Лабораторная работа №3 вариант преподавателя. Лабораторная работа 3
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 Ситовый анализ сыпучего материала и построение характеристик крупности Материалы, с которыми приходится иметь дело при дроблении, измельчении, грохочении и обогащении полезных ископаемых, представляют собой смеси зерен (кусков) минералов различного размера. Размеры эти колеблются от сотен мм до нескольких мкм. Поскольку куски имеют неправильную форму, то их величина может быть охарактеризована несколькими размерами. Однако для практических целей величину куска желательно характеризовать одним эквивалентным размером, так называемым «диаметром». Метод определения размера частицы (куска) выбирается в зависимости от способа измерений и целей, для которых этот диаметр подсчитывается. При грохочении для массовых определений размера зерна за диаметр зерна принимают размер наименьшего квадратного отверстия, через которое это зерно может проходить. Крупность всей массы сыпучего материала оценивают по содержанию в ней классов определенной крупности, т. е. по ее гранулометрическому составу. Гранулометрический состав материалов для контроля процессов грохочения, дробления и измельчения на обогатительных фабриках (ОФ) определяют чаще всего посредством ситового анализа. Рассев сыпучего материала с целью определения его гранулометрического состава называется ситовым анализом. Ситовый анализ заключается в просеивании пробы через стандартный набор сит и в определении процентного содержания остатка на каждом из них по отношению к массе исходной пробы. Для облегчения просеивания применяют грохоты. Грохоты вибрационные (виброгрохоты) предназначены для непрерывного сухого рассева сыпучих материалов по различным классам крупности частиц (Рис. 1). Грохот вибрационный – применяется в различных отраслях промышленности, в том числе: горнодобывающей, металлургической, строительной, химической, фармацевтической и пищевой. В состав грохота входят: вибропривод и просеивающая часть, состоящая из комплекта сит, поддона и крышки, а также устройство крепления сит (УКС). Просеивающая часть устанавливается на платформу вибропривода и фиксируется на ней с помощью устройства крепления сит, состоящего из крестовины с кольцом, четырех шпилек с гайками и контргайками и ручками. Просеивающие элементы состоят из обечайки и кольца, между которыми закреплена просеивающая поверхность, выполненная из металлотканой сетки или перфорированного листа. 2 Рис. 1 – Грохот вибрационный. Диапазон размеров частиц, встречающихся при анализе гранулометрического состава, охватывает более пяти порядков - от крупнозернистых материалов до коллоидов. Отсюда видна не только важность этой области, но также и ее проблематика. При анализе гранулометрического состава подлежат решению две задачи: определение размеров частиц (такие измерения могут быть осуществлены различными методами) и определение доли в процентах частиц различных классов крупности. Для решения второй задачи требуется разделение частиц по крупности. Методы анализа гранулометрического состава можно классифицировать следующим образом: исследование под микроскопом; ситовый анализ; метод разделения частиц по скорости их осаждения, а также счетный метод (определение числа частиц), центробежный метод разделения; более простые методы разделения - декантация, отсеивание. Ситовой анализ Ситовой анализ основан на механическом разделении частиц по крупности на решетах или ситах с отверстиями различной величины на классы крупности. Материал, который остался на сите после просева называется «ОСТАТОК», а прошедший через сито - «ПРОХОД». 