I. Ситовой анализ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Сыпучие материалы в зависимости от размеров частиц можно разделить на пять групп:

1. Кусковые, с максимальным диаметром до 10 мм.

2. Крупнозернистые, с диаметром частиц от 2 до 10 мм.

3. Мелкозернистые, с диаметром частиц от 0,5 до 2 мм.

4. Порошкообразные, с диаметром частиц от 0,05 до 0,5 мм.

5. Пылевидные с диаметром частиц меньше 0,05 мм.

Важнейшей характеристикой сыпучих материалов является дисперсность (1/d). Дисперсность определяет технологические свойства сыпучего материалы и может быть выражена функцией распределения частиц (зерен) по крупности, или величиной удельной поверхности частиц.

Удельная поверхность – это отношение площади поверхности частиц к их объему или массе. Так, например, дисперсный состав цемента определяет его прочность при твердении, размер частиц в лаках и красках характеризует их кроющую способность и т.д.

Измерение крупности частиц материалов является одним из важнейших методов производственного контроля процессов, особенно связанных с использованием порошкообразных и пылевидных продуктов. В промышленной практике принято характеризовать сыпучий материал по зерновому составу следующим образом:

а) с помощью ситового анализа.

б) средней величиной удельной поверхности частиц.

Пробу измельченного сыпучего материала можно разделить на несколько фракций, просеяв навеску через сита. Число фракций не должно быть менее 5 и более 50. Размеры частиц получаемых фракций ограничены размерами отверстий сита. Под размерами сита обычно принимают длину стороны квадратной ячейки, образуемой переплетением ткани или сетки.

По ГОСТ 3584-53 сетки из сплавов цветных металлов контрольные с квадратными ячейками имеют номинальный размер стороны ячейки в свету (в мм): 2,5-2,0-1,6-1,25-1,0-0,9-0,7-0,63-0,56-0,5-0,45-0,4-0,355-0,315-0,28-0,25-0,244-0,2-0,18-0,16-0,14-0,125-0,112-0,1-0,09-0,071-0,063-0,056-0,05-0,045-0,04.

Самые тонкие сетки могут быть использованы только для анализа хорошо просеивающихся (не слипающихся) порошков.

Отношение размера отверстий сита к размеру отверстий сита последующего более мелкого сита является постоянной величиной и называется модулем набора сит.

Для рассева применяют набор проволочных сит с постоянным модулем равным 2; или для более полного ситового анализа . Отношение суммарной площади отверстий к общей поверхности сита также остается постоянным и равным 36 % для всего ряда сит.

Полный ситовой анализ для определения дисперсности при машинном рассеве проводят в следующем порядке: анализируемую пробу помещают на ситро с наибольшими размерами ячеек в используемом наборе. Материал, прошедший через сито (так называемый проход) падает следующее, более тонкое сито и так далее.

Обычно при рассеве сита ставят друг над другом и разделяют пробу на фракции за одну операцию. Результаты ситового анализа представляют графически в виде дифференциальной кривой распределения, характеризующей процентное содержание отдельных фракций (частных остатков – а %) в материале, либо в виде интегральной кривой (или кумулятивной) кривой распределения, изображающей суммарное процентное содержание всех фракций меньше (или больше) данного размера (полные остатки на ситах – А %).

Дифференциальная кривая распределения Интегральная кривая распределения

1 – проход

2 – полные остатки на сите, А %

Фракция, представленная на графике точкой, соответствует среднему размеру зерна в ней, определенному как среднее арифметическое между размерами отверстий двух соседних сит (через одно сито фракция прошла, на другом задержалась).

Средний размер частиц, пробы материала d_ср рекомендуется выражать по:

d_ср=m₁d₁+m₂d₂+…+m_nd_n= (4.1)

где: m₁…m_n – содержание каждой фракции в пробе материала, массовые доли;

d₁…d_n – средний размер частиц данной фракции (среднеарифметическая величина отверстия сита, через которое фракция прошла и сита, на котором задержалась);

n – число фракций.

Характеристикой однородности состава дисперсного материала служит коэффициент отклонения, R_о, определяемый по следующей формуле:

(4.2)

где: d₁₆, d₅₀, d₈₄ – отверстия сит, отвечающие соответственно 16 %, 84 %, 50 % содержанию полного остатка на интегральной кривой.

Таким образом, при определении R_о из общей массы анализируемого материала отбрасывают 16 % наиболее мелких и наиболее крупных фракций и в расчет принимают только 2/3 оставшегося сыпучего материала. Чем меньше коэффициент, тем однороднее продукт.

II. Цель работы

Построение и исследование дифференциальных и интегральных кривых распределения частиц сыпучего материала, определение на основании построенных графиков среднего размера d_ср и коэффициента отклонения R_о.

III. Методика проведения работы

Навеску порошкообразного материала (100-200) поместить на верхнее сито, закрыть крышкой и закрепить на установке механического рассева. Произвести просев в течение 20-30 мин. После окончания просева каждую фракцию с соответствующего сита взвесить на технических весах с точностью до 0,01 г и занести в таблицу 1.

Суммарная масса всех фракций не должна отклоняться от массы исходной навески более чем на 2 %.

Таблица 4.1

№ сит	Размер отверстия на сите, мм	Средний размер зерна на сите, мм	Содержание зерен во фракции	Интегральные хар-ки
г	%	Остаток на сите	Проход через сито
г	%	г	%
Итого 100 %

Обработка результатов опытов и составление отчета

Результаты измерения массы отдельных фракций порошка, оставшегося на каждом сите, занести в отчетную таблицу 4.1. По данным этой таблицы построить график. Долю каждой фракции m_i и ее процентное содержание а_i (частный остаток) определяют по формулам:

(4.3)

где: G_i – масса порошка на сите, г;

G – общая масса всех фракций, равная исходной навеске.

Средний размер частиц d_ср рассчитать по формуле (4.1), коэффициент отклонения рассчитать по формуле (4.2).

Контрольные вопросы

1. Способы оценки дисперсности сыпучих материалов и тонких порошков.

2. Что такое частный и полный остаток?

3. Как построить дифференциальную и интегральные кривые распределения частиц материалов по размерам?

4. Как определить средневзвешенный размер частиц?

5. Что такое фракция сыпучих материалов?

6. Как определить коэффициент отклонения?

Дата добавления: 2015-07-02