Определение гранулометрического состава методом седиментации дисперсных систем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.7 Фракционный состав бентонита (черногорского природного):

Таблица 3.7 – Фракционный состав бентонит (черногорский природный) + сода.

Исследуемый материал	Время активации (мин.)	Время отстаивания	Остаток по уровням (гр.)								Общий вес
			100-75 мл	%	75-50 мл	%	50-25 мл	%	25-0 мл	%
Бентонит черногорский + сода	Исх.	10 м	0,15	3,07	0,23	4,70	0,45	9,20	4,06	83,03	4,89
		3 ч	0,05	1,02	0,17	3,46	0,27	5,49	4,43	90,04	4,92
		7 ч	-	0,00	0,07	1,43	0,11	2,25	4,71	96,32	4,89
		24 ч	-	0,00	-	0,00	0,05	1,01	4,91	98,99	4,96
Бентонит черногорский + сода	2 мин	10 м	0,4	8,28	0,49	10,14	0,71	14,70	3,23	66,87	4,83
		3 ч	0,25	5,13	0,29	5,95	0,52	10,68	3,81	78,23	4,87
		7 ч	0,11	2,25	0,18	3,68	0,48	9,82	4,12	84,25	4,89
		24 ч	0,05	1,01	0,12	2,42	0,21	4,23	4,58	92,34	4,96

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.8 Фракционный состав бентонита (черногорский) + сода:

Таблица 3.8 – Фракционный состав бентонит ГЛС(А)+ПК(А).

Исследуемый материал	Время активации (мин.)	Время отстаивания	Остаток по уровням (гр.)								Общий вес
			100-75 мл	%	75-50 мл	%	50-25 мл	%	25-0 мл	%
ГЛС(А)+ПК(А)	Исх.	10 м	0,12	2,44	0,13	2,64	0,16	3,25	4,51	91,67	4,92
		3 ч	-	0,00	-	0,00	0,12	2,42	4,83	97,58	4,95
		7 ч	-	0,00	-	0,00	0,06	1,23	4,81	98,77	4,87
		24 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	4,91	100,00	4,91
ГЛС(А)+ПК(А)	2 мин	10 м	0,31	6,33	0,43	8,78	0,79	16,12	3,37	68,78	4,90
		3 ч	0,1	2,02	0,12	2,42	0,2	4,04	4,53	91,52	4,95
		7 ч	-	0,00	0,05	1,01	0,08	1,62	4,81	97,37	4,94
		24 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	4,89	100,00	4,89

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.9 Фракционный состав ГЛС(А)+ПК(А):

Таблица 3.9 – Фракционный состав Al2O3(А) + ГЛС(А).

Исследуемый материал	Время активации (мин.)	Время отстаивания	Остаток по уровням (гр.)								Общий вес
			100-75 мл	%	75-50 мл	%	50-25 мл	%	25-0 мл	%
Al2O3(а) + ГЛС(а)	Исх.	10 м	-	0,00	0,03	0,20	1,32	8,88	13,51	90,92	14,86
		3 ч	-	0,00	-	0,00	0,52	3,49	14,39	96,51	14,91
		7 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,84	100,00	14,84
		24 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,91	100,00	14,91
Al2O3(а) + ГЛС(а)	10 мин	10 м	-	0,00	0,09	0,61	1,92	13,01	12,75	86,38	14,76
		3 ч	-	0,00	-	0,00	1,02	6,88	13,81	93,12	14,83
		7 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,49	100,00	14,49
		24 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,72	100,00	14,72

Рисунок 3.10 Фракционный состав Al2O3(А) + ГЛС(А):

Таблица 3.10 – Фракционный состав MgO (А) + ГЛС(А).

