CC BY
12PHYSICS AND MATHEMATICS
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИОННОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ БАЗАЛЬТА И ТВЕРДЫХ
ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Маматов Э. У.
ORCID: 0000-0003-4 744- 7611, SPIN-kod:5186-5359 Ошский государственный университет, г. Ош, Кыргызская Республика
Ибраимов Т.К. 0RCID:0000-0002-1444-4791, Ошский государственный университет, г. Ош, Кыргызская Республика
Ташполотов Ы.
ORCID:0000-0001-9293-7885, SPIN-kod:2425-6716, Ошский государственный университет, Кыргызская Республика
DETERMINATION OF THE DISPERSION COMPOSITION OF BASALT POWDERS AND
INDUSTRY SOLID WASTE
Mamatov E.
ORCID: 0000-0003-4744-7611, SPIN-kod: 5186-5359 Osh State University, Osh, Kyrgyz Republic
Ibraimov T. ORCID: 0000-0002-1444-4791, Osh State University, Osh, Kyrgyz Republic
Tashpolotov Y.
ORCID: 0000-0001-9293-7885, SPIN-kod:2425-6716, Osh State University, Kyrgyz Republic DOI: 10.5281/zenodo.6532715
Аннотация
В работе определены гранулометрический состав порошков, полученные из твердых тел ситовым и микроскопическим методами, а также по полученным данным построены суммарные интегральные кривые распределения частиц твердых тел по размерам в полулогарифмическом масштабе порошков. Определены коэффициенты неоднородности Кн=d6o/dlo, средний размер d50 и коэффициент сортировки Кs=d9o/dlo частиц. Впервые проведен анализ фракции частиц разной природы (базальт, отходы промышленности), полученных методом диспергирования. Определены коэффициенты неоднородности Кн=d60/d10=0,003, и сортировки К^90М10=1Д3.10-4 и выявлено, что полученные порошки являются хорошо сортированными и однородными.
Abstract
In this research paper, the granulometric composition of powders obtained from solids by sieve and microscopic methods is determined, and also, according to the data obtained, the total integral curves of the particle size distribution of solids are plotted on a semilogarithmic scale of powders. The coefficients of inhomogeneity Кн=d60/d10, the average size d50 and the sorting coefficient d90/d10 of particles have been determined. For the first time, the analysis of the fraction of particles of different nature (basalt, industrial waste) obtained by the dispersion method has been carried out. The coefficients of heterogeneity Kn=d60/d10=0.003, and sorting Ks=d90/d10=1.13.10-4 were determined, and it was found that the resulting powders are well sorted and homogeneous.
Ключевые слова: базальт, отходы производства, гранулометрический состав, интегральные кривые, морфология, коэффициенты неоднородности и сортировки.
Keywords: basalt, production waste, granulometric composition, integral curves, morphology, coefficients of heterogeneity and sorting.
Введение
Процессы переработки минерального сырья, предполагают использование твердых руд в диспергированном состоянии, в котором создаются условия, ускоряющие протекание реакций в твердой и жидкой фазах[ 1,3,4,7]. Следовательно при диспергировании вещества в конечном итоге происходит измельчения и активации(повышения реакционной способности) вещества. То есть использование различных дробильных устройств с
высокой интенсивностью физико-механического воздействия позволяет повышать реакционную способность не только за счет увеличения удельной поверхности, но за счет их активации в результате возникновения большого количества дефектов в твердом теле [2,4], и диспергирование является завершающим актом разрушения.
В научную литературу понятие «механоакти-вация» было введено А. Смекалом. Данный процесс выражается как изменение физического строения,
энергетического состояния и химических свойств различных веществ за счет действия различных сил при измельчении. Определение механоактивации энергетического состояния вещества дает возможность количественной оценки активации.
Принятое положение о масштабном факторе позволяет утверждать, что диспергировании веществ являются одной из причин глубоких изменений вещества наряду с другими причинами, наряду с дефектами кристаллов и деформационные напряжения. Фракционное разделение порошков позволяет установить границы между тонким и сверхтонким измельчением. При тонком измельчении непроисходить глубоких изменений структуры и элементного состава исходного вещества, а случае сверхтонкого измельчения[5] исходный минерал превращается в новое вещество с другими свойствами, структурой и даже элементным составом.
В работе[6,8] на примере механической активации фторида натрия установлено, что диспергированный фторид натрия накапливает энергии, намного большее, чем прирост за счет увеличения удельной поверхности. Показано, что общий уровень запасенной энергии со временем падает, но очень медленно (в течение 1 месяца уменьшается примерно на 30%). Таким образом, при диспергировании вещества происходит переход вещества внеравновесное состояние за счет механической активации. При этом, активированные вещества характеризуются избытком внутренней энергии и имеют отличные от исходных характеристики реакционной способности[1,3,4,7].
Известно, что вещества в тонкодисперсном состоянии характеризуются не совсем обычными свойствами — они становятся более химически активными, т.е. плавятся при более низких температурах, хорошо спекаются, увеличивается прочность материалов при внесении в качестве наполнителя и т.д.
