CC BY
29
известия
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Там 250 1975
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАПИЛЛЯРНОГО ПОТЕНЦИАЛА ДЛЯ
ОЦЕНКИ КОМКУЕМОСТИ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В. М, ВИТЮГИН, В. В. ИВАНОВ (Представлена научно-методическим семинаром химико-технологического факультета)
Впервые термодинамический потенциал был применен для характеристики энергетического состояния системы почва-вода. По современным представлениям термодинамический потенциал слагается из ряда частных потенциалов, одним из которых является капиллярный, представляющий собой работу (рассчитанную на 1 г чистой воды), которую надо затратить на преодоление капиллярных сил. Величина капиллярного потенциала зависит от структуры слоя и природы частиц материала. Эти же характеристики дисперсных материалов определяют их комкуе-мость.
Для определения капиллярного потенциала использовался капил-ляриметр Секера в модификации Долгова. Исследуемый увлажненный материал помещался в патрон на поверхность тонкопористой мембраны. По окончании стекания свободной гравитационной воды в системе создавали разрежение, величина которого изменялась последовательно через каждые 100 мм рт. ст. от 0 до 700 мм.
Для исследования были выбраны материалы, широко используемые в процессах окомкования:
а) концентрат магнетитовый крупностью 0,1—0 мм с содержанием Иобщ 67,60%;
б) ташлинский песок крупностью 0,5—0 мм с содержанием БЮЙ 99,04%;
в) известняк измельченный до крупности 0,25—0 мм с содержанием СаО 53,54%;
г) возврат после обжига офлюсованных железорудных окатышей, измельченных до 0,1—0 мм\
д) маршалит (пылевидный кварц) крупностью 0,5—0 мм с содержанием БЮ2 93,70%.
Результаты определений показаны на рис. 1 в виде зависимостей остаточной влажности от величины вакуума.
По кривым можно рассчитать значение капиллярных потенциалов Кп, используя формулу:
„ __ Ар.100.Тв
1\п - -- ,
А^-Тм
где АР — величина разрежения, мм • рт • ст.;
Д\У— количество отсосанной воды, %;
7м Тв— плотности дисперсного материала и воды, г\см%.
Как видно из рис. 1, величина капиллярного потенциала зависит не только от свойств дисперсного материала, но также и от уровня разрежения. Это особенно заметно для низких значений разрежения. При разрежениях выше 100 мм рт. ст. зависимости Ц70Ст = ,ф(ДР) практически прямолинейны. Это, очевидно, объясняется различными свойствами и соотношением форм капиллярной воды (пендулярное, фуникулярное и собственно капиллярное состояние).
Для оценки вклада капиллярного потенциала в комкуемость дисперсных материалов параллельно были определены максимальные значения молекулярной м-в-) и капиллярной к. в.) влагоемкостей и рассчитаны показатели комкуемости по известной методике [2]. Результаты определений и расчетов сведены в табл. 1. Отсутствие полной корреляции между показателем комкуемо-
** - ташланслий
/>есрл ••-ишстнвк , ** -лощентрат
В
* л в /о /г ¿4 м /в го Влажность, %
Рис. 1. Зависимость остаточной влажности в слое дисперсных материалов от величины вакуума
&026 а ого о, он о. ось Диаметр пор £ тт.
Рис. 2. Размеры и распределение пор в слое влажных дисперсных материалов
сти и величинами капиллярных потенциалов обусловлено, очевидно, различным структурным состоянием дисперсных материалов по опытной оценке их по первой и второй методикам.
Это подтверждается тем, что величины капиллярного потенциала при АР = 100 мм ртутного столба в большей мере коррелируется с показателями комкуемости.
Таблица 1
Комкуемость и капиллярные потенциалы дисперсных материалов
№ п. п. уу м.м.в % IV уу м.к.в % Показатель комкуемости Капиллярный потенциал
./Материал Др—1Э0 мм Др—700 мм
1 Кварцевый песок 0,8 21,3 0,04 2,40 1570
2 Железорудный концентрат 5,4 14,8 0,58 1450 2760
3 Известняк 11,0 25,8 0,74 1720 4900
Значительно большее значение имеет определение капиллярного потенциала для оценки размера пор в слое влажного дисперсного материала. Определение основано на том, что если приложить к слою влажного дисперсного материала отрицательное давление Я, выраженное в см
водяного столба, то это разрежение вызовет отсос воды из всех пор, диаметр которых й удовлетворяет неравенству
(2)
. Н
Измеряя объем отсосанной воды при определенном разрежении, можно определить объем капилляров любого размера и рассчитать соотношение их в слое. Результаты таких измерений и расчетов приведены на рис. 2.
Знание размеров пор в слое влажного дисперсного материала позволяет рассчитать величину капиллярных сил сцепления частиц и тем самым предсказать величины механической прочности влажных гранул.
Таким образом, определение капиллярного потенциала может дать достаточно ценные сведения для предварительной оценки комкуемости дисперсных материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. А. А. Роде. Основы учения о почвенной влаге. Гидрометеоиздат, Л., 1965.
2. В. М. Витюгин, А. С. Б о г м а. Оценка комкуемости дисперсных материалов. Изв. ВУЗов, «Черная металлургия», № 4, 1969.
