Способ определения суммарной площади поверхности раздробленного твердого материала

 

Изобретение относится к методам определения площади поверхности раздробленного твердого материала. Цель изобретения - повышение точности измерений суммарной площади раздробленного твердого материала. Способ определения состоит в погружении пробы материала в реагент до образования на пробе адсорбированного слоя материала и измерении его объема с последующим помещением образца в нейтрализующую жидкость. В качестве реагента и нейтрализующей жидкости используют активаты, полученные при электрохимической активации воды. Определяют объемные концентрации зарядов исходных активатов, затем пробу материала последовательно помещают в первый активат и измеряют объем активата, захваченного поверхностью пробы. Затем погружают пробу во второй активат повторно и измеряют его объемную концентрацию. Полученные данные используют для вычисления суммарной площади поверхности материала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дд 4 С 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;:" " -"

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ k(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОЙ

ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ РАЗДРОБЛЕННОГО

ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к методам определения площади поверхности раздробленного твердого материала. Цель изобретения — повышение точности измерений суммарной площади раэдробленИзобретение относится к физическим методам исследования горных пород, а именно к определению площади поверхностей раздробленного массива горной породы или угля, и может быть использовано при вычислении энергозатрат с целью снижения энергоемкости процесса его дробления в строительстве, машиностроении и,материаловедении.

Цель изобретения — повышение точности измерений суммарной площади, поверхности раздробленного твердого материала. (21) 4287897/23-25 (22) 21.07.87 (46) 23.04.89, Бюл. к- 15 (71) Институт горного дела им. А.А.Скочинского (72) Н.А.Хабаров, Ю.С.Макаров и С.E.×èðêîâ (53) 531.7.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 643745, кл. G 01 В 7/32, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 773267, кл. Е 21 С 39/00, 1980.

„„SU„„1474521 А1 ного твердого материала. Способ определения состоит в погружении пробы материала в реагент до образования на пробе адсорбированного слоя материала и измерении его объема с последующим помещением образца в нейтрализующую жидкость. В качестве реагента и нейтрализующей жидкости используют активаты, полученные при электрохимической активации воды.

Определяют объемные концентрации зарядов исходных активатов, затем пробу материала последовательно помещают в первый активат и измеряют объем активата, захваченного поверхностью пробы. Затем погружают пробу во второй активат повторно и измеряют его объемную концентрацию, Полученные данные используют для вычисления суммарной площади поверхности материала. 1 ил ., 1 табл .

На чертеже изображен участок по" верхности твердого тела, извлеченного из реагента, сечение.

Твердые тела при погружении в реагент обладают способностью самопроизвольно поглощать (адсорбировать) своим поверхностным слоем молекулы, атомы или ионы, находящиеся в реагенте, что приводит к уменьшению изобарного потенциала поверхности 1 и при извлечении твердого тела 2 иэ реагента приводит к захвату некоторого количества реагента 3 толщиной Н.

После извлечения тела 2 из реагента 3 силы поверхностного натяжения, 1474521

1 возникающие на границе 4 (реагент— воздух), сжимают захваченный слой Н и продолжают удерживать его у поверхности 1 твердого тела 2.

При прочих равных условиях для данного тела и данного реагента объем реагента, .адсорбированного поверхностным слоем h твердого тела 2, вследствие постоянства его толщины, обусловленной степенью насыщенности валентных сил атомов, расположенных на различной глубине поверхностного слоя h пропорционален истинной площади поверхности тела 2. 15

Точность измерения площади поверхности при получении информации по объему реагента, адсорбированному поверхностным слоем h значительно выше точности измерения площади поверхности при получении информации по . объему реагента в захваченном слое Н, так как объем этого слоя изменяется очень мало при напичии на поверхности мельчайших пор 5, открытых трещин 25

6 и пустот 7.

Способ осуществляют следующим образом.

До начала измерений с помощью при- Зр бора рН-метра определяют водородные показатели анолита и католита, а по ним рассчитывают исходные съемные концентрации зарядов активатов - анолита и католита.

Пробу раздробленного массива горной породы погружают в предварительно взвешенный сосуд из диэлектрика, взвешивают и заливают одним из активатов, например анолитом, энер- 4п гично перемешивают и дают отстояться до оседания всех мелких фракций.

После этого из, сосуда аккуратно выливают избыток первого актквата, неадсорбированный и не захваченный пробой горной породы, и вновь взвешивают, à IIo разности весов смоченной и сухой пробы горной породы с учетом удельного веса первого активата (анолита) .определяют объем первого активата, адсорбированного поверхностным слоем h пробы горной породы и захваченного ею слоя Н (в данном случае V„).

Затем пробу горной породы заливают в сосуде предварительно отмеренным объемом Ч„ другого активата (католита), вновь перемешивают и выдерживают до полной дезактивации первоI го активата, как захваченного слоем

Н, так и оставшегося между отдель- . ными кусками и частицами пробы горной породы в местах их соприкосновения.