Современное научное направление в области изучения и использования тонкодисперсных систем и физико-химических процессов, обусловленных диспергированием, создано трудами ряда ведущих ученых: В.В. Болдырева, Б.В. Дерягина, Н.А. Кротовой, В.Д. Кузнецова, П.А. Ребиндера, А.Н. Фрумкина, Е.Д. Щукина и др.
В настоящее время методы активации на основе диспергирования веществ используются в различных отраслях для изменения скорости технологических процессов. Например, при переработке отходов, очистка и обеззараживания вод активированной поверхностью, замена обжига сульфидных и мышьяк содержащих концентратов без обжиговым процессом и др.
Материал и методы исследования
Нами экспериментально показано, что для всех исследованных твердых веществ(базальт, твердые отходы Кадамжайского сурьмяного комбината(КСК) в режиме механического измельчения, процесс диспергирования завершается после однократной обработки в режиме механического разрушения с помощью дробильки или шаровой мельницы. На рис. 1 представлены микрофотографии порошкообразных частиц базальта и твердых отходов КСК, полученные методом микроскопии, сопряженной с компьютером.
|ИН
А) Б)
Рис. 1. Микрофотографии порошков базальта(А) и твердых отходов КСК (Б).
1. Определения фракционного состава Для определения дисперсионного состава порошков твердых тел ситовым методом использовали набор сит с поддоном и с размером отверстий 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1, 0.01 мм.
Пробу для анализа брали путем распределения порошков по гладкой поверхности тонким слоем и разделили острым ножом в
взаимноперпендикулярных направлениях, т.е. поверхность порошков разделили на квадраты и отобрали порошки из каждой квадратной ячейки и взвесили с помощью электронного веса.
Полученную пробу просеяли через сито ручным способом, а также или с помощью вибромашины. Для проб массой более 1000 гр.
Порошки просеивали через сито в два приема. Порошки, оставшиеся на ситах, дополнительно растирали и вновь просеивали.
Таким образом, технологическая цепочка создания композиционного маттериала включает процессы дробления, дозирования, смешивания со связующими и прессования.
При получении композиционного материала на основе полученных порошков нужно учитывать их дисперсионный состав. Массовая доля порошков определенной дисперсности составляет 80-85%, а оставшиеся 15-20% составляют наполнители.
2. Построение суммарной кривой фракционного состава
Интегральная кривая дисперсионного анализа построена в полулогарифмическом масштабе.
Е, %
1001-
_1
±
01 н 1 А 10 Н 20 50 100 200 Н А
АЭ0 60 а50 и10 ммт
Рис.1. Кривые интегрального распределения частиц базальта по размерам в полулогарифмическом
масштабе.
При построении интегрального распределения частиц базальта и отходов КСК по размерам в полулогарифмическом масштабе по оси абсцисс откладывали логарифмы диаметров частиц, а ординат массовое содержание дисперсий в процентах. При этом последовательно суммировали массовые содержания фракций, начиная с мелкой, и по полученным данным построили кривую. Полученные интегральные кривые позволяют определить dio и áeo.
Для определения порошков диаметрами dio из точки на оси ординат, соответствующей 10%, опускаем перпендикуляр до пересечения с кривой; из этой точки также опустили перпендикуляр на ось абсцисс, тогда точка на оси абсцисс является диаметр порошков равной dio. Размер частиц deo соответствует ординате 60% в интегральном распределени частиц в кривой зависимости.
Далее определили отношения deo/dio (коэффициентом неоднородности), средний размер частиц dso и коэффициент сортировки К^9оМю. Согласно рис.1. Кн=dбo/dlo=0,003, а К^9оМю=1,13.10"4, т.е. полученные порошки оказалось хорошо сортированными и однородными.
Из рис. 1, видно, что по характеру интегральная кривая зависимость, полученная для базальтовых порошков является относительно крутой, что указывает на однородность полученных порошков и совпадает со значениями коэффициентов сортировки и неоднородности.
Заключение
1. Впервые проведен анализ фракции частиц разной природы (базальт, отходы промышленности), полученных методом диспергирования.
2. На основании определения коэффициентов неоднородности Кн=d6o/dlo=0,003, и сортировки К^9о/4о=1Д3.10"4 выявлено, что полученные порошки являются хорошо сортированными и однородными.
Список литературы
1. БоШугеу У.Р./Лоит. СЫт. РИуБ. 1986. V. 83. Р. 821-829.
2. Аввакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов. Новосибирск: Наука, 1986.-303с.
3. Болдырев В.В. Экспериментальные методы в механохимии твердых неорганических веществ. Новосибирск: Наука, 1983.
4. Болдырев В. В., Регель В. Р., Уракаев Ф. X. и др. //Докл. АН СССР. 1975. Т. 221. С. 634-636.
5. Еремин А. Ф., Гольдберг Е. Л. и др.//Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1985, Вып. 6., С. 3, 12, 16; 1986. Вып. 5. С. 41.
6. Кляровский В.М., Молчанов В.И. Механо-химические явления при сверхтонком измельчении. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1971. — 176 с.
7. Ляхов Н.3., Болдырев В.В.//Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1983. Вып. С. 3-8.
8. Хайнике Г. Трибохимия. М.: Мир, 1987. -584
с.
50
0
