Способ оценки диапазона гранулометрического состава тонкодисперсных частиц в шламовой воде

Предложен способ оценки диапазона гранулометрического состава тонкодисперсных частиц в шламовой воде. Способ включает измерение времени осаждения и линейных размеров колбы. При этом способ заключается в том, что шламовую воду заливают в прозрачную колбу. Далее залитую шламовую воду в колбу перемешивают и замеряют время до начала осаждения, т.е. появления светлого зазора у поверхности воды и темной тонкой полоски осадка на дне колбы, и время до окончания осаждения, т.е. образования светлой воды над осадком. Затем определяют условные конечные скорости путем деления высоты жидкости в колбе на полученные значения времени. Далее полученные значения времени наносят на диаграмму конечных скоростей и определяют радиусы частиц r₁ и r₂ как функции от полученных условных конечных скоростей. При этом диапазон гранулометрического состава оценивают с учетом 10% отклонения крайних величин по зависимости 2r₁+10%≥d≥2r₂-10%, где d - диаметр частиц, м; r₁ - радиус частиц начала осаждения, м; r₂ - радиус частиц окончания осаждения, м. Техническим результатом изобретения является упрощение способа и повышение точности оценки размера тонкодисперсных частиц в шламовой воде. 2 ил.

 

Изобретение относится к гравитационной седиментации и может быть применено на шахтах и обогатительных фабриках для анализа диапазона крупности частиц в шламовых водах.

Известны различные способы [1] для оценки крупности, в том числе ситовый анализ, включающий анализ на микроситах.

Недостатками анализа являются большая трудоемкость и сложное лабораторное оборудования.

Известны способы определения конечной скорости оседания частиц [2] в соответствии с законами Риттингере, Аллена, Стокса, Лященко, справедливые в отдельных зонах крупности взвешенных частиц.

Недостатками способов является невозможность однозначно решить обратную задачу: определения по конечной скорости размера частиц, т.к. неизвестно, какой закон следует использовать.

Предлагаемое изобретение решает эту задачу, опираясь на объединенный закон (объединяющий законы Риттингере, Аллена, Стокса), который учитывает влияние сил адгезии, когезии и парашютного эффекта взвешенных частиц по однозначной зависимости от размера частиц [3, 4, 5, 6].

Решение поставленной задачи достигается тем, что шламовую воду, залитую в прозрачную колбу, перемешивают и замеряют время до начала осаждения, т.е. появления светлого зазора у поверхности воды и темной тонкой полоски осадка на дне колбы, и время до окончания осаждения: образования светлой воды над осадком, а затем определяют условные конечные скорости путем деления высоты жидкости в колбе на полученные значения времени, которые наносят на диаграмму конечных скоростей и определяют радиусы частиц r₁ и r₂ как функции от полученных условных конечных скоростей, при этом диапазон гранулометрического состава оценивают с учетом 10% отклонения крайних величин по зависимости 2r₁+10%≥d≥2r₂-10%, где d - диаметр частиц, м; r₁ - радиус частиц начала осаждения, м; r₂ - радиус частиц окончания осаждения, м.

Реализация способа поясняется чертежами.

На фиг.1 представлены последовательные состояния шламовой воды в колбе.

На фиг.2 приведена диаграмма конечных скоростей для частиц с различной плотностью в соответствии, построенная по математическим зависимостям, полученным Б.М.Стефанюком, объединяющих с объединенным законом законы Стокса, Аллена и Руттингера, изложенных в работах [3, 4, 5, 6].

Пример реализации способа.

В колбу наливают шламовую воду. Высота воды в колбе h=200 мм=0,2 м.

Время до начало осаждения τ₁=7 мин 45 с=465 с, время до окончания оседания τ₂=2 часа 25 мин=145 мин=8700 с.

Конечные скорости будут равны

V_к1=0,2/465=0,00043=4,3·10^-4 м/с;

V_к2=0,2/8700=0,000023=2,3·10^-5 м/с.

При средней плотности твердых частиц ρ=2000 кг/м³ точкам А и В на фиг.1 соответствует значения радиусов r₁=1,2·10^-5 м и r₂=2,1·10^-6 м.

2r₂-10%≤d≤2r₁+10%;

3,78·10^-6 м≤d≤26,4·10^-6 м.

Предложенный способ не требует специального лабораторного оборудования.

Литература

1. Перов В.А., Андреев Е.Е., биленко Л.Ф. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. - М.: Недра, 1990. - С.19.

2. Справочник по обогащение углей. - М.: Недра, 1984. - С.170-171.

3. Сенкус В.В., Стефанюк Б.М. Осветление физико-электрическим способом шламовых вод в угольной промышленности. - М.: Горный информационно-аналитический бюллетень №7, 2007. - С.79-84/80.

4. Стефанюк Б.М. Структура воды и осветление шламовых вод шахт. - Новокузнецк // Сб. тр. «Современная технология разработки месторождений полезных ископаемых»: СибГИУ, 1998. - С.104-109 (рис.1, формулы 14, 16).

5. Стефанюк Б.М. Снижение энергозатрат гидравлической технологии добычи угля. Автореф. диссер. на соиск. уч. ст.доктора техн. наук по спец. 05.15.11 - «Физические процессы горного производства». - Кемерово, Институт угля и углехимии СО РАН, 1998. - С.34 (рис.5, стр.372).

6. Стефанюк Б.М. Снижение энергозатрат гидравлической технологии добычи угля. Диссерт. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук по спец. 05.15.11 - «Физические процессы горного производства». - Кемерово, Институт угля и углехимии СО РАН, 1998, разд. 7.4. - С.295-305 (формулы 7.59, 7.72, рис.7.15-7.17).

Способ оценки диапазона гранулометрического состава тонкодисперсных частиц в шламовой воде, включающий измерение времени осаждения и линейных размеров колбы, отличающийся тем, что шламовую воду, залитую в прозрачную колбу, перемешивают и замеряют время до начала осаждения, т.е. появления светлого зазора у поверхности воды и темной тонкой полоски осадка на дне колбы, и время до окончания осаждения: образования светлой воды над осадком, а затем определяют условные конечные скорости путем деления высоты жидкости в колбе на полученные значения времени, которые наносят на диаграмму конечных скоростей, и определяют радиусы частиц r₁ и r₂, как функции от полученных условных конечных скоростей, при этом диапазон гранулометрического состава оценивают с учетом 10% отклонения крайних величин по зависимости 2r₁+10%≥d≥2r₂-10%, где d - диаметр частиц, м; r₁ - радиус частиц начала осаждения, м; r₂ - радиус частиц окончания осаждения, м.