Описание установки для определения характеристических влагоемкостей и порядок выполнения работы

Определение показателей НКВ и МКВ производят по результатам просачивания водой колонок сухих материалов при разной начальной плотности слоя. Кинетика всасывания воды в порах сухого дисперсного материала описывается уравнением Б.В. Дерягина:

(1.7)

где V – объем воды, впитанной слоем через 1 см2 полного периметра колонки, см3/см2;

К_{СК. П.} – коэффициент скорости просачивания воды, см2/с;

τ – продолжительность просачивания воды, с.

Для колонок материалов небольшой высоты зависимость (1.7) имеет прямолинейный характер, причем угол наклона прямой для одного и того же материала определяется плотностью слоя: чем плотнее слой, тем меньше угол наклона кинетической прямой.

Для изучения кинетики просачивания дисперсных материалов водой используется простейший прибор (рис.1.1), который состоит из стеклянной колонки 1 20–30 мм, заполненной сухой исследуемой шихтой, и гильзы 2 с кварцевым песком. Гильза имеет горизонтальную градуированную капиллярную трубку 3 с водой.

Материал в колонке должен иметь равномерную по высоте плотность, т. е. уплотняться по мере заполнения колонки. Высота слоя в колонке составляет 50–100 мм в зависимости от крупности материала. Стеклянная колонка внизу закрывается сеткой. В гильзу засыпают отсортированный, прокипяченный в соляной кислоте кварцевый песок крупностью 0,25–0,5 мм. Потом в гильзу наливают дистиллированную воду до заполнения капиллярной трубки, на влажный песок ставят колонку с исследуемым материалом. После полного капиллярного насыщения слоя водой производят контрольное определение влажности материала путем его сушки при 105°С.

Для каждого материала выполняют 10–15 опытов просачивания при разной исходной плотности слоя.

Для повышения точности определения характеристических влагоемкостей результаты наблюдений обрабатывают с применением статистического метода наименьших квадратов.

Рис.1.1. Схема прибора для определения кинетики капиллярного насыщения дисперсного материала

Количество поглощенной слоем воды, т.е. его влажность W, зависит от коэффициента скорости просачивания: для концентрата ЦГОКа она представлена на рис. 1.2. При экстраполяции экспериментальной прямой вниз на оси ординат отсекается отрезок от начала координат, соответствующий влажности, обусловленной прочно связанной гигроскопичной и капиллярно-неподвижной водой. Эта суммарная влажность уплотненного слоя принимается за показатель наименьшей капиллярной влагоемкости дисперсного материала (W_hkb).

Верхний отрезок прямой ограничивается максимальной капиллярной влагоемкостью дисперсного материала, для которой характерно максимальное значение показателя К_{СК. П} . При большем распространении слоя он утрачивает капиллярные свойства. Но на практике в этом случае слой дает усадку, и количество поглощенной воды стабилизируется (точки 1, 2, 3 на рис.1.2).

Рис. 1.2. Зависимость влажности концентрата ЦГОКа от коэффициента скорости насыщения водой

Полученные при выполнении лабораторной работы результаты заносим в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Величина характеристических влагоемкостей и комкуемости некоторых шихт

Материал	Содержание в шихте, %	НКВ, %	МКВ, %	МГ, %	КОТН, доли ед.	Крупность шихты, м2/кг
Магнетитовый концентрат ЦГОКа	100	5,8	18,0	0,8		150,0 (90% –50 мкм)
То же Бентонит	99,2 0,80	7,2	18,7	0,98		160
То же Бентонит Известняк	89,2 0,8 10,0	8,9	21,4	0,95		176,0
Магнетитовый концентрат ЮГОКа	100	7,6	20,1	0,75		200,0
То же Известняк	92,0 8,0	8,0	20,3	0,63		195,0
То же Известняк Бентонит	91,5 8,0 0,5	8,4	20,5	0,63		205,0