Работа 2. ШЛАМОВЫЙ АНАЛИЗ

Цель работы - знакомство с методикой шламового (седиментационного) способа анализа продуктов по крупности. Шламовый анализ выполняется для определения содержания тонких классов (тоньше 0, 040 мм) путем разделения исходного продукта на фракции за счет разницы в скоростях падения зерен различной крупности в вязкой среде (обычно вода).

Основные понятия. Фракция - класс крупности, размеры граничных зерен которого определяются конечными скоростями их свободного падения. Скорость свободного падения фракций определяется по формуле Стокса

(II)

где V_Q - скорость свободного падения максимальных по крупности зерен в каждой фракции, м/с; d_n- максимальное по крупности зерно каждой n-й фракции, м; r - плотность исходного материала, кг/м^э.

Свободное падение зерен - осаждение в условиях, исключающих задерживание падающего зерна соседними зернами либо стенками сосуда. Отношение массы воды к массе исходной навески для создания условий свободного падения. зерен должно быть 6-10.

Аппаратура. Стеклянный или пластмассовый цилиндр (250-300 см³) и резиновый шланг-сифон (рис.6); фарфоровые чашки для сбора и сушки фракций; технические весы; стеклянные палочки; секундомер.

Исходный материал и схема опыта. Навеска тонко измельченного продукта крупностью -0, 074 мм, массой 20-50 г; 1-процентный раствор жидкого стекла (250-300 см³). Схема опыта приведена на рис.7.

Порядок выполнения работы.

1. Задаются граничными размерами зерен во фракциях, содержание которых определяется, и подсчитывают скорость свободного падения максимальных зерен во фракции по формуле (II). Часто определяют содержание (выход) классов -0, 01 мм, -0, 02+0, 01 мм,

-0, 04+0, 02 мм и -0, 074+0, 04 мм, считая, что все зерна имеют плотность кварца (f = 2650 кг/м³). Из-за недостатка времени можно проводить работу с выделением в тонкий слив фракции -0, 02 мм.

2. Взвешивают навеску исходного материала и определяют объем добавляемой воды.

3. Навеску помещают в цилиндр, добавляют воду и определяют высоту зоны осаждения Н, нижняя граница которой должна быть на 10-15 мм выше уровня твердого материала (см. рис.6).

Подсчитывают время в секундах, необходимое для прохождения максимальными частицами, содержащимися во фракции, пути Н:

(12)

где Н - высота зоны осаждения, мм.

4. Для предотвращения агрегатирования тонких частиц добавляют 0, 2-0, 5 кг/т или 0, 4-1 см³ 1-процентного раствора жидкого стекла при навеске исходного материала 20 г и тщательно перемешивают навеску с водой.

5. Выдерживают материал в цилиндре в течение времени t₁, необходимого для удаления в слив самой тонкой фракции (например -0, 02 мм), после чего с помощью сифона осторожно сливают жидкую часть до нижней границы осаждения.

6. Доливают цилиндр водой до верхней границы и повторяют операцию обесшламливания еще 4-5 раз, собирая все сливы одинаковой крупности в одну емкость. Жидкое стекло добавляют при необходимости через один прием. Самый тонкий слив не сушат, так как он отстаивается обычно очень медленно, его выход определяют расчетом.

7. Закончив выделение самой тонкой фракции, аналогично " отгоняют следующую по крупности фракцию (например, -0, 04+0, 02 мм) при времени отстаивания, соответствующем крупности данной фракции. Все сливы одной крупности собирают в одну емкость. Такую операцию " отгонки" повторяют для каждой заданной фракции, меняя соответственно время отстаивания.

8. Выделенные фракции и остаток в цилиндре после непродолжительного отстаивания обезвоживают декантацией (сливом осветленной воды), сушат в фарфоровой чашке и взвешивают.

Рис.7. Схема шламового анализа

- операция перемешивания с добавляемой водой и реагентами

Анализ результатов. По результатам взвешивания (табл.2) каждой фракции определяется по формуле (I) ее выход, т.е. содержание расчетного класса крупности в исходном продукте, Выход тонкой фракции определяется по разности.

 

Таблица 2