3 Ситовые анализы позволяют определить крупность частиц до 40 мкм (минимальный размер отверстий применяемых сит). Существует несколько систем стандартных сит (ГОСТ 8032-56). Последовательный ряд размеров отверстий сит, применяемых для грохочения или классификации, называется шкалой классификации, а отношение размеров отверстий двух соседних сит называется модулем шкалы. При крупном и среднем грохочении модуль равен двум. Например, набор сит с этим модулем будет состоять из сит с отверстиями размером 50, 25, 12, 6 и 3 мм. Для более мелких сит применяется стандартная система с модулем √2. В этой системе за основу принято сито 200 меш с отверстиями размером 0,074 мм. Меш - это число отверстий, приходящееся на один линейный дюйм (25,4 мм). Этот модуль используется для сит с отверстиями размером от 2,362 мм (8 меш) до 0,104 мм (150 меш). Пользуясь модулем можно определить размер отверстий предыдущего и последующего сит. Например, если при модуле √2 = 1,414 имеется сито с отверстиями диаметром 0,074 мм, то предыдущее сито этой серии должно иметь отверстия 0,104 мм, так как 0,074-1,414=0,104. Для сит с более узкой шкалой классификации применяют стандартную систему сит с модулем √2 = 1,189. Сита с этим модулем изготавливаются от 0,104 до 0,043мм (325 меш). В США и Великобритании сохранилась нумерация сит по числу отверстий на протяжении одного дюйма (25,4 мм). Это число, или номер сита, имеет название «меш», которое часто употребляется при обозначении сит. Например, сито №200 или 200 меш имеет 200 отверстий на протяжении одного дюйма. В практике германской пылевой техники сита ранее характеризовались числом отверстий на 1см встречаются также обозначения сит по количеству отверстий на 1 см 2 например, на обечайке сита №100 (сто отверстий на линейный сантиметр) гравируется число 10000, показывающее сколько отверстий приходится на 1 см сита. Ширина отверстий в таком сите а=60 мк и толщина волокна (проволоки) b=40 мк. Полотно сита представляет собой сетку из термически обработанной проволоки из сплавов цветных металлов. Средний арифметический размер «а» стороны ячейки сита в свету, допустимые отклонения от которого указаны в ГОСТе, определяется по формуле: где b - фактический диаметр проволоки, мм; n - число отсчитанных ячеек на участке 1; (1) 4 l - длина участка, мм. Для ситового анализа берется набор стандартных сит. Лабораторное стандартное сито представляет собой круглую обечайку диаметром 200 мм и высотой 50 мм, в которой натянута сетка. Сита изготавливают таким образом, чтобы, вставляя одно сито в другое, можно было составить комплект сит. Верхняя часть этого комплекта закрывается крышкой, а нижняя вставляется в поддон для приема самого мелкого класса, прошедшего через последнее сито комплекта. Навеска материала помещается на верхнее сито комплекта, затем весь набор сит встряхивается на механическом встряхивателе в течении 10-30 мин. Рассев считается законченным, если при контрольном просеивании материала вручную за 1 мин через сито проходит не более 1 % материала, находящегося на сите. Оставшийся на каждом сите материал взвешивают и выход каждого класса в граммах и в процентах от общей массы пробы записывают в таблицу. Материал, оставшийся на сите, обозначается знаком плюс (+), а прошедший через это сито знаком минус (-). Таблица 1. Пример записи результатов ситового анализа. Размер отверстий сит Выход Суммарный мм меш г % выход, % -0,59+0,42 -23+35 15 7,32 7,32 -0,42+0,3 -35+48 13 6,34 13,66 -0,3+0,21 -48+65 21 10,25 23,91 -0,21+0,15 -65+100 17 8,29 32,20 -0,15+0,1 -100+150 35 17,07 49,27 -0,1+0,074 -150+200 41 20,0 69,27 -0,074+0 -200+0 63 30,73 100,00 Исходный продукт - 205 100,00 - Выделение классов при грохочении производят по схеме от «крупного к мелкому» (Рис. 2). Данные ситового анализа можно изобразить графически, получим характеристику крупности материала. Обычно строят кривую суммарной характеристики «по плюсу», т.е. по суммарному остатку материала на ситах, начиная с самых крупных. При этом на оси абсцисс в масштабе откладывается размер отверстий сит, на которых производился ситовой анализ, в миллиметрах, а на оси ординат - суммарный остаток на ситах в процентах. 