В дальнейшем будем считать, что первый активат, оставшийся между отдельными кусками и частицами пробы горной породы, входит.в объем захваченного слоя Н первого активата.

Так как силы ионного притяжения между ионами, расположенными в поверхностном слое материала, и ионами первого активата значительно превра= ют силы притяжения ионов первого активата .и дезактивирующих ионов второго активата, при дезактивации слой h не дезактивируется.

Это положение подтвердилось проведенными экспериментами.

После дезактивации первого активата (слой Н) вновь определяют объемную концентрацию зарядов второго активата (католита).

Далее по величине предварительнога отмеренного объема V и уменьшению объемной концентрации зарядов второго активата от значения С „, до значения

С„ вычисляют, какой объем второго активата израсходован на дезактивацию первого активата в захваченном слое.

Исходя из равенства количества поло с жительных ионов К и отрицательных ионов ОН, принимающих участие в дезактивации, вычисляют объем первого эктивата в захваченном слое h.

Объем первого активата, адсорбированного поверхностным слоем пробы горной породы, определяется вычитанием объема первого активата в захваченном слое Н из ранее определенного объема первого активата, адсорбиро" -. ванного и захваченного пробой горной породы.

При определении площади поверхностей излома образца гарной породы при

eIo разрушении или площади поверхностей тупиковых трещин после их создания образец горной породы произвольной формы помещают вначале в реагент, а затем в нейтрализующее вещество, после этого осуществляют раскол,. например, стандартными клиньями или создают в этом образце любым известным способом тупиковые трещины.

Площадь полученных поверхностей излома или тупиковых трещин определяется при помощи описанных приемов и операций.

Параметры

Крупность фракций, мм (-7)-(+5)((-5)-(+3) J (3)-(+2,5) l(-2,5) -(+2) 42, 18

1,28

2,15

9,55

9,10

40,6

4,7 ° 10

1, 1- 10

42,7

50,40

0,34

2,15

9,70

9 55

65,2

7,68 10

1,1 10

69,9

54;50

7,62

2,10

9,35

7,24

84,5

9;60 10

1,1 10

87,3

52,92

1,8

2,15 ,9,55

8,95

47,0

5,19 ° 10

1 1,104

47,2

V см5

7 ; cMЗ р» а( рН)(5 р )(2

$,, см2

ЧН,5-5СМ

hH,см

Я р (M2

5 147

При этом поверхность образца, пред варительно помещенная в реагент, а затем в нейтрализующее вещество, остается нечувствительной к повторным операциям, так как на неи остался недезактнвированный слой первого реагента и, а захваченный слой первого реагента при повторном проведении операций полностью дезактивируется вторым активатом.

Пример. В результате дробления образцов песчаника получены четыре фракции крупностью зерен: (-7)(+5); (-5) -(+3); (-3) -(+2, 5) и (-2,5) -(+2) мм. По предлагаемому способу определяют исходные параметры:

V„ — объем нейтрализующего вещества;

V — объем реагента, захваченного раздробленным веществом; рН„,, рНО, для каждой из фракций.

В таблице приведены величины S площащей поверхностей фракций, рассчитанные по формуле, применяемой при ситовом анализе, а также h„+ объем реагента, адсорбированиАй единицей площади гладкой поверхности песчаника; V„+ — объем реагента (первого активата), адсорбированного слоями проб Ч)(+, S р — площадь почн+ верхности, равная и н+

Из таблицы следует, что площади поверхностей S постоянно превышают аналогичные значения Б . Это связано с тем, что в первом случае учитыва4521 6 ется площадь всей поверхности частиц, а во втором берется усредненная величина площади, определяемая, навример, из предположения, что все частицы имеют форму шара.

Формула изобретения

Способ определения суммарной площади поверхности раздробленного твердого материала, предусматривающий погружение пробы материала в реагент с выдерживаннем в нем до образования на поверхности адсорбирова; ного слоя реагента и измерение его объема с последующим погружением пробы в нейтралнзующую жидкость, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше20 ния точности измерений суммарной площади поверхности раздробленного твердого материала при одновременном расширении его диапазона и сокращении времени определения, в качестве реа25 гента и нейтрализующей жидкости применяют активаты, полученные при электрической активации воды, определяют объемные концентрации зарядов исходных активатов, последовательно поЗ0 гружают материал в первый активат, измеряют объем данного активата, захваченного поверхностью материала, погружают его во второй активат повторно, измеряют объемную концентра35 цию второго активата и по полученным данным вычисляют суммарную площадь поверхности материала.

I 474521

Редактор Н.Тупица

Заказ 1885/40 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

Составитель Л. Свеяникова

Техред Л. Сердюкова Корректор С. Черни