Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМКУЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Цель работы: ознакомление с методами определения характеристических влагоемкостей железорудных концентратов, как сырья для окускования.
Теоретические сведения
Основными силами, обеспечивающими прочность сцепления частиц шихты в окатыше, являются молекулярные и капиллярные силы. Они зависят от следующих основных факторов:
· содержания влаги в окомковываемом материале;
· гранулометрического состава этого материала;
· природы окомковываемого материала (степени гидрофильности), формы зерен (пластинчатая, шарообразная или цилиндрическая);
· условий образования гранул – длительности окомкования и его интенсивности, т. е. степени уплотнения окатышей, характеризуемой их пористостью.
Формы воды в сыпучем материале:
- гидратная, т. е. химически связанная вода в гидратные соединения;
- гигроскопическая, или адсорбционная – представлена поверхностным слоем толщиной в несколько молекул воды, уплотненным молекулярным полем твердого вещества. Этот слой имеет особые свойства: бо’льшую плотность, теплопроводность и электропроводность. Следовательно, максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) шихты отвечает состоянию, при котором вся поверхность ее частиц покрыта молекулами адсорбированной воды максимальной толщины, на которую способен материал шихты;
- капиллярная вода – по своим физическим свойствам относится к обычной свободной воде, находящейся в капиллярах под отрицательным давлением (т.е. меньше атмосферного), что приводит к возникновению стягивающих капиллярных сил. В зависимости от количества воды в капиллярах, вода бывает 1) капиллярно-стыковой (вода окружает точки контакта зерен не сообщающимися друг с другом кольцами; порция воды в точке контакта называется манжетой);
2) канатной (состояние защемленного воздуха); 3) полностью заполняющей все капилляры - максимальная капиллярная влагоемкость (МКВ).
|
|
В 1969 г. В.М. Витюгин и А.С. Богма предложили оценивать способность дисперсных материалов к окомкованию показателем относительной комкуемости:
(1)
Этот показатель постепенно развивался по мере изучения состояния влажной шихты и его влияния на влажность готовых сырых окатышей, их прочность на удар и сжатие.
В 1973 г. комкуемость шихт было предложено характеризовать относительным коэффициентом:
(2)
где W hkb – влажность, соответствующая наименьшей капиллярной влагоемкости, включающая адсорбированную и неподвижную капиллярно-стыковую воду;
W мг – влажность, соответствующая максимальной гигроскопической влагоемкости, представленной, в основном, неактивной прочно связанной водой, находящейся в микропорах частиц.
Числитель формулы (2) представляет собой количественное выражение способности дисперсного материала удерживать капиллярно-неподвижную воду, обуславливающую прочность сырого окатыша, а знаменатель количество капиллярно-подвижной воды, определяющей скорость окомкования.
По комкуемости все материалы делятся на 5 групп:
| Значение К ОТН | Комкуемость материала |
| <0,2 | Не комкуется |
| 0,2–0,35 | Слабая |
| 0,35–0,5 | Средняя |
| 0,5–0,8 | Хорошая |
| >0,8 | Очень хорошая |
На основании выражения (2) можно рассчитывать значения:
|
|
??? (3)
(4)
С учетом того, что влага в окатышах не заполняет все капилляры вследствие наличия зажатого воздуха, оптимальную влажность окатышей определяют в зависимости от характеристик крупности шихты:
W ОПТ = 6,055 – 0,072 f + 0,055 S, % (при R = 0,846) (5)
D W ОПТ = – 0,33 – 0,01 f + 0,004 S + 0,092 W ОПТ(при R = 0,9) (6)
где f - содержание фракции -50 мкм, %
S – удельная поверхность шихты, м2/кг;
W ОПТ и Δ W ОПТ – соответственно оптимальная влажность и ее колеблемость, отвечающие условиям получения окатышей достаточно прочных на сжатие и достаточно пластичных на удар;
R – коэффициент корреляции.
Пределы применения уравнений (5) и (6): f = 20 – 99 %; S = 125 – 300 м2/кг.
Описание установки для определения характеристических