Исследуемый материал	Время активации (мин.)	Время отстаивания	Остаток по уровням (гр.)								Общий вес
			100-75 мл	%	75-50 мл	%	50-25 мл	%	25-0 мл	%
MgO(А) + ГЛС(А)	Исх.	10 м	-	0,00	0,1	0,67	2,09	14,10	12,63	85,22	14,82
		3 ч	-	0,00	-	0,00	1,14	7,68	13,71	92,32	14,85
		7 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,82	100,00	14,82
		24 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,87	100,00	14,87
MgO(А) + ГЛС(А)	10 мин	10 м	0,02	0,14	0,28	1,90	2,92	19,84	11,5	78,13	14,72
		3 ч	-	0,00	0,06	0,41	1,97	13,32	12,76	86,27	14,79
		7 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,76	100,00	14,76
		24 ч	-	0,00	-	0,00	-	0,00	14,8	100,00	14,80

Рисунок 3.11 Фракционный состав MgO(А) + ГЛС(А) :

На основе полученных данных проводим математический расчёт диаметра частицы, установив аналитическую связь, рассчитываем удельную поверхность одного зерна материала и удельную поверхность всего материала в целом при определенном весе материала. Методика расчёта:

(5)

 

 

где, d – диаметр шара, см;

ρ(част)- удельный вес частицы, г/см2 (среднее из 2,6 и 2,65);

ρ(ср)- удельный вес окружающей частицу среды, г/см2 (для воды 1,00);

g – сила тяжести, 981 см/с2;

 η – вязкость воды (берётся с учётом температуры воды).

В таком виде выражается формула Стокса. Для случая ламинарного режима скорости осаждения частиц в вязкой среде.

Для различных объемов, расчёт скорости осаждения будет различным, потому что окончательная высота падения частицы в вязкой среде для каждого объема будет разной.

(6)

 

 

 

 

 

где, t – время проведения эксперимента, с (10 мин, 3 ч, 7 ч, 24 ч);

а - высота седиментационного прибора, мм;

b – высота, которую преодолевает частица, до конца эксперимента (40 мм, 80 мм, 120 мм, 160мм).

Определение окончательной скорости осаждения частицы, помещенной в вязкую и плотную среду, движущую под действием сил тяжести. Ее скорость полностью определяется действием этих сил и сопротивлением среды — вязким и гидродинамическим:

(7)

w=6πηrv + (πr2D1v2)/3 = (6πη2Re)/D1 + (2πRe D1)/3

 

Где, r — радиус сферы, мм;

v — скорость перемещения частицы относительно среды, см/с;

 η — вязкость среды, мпз;

Re — число Рейнольдса,

D1 — плотность дисперсионной среды, гр/см3.

 

Приравнивая уравнения (5) и (6), и решая его относительно диаметра частицы (d), получаем:

(8)

 

 

Зная диаметр (d) вещества, рассчитываем удельную поверхность частиц (F) и общее количество всех зерен материала (N):

(9)

 

(10)

 

 

На основе имеющихся расчетных формул, и полученных в ходе исследовательской работы экспериментальных данных, можно рассчитать среднее значение диаметра частиц (распределенных по исследуемым объемам) общее расчетное значение поверхности всех зерен и среднее значение диаметра частиц всего вещества в целом.

 

Таблица 3.11 Расчетные данные по исходным материалам.

Объем, мл.	Графит (ГЛС-2)		Пылевидный кварц (ПК)		Глинозем (Al2O3)		Периклаз (MgO)
	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.
Средний диаметр частиц материала, мкм.
100-75 75-50 50-25 25-0	0,41 0,83 3,41 16,86	0,23 0,79 3,2 15,2	0,42 0,65 3,3 32,0	0,4 0,65 2,6 30,53	- - - 3,5	- - 0,39 1,8	- - - 3,3	- - 0,27 1,5
Средневзвешенное значение диаметра частиц материала, мкм.
Итог	14,084	12,245	30,212	27,325	3,49	1,769	3,3	1,474
Поверхность всех зерен материала, см2.
Итог	31129,7	36332,6	19028,9	28295,6	71167,9	90038	67592,1	87386