1.1.3. Седиментационный анализ
Седиментационный анализ широко используется для определения гранулометрического состава материалов с размером частиц менее 0,1 мм, является самым простым и распространенным методом определения дисперсности порошкообразных материалов. В основу седиментационного анализа положен закон Стокса, согласно которому частицы, оседающие в вязкой среде, приобретают постоянную скорость, зависящую от их размера. Частица, находящаяся в дисперсной среде, испытывает действие силы тяжести и выталкивающей силы, направленных в разные стороны. Равнодействующая этих сил, вызывающая оседание частиц.
Принцип заключается в том, что исследуемый порошок переводят в суспензию и определяют скорость оседания частиц под действием силы тяжести. Для уменьшения вероятности коагуляции частиц в суспензии, а также их столкновения, в результате которого малые частицы тормозят движение более крупных, а крупные ускоряют мелкие, их концентрация не должна превышать 0,5-1% по массе.
Оборудование и материалы:стакан емкостью 1000 см3, торзионные весы, мешалка (стеклянная палочка с резиновым диском), линейка, секундомер, вода дистиллированная.
Порядок выполнения работы и обработка результатов.
В химический стакан наливают 800 г дистиллированной воды (или другой седиментационной жидкости, не взаимодействующей с исследуемым материалом), на торзионных весах взвешивают опущенную в воду пустую чашечку (m0) и измеряют глубину погружения ее в воду (Н).
Для определения фракционного состава берут 4-8 г исследуемого порошка. Взвешивают с точностью до 0,0001 г и переносят навеску в стакан с водой. Тщательно перемешивают в течение 2-3 мин, затем опускают в стакан чашечку весов, одновременно включают секундомер и через 15 сек проводят первое взвешивание. Рекомендуется проводить взвешивание в следующие моменты времени от начала опыта (мин): 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 10; 15; 20; 25; 30; 40… Анализ считается законченным, когда два последних взвешивания с интервалом между ними в 10 мин совпадают. Результаты взвешивания заносят в табл.1.2.
Таблица 1.2
Результаты взвешивания
|
№ п/п |
Время оседания частиц от начала опыта, мин |
Масса чашечки с осадком, мг |
Масса осадка, мг |
Относительная масса осадка, % |
|
|
|
|
|
|
Для определения относительной массы осадка рассчитывают массу всех частиц суспензии, находящихся в объеме над чашечкой весов по формуле:
,
где S– площадь чашечки, м2;Н– высота слоя суспензии над чашечкой, м;с– концентрация суспензии, кг/м3;ρиρ0 – плотность твердой и жидкой фаз, соответственно.
В случае существенного различия между значением Qmax, вычисленной по формуле, и полной массой осадка, определенной при взвешивании, относительная масса осадка может быть рассчитана по формуле:
,
где mk– конечное значение массы осадка, мг;mm– текущее значение массы осадка, мг.
1.2. Определение насыпной плотности материала
Оборудование и материалы: мерный сосуд, весы.
Порядок выполнения работы и обработка результатов.
Материал высыпают с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный сосуд до образования конуса, который снимают вровень с краями сосуда без уплотнения материала, после чего сосуд с материалом взвешивают.
Насыпную плотность вычисляют по формуле:
,
где m1 – масса мерного сосуда с материалом, г;m0 – масса мерного сосуда, г;V– объем мерного сосуда, см3.