipos y parámetros de operación pueden generar distribuciones diferentes aunque el objetivo comercial sea la misma especificación.

3. Clasificación

La clasificación por aire y otros métodos de separación pueden utilizarse para controlar el tamaño de las partículas.

La eficiencia y los parámetros del sistema de clasificación influyen en la PSD final.

4. Tamizado

El tamizado determina si determinadas partículas pueden atravesar aberturas específicas.

Es una herramienta útil para controlar las fracciones más gruesas, pero no siempre describe toda la distribución granulométrica del producto final.

5. Control del proceso

Los parámetros de producción, el estado de los equipos y las prácticas operativas pueden afectar la estabilidad entre lotes.

Por eso, el sistema de control de calidad del proveedor es especialmente importante cuando se compra grafito de forma continua.

Especificación de malla frente a especificación PSD

Para aplicaciones relativamente sencillas, una especificación basada en mesh puede ser suficiente.

Para aplicaciones más exigentes, una especificación basada en PSD puede proporcionar un mayor nivel de control.

Esto no significa que la PSD deba sustituir siempre a las especificaciones de mesh.

El enfoque más adecuado es utilizar la especificación que corresponda a las necesidades técnicas de la aplicación.

¿Debe el comprador especificar mesh o PSD?

No existe una respuesta universal.

La especificación adecuada depende de la aplicación.

Para una aplicación relativamente sencilla, puede ser práctico utilizar una especificación como:

200 mesh, mínimo 95 % pasante

Este tipo de especificación es fácil de comunicar y controlar.

Para una aplicación técnicamente más sensible, puede ser más apropiado establecer una especificación de PSD, por ejemplo:

D50: 20–30 μm
D90: ≤60 μm

o utilizar otro rango de distribución establecido mediante pruebas de producción.

En el caso del grafito natural en escamas, el comprador también puede necesitar especificar:

• Carbono fijo

• Cenizas

• Tamaño de escama

• Ta