Влияние поверхностных пленок гуминовых веществ на агрегатные свойства кварцевого песка Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

11 з в Е с; 1 ! I я

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОП I>I1ЮЛ ЮЦ1П I II ОРДНПА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 197 1975

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ НА АГРЕГАТНЫЕ СВОЙСТВА КВАРЦЕВОГО ПЕСКА

А. Ф. КАРПОВИЧ, IV М. ВИТЮГНН, С. А. БАБЕНКО

(Представлена научным семинаром кафедры общей химической технологии)

Процессы .механического обезвоживания и окомкования природных силикатных .материалов чрезвычайно чувствительны к изменениям физико-химических свойств поверхности зерен этих материалов.

Кварцевые пески многих месторождений в природных условиях покрыты пленкой гумнновых веществ. Наличие гуминовых пленок несомненно будет сказываться на процессах технологической переработки кварцевых песков, особенно па первых стадиях технологии переработки .(обезвоживание, окомкование). Поэтому представляет интерес изучение характера взаимодействия воды с поверхностью зерен таких материалов.

В настоящем сообщении анализируется влияние пленок гуминовых веществ на агрегатные свойства кварцевого песка. В качестве объекта исследования была использована проба туганского кварцевого песка, содержащая 0,97% гуминовых веществ.

По гранулометрическому составу песок тонкозернистый. Выход фракции +0,2 мм составляет 2,48%, фракции — 0,2+0,1 мм — 39,5%, фракции — 0,1 +0,05 мм — 50,44%, фракции — 0,05 мм — 5,74%, глины — 1,84%.

Химический анализ песка представлен нижеследующими окислами; ЯЮ2 — 96,88%, ТЮ2 — 0,70%, А1203 —4,43%, Ре203 —0,5%, СаО — 0,61%, ¿\lgO- 0,39%.

Для сравнительной оценки влияния пленок гуминовых веществ часть пробы тщательно промывалась 1%-ным раствором едкого натра до полного его осветления и затем дистиллированной водой до исчезновения щелочной среды. Природный неотмытый песок замачивался в воде и выдерживался в течение 1 месяца с целью устранения гистерези-спых явлений при испытаниях поверхностных свойств. Оценка агрегат-пых свойств кварцевого песка производилась путем определения максимальной молекулярной влагоемкости по методу А. Ф. Лебедева [1], изучения кинетики насыщения колонки песка водой [2] и измерения плотности агрегатов, полученных по методу «капли» [3], усовершенствованному в лаборатории Томского политехнического института.

Результаты измерений по вышеуказанным методикам представлены в табл. 1 п на рис. 1.

Пленка гуминовых веществ способствует большой гидрофилизацпп, наиболее полному смачиванию микрошероховатостей и неровностей поверхности зерен песка; расширяя сферу действия молекулярных сил по отношению к воде, увеличивает количество связанной воды. Действи-

13В

Агрегатные свойства песка

Саб л п ца

Максимальная молекулярная »л а г ос м кисть, Объемный всс гранул, г см '1

11.11. .Материал

ппмум максимум средняя минимум максимум средняя

1 Песок с пленкой гу миновых веществ 2,07 2,39 2,19 1,62 1,63 ■1,63

2 Песок после обца

ботки 1% едким натром 0,05 1,18 1,08 1,49 1,51 1,50

телыю, максимальная молекулярная влагоемкость кварцевого песка с

а

<о

1 8

э

7

5

4

наличием пленок гуминовых веществ в два раза выше, по сравнению с отмытым песком. Известно, что агрегируемость порошковых гидрофильных материалов определяется влагоемкостью последних. При этом, когда максимальная молекулярная влагоемкость материала приближается по своем величине к влажности агрегата, достигается максимальная прочность этих агрегатов [4]. Таким образом, повышение показателя максимальной молекулярной влагоемкости свидетельствует об улучшении агрегпруемостп кварцевого песка с пленкой гуминовых веществ.

Скорось перемещения воды в слое гидрофильного порошкообразного материала находится в обратной зависимости от степени гидрофильности. Из рис. 1 видно, что наличие пленок гуминовых веществ на кварцевом песке заметно снижает скорость пропитки слоя песка. Так, для пропитки слоя исходного песка высотой 5 см в колонке необходимо времени в два раза больше, чем для отмытого песка, а для слоя высотой 8 см —в три раза больше. Полное же насыщение колонки песка высотой Юс.и фиксируется соответственно временем 26 мин. и 4 мин. 20 сек. от начала опыта. Снижение скорости смачивания кварцевого песка при наличии пленки гуминовых веществ объясняется как повышением сил молекулярного взаимодействия между водой и песком с пленкой гуминовых веществ, так и, в некоторой мере, уменьшением размеров пор вследствие увеличения толщины слоя связанной воды на поверхности зерен.

Как и следовало ожидать, увеличение сил молекулярного взаимодействия меж:1у водой и песком с пленкой гуминовых веществ приводит

/

л / г;

/ г' Т

г у

У /

/ > Г / У

/ / ? '

/ /

9 1 1

[ | 1

О /

) 4 5 6 7 Время смачи,:

8 9 /0Р4 Р5 Рб мип

Рис. 1. Зависимость иы^иШ аидьслк. Бремени: б—исходного, содержащего пленку меновых веществ; а — песка, обработанного пым раствором КаОН.

от

Г\'-

IV

к повышению плогноаи агрегатов. В данном случае относительное \ ве-личеште плотности самопроизвольно образующихся агрегатов при со прикосновении воды с песком, имеющим пленку гуминовых веществ, составило 8,66%.

Анализируя результаты вышеприведенных исследований в целом, можно сделать заключение, что наличие пленок гуминовых веществ в кварцевых песках благоприятствует агрегации их и будет положительно сказываться при грануляции песка. Обезвоживание песков с включениями гуминовых веществ, наоборот, будет затруднено.

ЛИТЕРАТУРА

1.A. М. Васильев. Основы современной методики и техники лабораторных определений физических свойств грунтов. Госстройиздат, М., 1953.

2. В. И. >К о р о т и ч. О скорости распространения воды в слое тонкоизмельченных железных руд и концентратов. Инженерно-физический журнал, № 7, 1961.

3. А. М. Парфенов. Агломерация железных руд. 1Металлуршздат, М., 1954.

4. JI. А. Бернштейн, М. Б. Френкель. Грануляция цементных сырьевых смесей при сухом и мокром способах ¡подготовки. Госстройиздат, М., 1959.