4.2.3. Способы определения гранулометрического состава

При дроблении, измельчении и грохочении приходится иметь дело с рыхлыми смесями частиц природных материалов различного размера - от максимальных кусков, измеряемых сотнями миллиметров, до мельчайших частиц величиной в несколько микрон.

Куски обычно имеют неправильную форму и их крупность может быть охарактеризована лишь несколькими размерами. Для практических целей желательно характеризовать величину отдельного куска одним размером. Этот размер обычно называют диаметром куска. Диаметром кусков сферической формы будет диаметр шара. Для кусков кубической формы за диаметр принимают длину ребра куба; для кусков неправильной формы диаметр определяют по главным измерениям - длине l, ширине b и толщине t параллелепипеда, в который вписывается измеряемый кусок. При этом за диаметр куска принимают ширину параллелепипеда d=b, либо среднее из двух или трех измерений.

Номинальным диаметром диспергированного материала называют размер квадратной ячейки контрольного сита, через которое проходит 95% пробы материала.

Для оценки номинального диаметра помимо прямых измерений используется поведение частицы в некоторых специфических условиях, например, осаждение в воде. Некоторые из наиболее известных номинальных диаметров приведены в табл. 4.11.

Таблица 4.11

Номинальные диаметры

Символ	Наименование	Характеристика методики определения
1	2	3
	Сферический диаметр	Диаметр сферы (шара)
	Ситовый диаметр	Ширина максимального квадратного отверстия, через которое проходит частица
	Поверхностный диаметр	Диаметр сферы, имеющей ту же площадь поверхности, что и частица
	Объемный диаметр	Диаметр сферы, имеющей тот же объем, что и частица
	Диаметр площади проекции	Диаметр сферы, имеющей ту же площадь проекции, что и частица
	Диаметр торможения	Диаметр сферы, имеющей то же лобовое сопротивление движению, что и частица в той же жидкости с той же вязкостью и при той же скорости падения
	Диаметр свободного падения	Диаметр сферы, имеющей ту же плотность и скорость свободного падения, как и частица в жидкости с той же плотностью и вязкостью
	Диаметр Стокса	Диаметр свободного падения в ламинарной области теченияRe
1	2	3
	Диаметр удельной поверхности	Диаметр сферы, имеющей то же отношение площади поверхности к объему, что и частица
	Диаметр Ферета	Среднее значение расстояния между парой параллельных касательных к фокальной проекции частицы (при микроскопии)
	Диаметр Мартина	Средняя длина хорды, пересекающей фокальную проекцию частицы (при микроскопии)

Диаметр свободного падения в ламинарной области определяется только для усредненных значений, действительные значения зависят от формы частиц. В общем случае отношение любой пары номинальных диаметров есть величина постоянная в довольно широком диапазоне крупностей.

Очевидно, что полученный диаметр для частицы неправильной формы будет зависеть от используемой методики измерения. Например, диаметр Стокса d_Ст определяется при ламинарных условиях течения потока, он не применим при турбулентных потоках, поскольку в последнем случае частица ориентируется так, чтобы обеспечить максимальное торможение, в то время как в первом случае она ориентируется случайным образом. Поэтому всякий раз при упоминании крупности частиц следует указывать какой номинальный диаметр используется.

Крупность всей массы сыпучего материала оценивают по содержанию в ней классов определенной крупности, т. е. по ее гранулометрическому составу. Гранулометрический состав материала в зависимости от крупности определяют одним из следующих способов.

Ориентировочный диапазон крупности (мкм) для некоторых методов анализа:

Ситовый анализ, в том числе на микроситах Отмучивание Оптическая микроскопия Гравитационная седиментация Центробежная седиментация Электронная микроскопия

100000-10 40-5 50-0,25 40-1 5-0,05 1-0,005

Наиболее часто для контроля процессов грохочения, дробле­ния и измельчения применяют ситовый анализ.

Для оперативного контроля гранулометрического состава материалов на потоке используют различные конструкции автоматических гранулометров. По принципу действия гранулометры разделяют на ситовые, седиментационные, ультразвуковые, лазерные, оптические и т. д.; гранулометры осуществляют контроль одного (определяющего) либо нескольких классов крупности.