Определение гранулометрического состава методом седиментации дисперсных систем

 

Таблица 3.12 Расчетные данные по композициям на основе графита (ГЛС-2).

Объем, мл.	ГЛС-2(А) + Al2O3(А)		ГЛС-2(А) + MgO(А)		ГЛС-2(А) + ПК(А)
	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.
Средний диаметр частиц материала, мкм.
100-75 75-50 50-25 25-0	- 0,42 1,83 3	- 0,401 1,5 2,8	- 0,29 1,49 2,9	0,15 0,25 1,23 2,89	0,19 0,31 1,41 6,55	0,15 0,14 1,11 4,92
Средневзвешенное значение диаметра частиц материала, мкм.
Итог	2,942	2,712	2,803	2,726	6,381	4,468
Поверхность всех зерен материала, см2.
Итог	169738,9	218292,56	177408,2	226261,91	25662,35	44049,07

 

 

 

Таблица 3.13 Расчетные данные по бентонитам и композициям на основе бентонитов.

Объем, мл.	Бентонит (Казахский)		Бентонит (Черногорский природный)		Бентонит (Черногорский природный) + сода
	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.	Исх.	Акт.
Средний диаметр частиц материала, мкм.
100-75 75-50 50-25 25-0	7,34 17,86 36,46 50,6	6,9 17,72 24,11 30,23	10,23 18,02 31,78 52,3	9,01 17,93 32,11 34,81	5,34 10,91 17,58 28,36	4,81 9,76 13,21 15,02
Средневзвешенное значение диаметра частиц материала, мкм.
Итог	39,287	24,179	34,6	26,176	27,226	14,129
Поверхность всех зерен материала, см2.
Итог	2984,2	5793	3393,76	5299,2	5157,86	13837,14

 

На основе полученного массива расчетных данных различных дисперсных материалов, чаще всего используемых в литейном производстве, можно сделать ряд выводов о геометрических параметрах исследуемых материалов, о среднем диаметре частиц материалов и о характере влияния механоактивации в процессе наноструктурирования. Во всех случаях исследования материала на седиментационном гранулометре (седиграф), наблюдается тенденция, что после механоактивации материала, средний диаметр частиц уменьшился, что положительно отражается на качестве материала (что для литейных покрытий, например, является увеличение прочности, уменьшение покровного слоя, увеличение кроющей способности, плотности и вязкости). Для исходных материалов это порядка 12-15%, для композициий на основе графита 6-8% (для Al2O3 и MgO) и до 30% (для ПК). Бентониты и композиции на основе бентонитов, умеют среднее значение уменьшения среднего диаметра частиц вещества, порядка 35-45% от исходного значения. Повсеместное уменьшение диаметра материалов, прошедших механоактивацию, по сравнению с исходными материалами, ведет к увеличению общей расчетной поверхности материала, такая тенденция прослеживается для всех исследуемых в данной работе материалов.

Все тенденции, которые прослеживаются в расчетных данных, по сравнению с данными полученными ситовым методом и другими аналитическими данными, мы можем с уверенностью утверждать что расчет, полученный в ходе проведения исследовательской работы верен, и новые конструктивные решения седиментационного гранулометра, минимизирующие потери материала в ходе работы, низкий расход исследуемого материала, и максимальное выполнение условий седиментационного анализа, привели к получению адекватных данных.

 

 

3.4 Выводы

 

На основании проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. разработана установка для  оценки среднего размера частиц  седиментационным методом;

2. предложена методика расчета  среднего размера частиц и  расчетной поверхности исследуемых материалов;

3. . Исследованы влияние режимов активации на геометрические параметры материалов:

• Исходные материалы: графит (ГЛС-2) (Курейское месторождение); пылевидный кварц (ПК); глинозем (Al2O3); периклаз (MgO).
• Бентониты и композиции на основе бентонитов: бентонит (Казахский); бентонит (Черногорский природный); бентонит (Черногорский природный) + сода.
• Композиции на основе ГЛС-2: ГЛС-2(А) + ПК(А); ГЛС-2(А) + MgO(А); ГЛС-2(А) + Al2O3(А).

4. исследовано влияние режимов  активации на геометрические  параметры композиций.

4 Безопасность и экологичность работы

 

4.1 Анализ условий проведения эксперимента

 

Во время проведения эксперимента по влияния режимов активации и наноструктурирования дисперсных материалов на геометрическую активностьих частиц образуются определенные факторы, которые считаются вредными. Перечень опасных и вредных факторов приведен в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 –  Перечень опасных и вредных факторов, возникающих при проведении  экспериментальной работы

Наименование операции	Наименование оборудования	Наименование вредных факторов
		Тепловыделения	Электрический ток	Шум	Пыль	Вибрация
Приготовление суспензий	Седиграф	-	-	-	+	-
Сушка суспензий	Сушильный шкаф	+	+	-	+	-
Математические расчеты	ЭВМ	-	+	-	-	-

 

В работе используется такие материалы, как графиты Курейского месторождения, вода, искусственный графит (отхода различных предприятий по краю), пылевидный кварц, жидкое стекло, бентонит, так же все перечисленные выше материалы с различной степенью активации. Все используемые материалы не является опасными для работы, и не токсичны.