5 Рис. 2 – Схема определения гранулометрического состава: а - расположение сит в наборе; б - схема рассева На Рисунке 3 приведена характеристика крупности материала, построенная по данным Таблицы 1. Суммарные характеристики крупности (Рисунок 4) бывают: выпуклыми (кривая 1), прямолинейными (кривая 2) и вогнутыми (кривая 3). По характеру кривой можно судить о крупности материала. Если кривая имеет прямолинейный характер, значит, материал характеризуется равномерным распределением зёрен всех размеров. При преобладании в материале крупных зёрен кривая имеет выпуклый характер, а при преобладании мелких зёрен - вогнутый характер. 6 Рис. 3 – Характеристика крупности материала Пользуясь кривой суммарной характеристики, можно определить выход класса любой крупности. Для этого из точки, лежащей на оси абсцисс и соответствующей определённому размеру отверстия сита, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой и через полученную точку пересечения проводят прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с осью ординат. Точка пересечения соответствует выходу (в процентах) класса Рис. 4 – Кривые суммарных характеристик крупности. Таким образом, пользуясь графическим изображением результатов ситового анализа, можно определить промежуточные значения выходов классов крупности исходного материала, а также сравнить результаты нескольких ситовых анализов, определить эффективность работы дробильного и измельчительного оборудования. Такие характеристики можно строить лишь при узком диапазоне крупности зерен материала, т.е. при небольшом количестве классов материала. При более полном анализе 7 крупности, включающем и результаты седиментационного анализа, построение таких кривых затруднено ввиду того, что график по оси абсцисс получается или очень растянутым, или линии в области тонких классов будут сливаться. В этом случае результаты анализа крупности изображают в системе с полулогарифмическими или логарифмическими шкалами. При полулогарифмической сетке по оси абсцисс откладываются логарифмы размеров отверстий сита, а по оси ординат суммарный выход классов. При построении логарифмической кривой по оси ординат откладываются логарифмы суммарных выходов классов, а по оси абсцисс - логарифмы размеров сит. ЦЕЛЬ РАБОТЫ – освоение методики производства ситового анализа, расчёта и оформления его результатов, определение с помощью характеристик крупности выходов заданных классов. АППАРАТУРА, ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, МАТЕРИАЛЫ 1) Механический встряхиватель с пятью одинаковыми наборами сит. Каждый набор должен быть укомплектован ситами с размером отверстий 2; 1; 0,5; 0,25; 0,125 мм; 2) Технические весы; 3) Стаканы для взвешивания проб полученных в результате рассева классов; 4) Сыпучий материал. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1. Для проведения ситового анализа, сита устанавливаются друг над другом. Наверху помещается сито с самыми крупными ячейками, а внизу - с самыми мелкими. Для анализа берется навеска порошка в 500 г, которая насыпается на верхнее сито и просеивается с помощью вибратора в течение 5 мин. 2. После просева каждая фракция порошка взвешивается. 3. Вычислить процентное содержание каждой фракции по формуле: где m n - масса фракции M - масса навески порошка 4. Результаты анализа записать в Таблицу 2: 8 Таблица 2. Результаты ситового анализа Размер отверстий сит Выход Суммарный выход мм г % % 5. Построить график зависимости размеров частиц от суммарного выхода. 6. На Рис. 2а подписать сита соответствующего размера, использованного в работе, на Рис. 2б нарисовать схему гранулометрического состава. Контрольные вопросы 1. С какой целью определяют гранулометрический состав? 2. Какие методы анализа используют для определения гранулометрического состава? 3. Что входит в состав грохота? 4. На чём основан ситовый анализ? 5. Отображение данных ситового анализа? 6. Дайте определение, что называется шкалой классификации и модулем шкалы. 7. Расскажите суммарные характеристики крупности. 8. С какой целью используют кривую суммарной характеристики? 9. Поясните ход лабораторной работы? 10. Напишите расчётную формулу процентного содержания каждой фракции? |