К вредным факторам, возникающим при работе, относятся пыль, повышенная влажность, электрический ток. Все перечисленные факторы могут привести как к производственным заболеваниям или к осложнениям уже имеющихся заболеваний, так и к травмам непосредственно.

4.2 Характеристика помещения для проведения работы

 

Местом для проведения исследовательской работы является плавильно-литейный зал кафедры «Литейное производство» ИЦМиМ «СФУ». Цех имеет прямоугольную форму длиной 22,5 м и шириной 9 м с высотой 7 м. Общая площадь лаборатории составляет 202,5 м2. В лаборатории имеется помещение, оснащенное всем необходимым оборудованием для разработки и проведения экспериментов.

Освещение цеха: естественное - боковое (через 4 окна общей площадью 12м2 (высота – 1,9 м и ширина – 1,6 м)) и искусственное - общее (22 люминесцентных лампы мощностью 36 Вт; 10 натриевых ламп высокого давления мощностью 250 Вт).

Вентиляция помещения осуществляется за счет естественного воздухообмена при проветривании через открытые форточки, а также с помощью вытяжной вентиляционной системы.

В лаборатории предусмотрена система противопожарной сигнализации, и имеются необходимые средства пожаротушения: огнетушитель – ОУ–2 и ящик с песком.

Помещение отапливается центральным водяным отоплением. В зимний период поддержание оптимальной температуры 15-18 °С, в помещении производится центральным водяным отоплением.

Для оказания медицинской помощи в лаборатории находится аптечка первой медецинской помощи.

 

 

4.3 Мероприятия по защите от опасных и вредных факторов

 

Электробезопасность . Электробезопасность – система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, связанной с влиянием электрического тока и электромагнитных полей. Электробезопасность включает в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

К организационным мероприятиям относятся инструктажи и обучение безопасным методам труда, проверка знаний , правил безопасности и инструкций, допуск к проведению работ, оформленный заполнением соответствующего наряда, контроль работ ответственным лицом.

Технические мероприятия предусматривают отключение установки от источника напряжения, снятие предохранителей и другие меры , обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения остающихся под напряжением токоведущих частей, рабочих мест и др.

Действие электрического тока на человека носит многообразный характер. Проходя через организм, электрический ток вызывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие.

В лаборатории электрооборудование и установки являются потенциальными источниками поражения электрическим током. Во избежание этого необходимо содержать оборудование в исправном состоянии, а при обслуживании его выполнять требования правил безопасности при эксплуатации электроустановки и местных инструкций по технике безопасности. Для обеспечения техники безопасности в лаборатории соблюдаются следующие правила:

1. Все питающие кабели уложены в металлические трубки, которые заземлены в общий контур.

2. Все установки включаются общим рубильником, в котором имеются плавкие предохранители на случай короткого замыкания. Одной из основных мер защиты работающего от электрического тока является заземление и зануление оборудования.

Для обеспечения электробезопасности применяют отдельно или в сочетании следующие технические способы и средства:

• Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус и по другим причинам.
• Задачей защитного заземления является устранение опасности поражения током в случае прикосновения человека к корпусу и другим токоведущим металлическим частям электроустановки, находящимся под напряжением (ГОСТ 12.1.030 – 01).
• Зануление – это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.
• Задача состоит в  устранении опасности поражения человека током в случае прикосновения его к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, находящимся под напряжением (ГОСТ 12.1.030-01).
• Изоляция токоведущих частей – исправность изоляции, основное условие обеспечения безопасности эксплуатации и надежного элктроснабжения электроустановок. Применяют несколько видов изоляции токоведущих частей электроустановок : рабочую, дополнительную, двойную и усиленную.
• Электрозащитные средства – это персональные и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, обслуживающих электроустановки, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. По назначению защитные средства делят условно на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Защита от пыли. Пыль – это мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества, находящегося в воздухе во взвешенном состоянии. Пыль может быть разных видов и классифицируется по следующим признакам: по роду вещества, из которого состоят частицы, по степени дисперсности (измельчения), по степени вредности на организм человека и взрывоопасности.

По размерам частиц (степень дисперсности) пыль подразделяют на три группы: собственно пыль (размеры частиц больше 10-3 см), «облако» (размеры частиц 10-3–10-5 см) и «дым» (размер частиц менее 10-5 см). По состоянию пыль различают взвешенную в воздухе (аэрозоль) и осевшую. Опасность пыли тем больше, чем меньше размер пылинок, так как такая пыль дольше остается в качестве аэрозоля в воздухе и глубже проникает в легочные каналы.