P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a W y d z i a ł C h e m i c z n y Katedra Chemii, Technologii Nieorganicznej i Paliw

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a W y d z i a ł C h e m i c z n y Katedra Chemii, Technologii Nieorganicznej i Paliw"

Szymon Andrzejewski
7 lat temu
Przeglądów:

1 P o l i t e c h n i k a Ś l ą s k a W y z i a ł C h e m i c z n y Katera Chemii, Technoloii Nieoranicznej i Paliw A N A L I Z A P R Z E M Y S Ł O W A Instrukcje o ćwiczeń A N A L I Z A S I T O W A Oznaczanie skłau ziarnoweo węla kamienneo Prowazący: r inŝ. Tomasz Rako

2 Wprowazenie postawowe pojęcia W metozie sitowej określa się skła próbki węla w zaleŝności o wielkości ziaren za pomocą kompletu sit o oczkach róŝnej wielkości. W trakcie przesiewania na kolejnych sitach pozostaje ta część próbki, której ziarna są większe o rozmiarów oczek. Przesiewanie rozpoczyna się o sit o największych oczkach. Pozostałość na sicie, tzw. osiew, waŝy się i oblicza wychó klasy ziarnowej, czyli stosunek masy węla anej klasy ziarnowej o sumy wszystkich klas ziarnowych baanej próbki węla, wyraŝony w procentach. Przesiew, czyli węiel o ziarnach mniejszych o rozmiaru oczek sita, przenoszony jest na kolejne sita o mniejszych oczkach. Przesiewanie moŝe obywać się na sucho lub na mokro. W ruim przypaku zwaŝoną próbkę węla miesza się z woą i po przeniesieniu na sito polewa się równomiernie strumieniem woy. Analizę moŝna wykonać ręcznie lub stosując przesiewacz mechaniczny. Klasyfikacja ziarnowa węla rozzielenie mieszaniny ziaren węla na klasy ziarnowe w ich wielkości. Klasa ziarnowa jest to wyorębniona część zbioru ziaren mieszczących się w ustalonym przeziale wielkości ziaren. Uział (wychó) klasy ziarnowej jest to wyraŝony w procentach stosunek masy anej klasy ziarnowej o masy całej baanej próbki. Rozzielanie mieszaniny ziaren wełu ich wielkości nazywamy przesiewaniem (operacja pomocnicza) lub sortowaniem (operacja łówna). Ziarno poziałowe wymiar bęący teoretycznie ranicą rozziału zbioru ziaren w warunkach przemysłowych zbliŝony o wymiarów oczek sita. Skuteczność - sprawność procesu przesiewania moŝe się onosić o prouktu olneo czyli sprawność przesiewania lub o prouktu órneo sprawność osiewania p n = = (1) Sprawność całkowita powinna uwzlęniać zawartość naziarna (wszystkie ziarna, które w wyniku analizy sitowej przeszły przez sito, a są większe o otworu sita; naziarno występuje w proukcie olnym-osiewie) lub poziarna (wszystkie ziarna mniejsze o otworu sita, które w wyniku przesiewania zostaną na sicie; poziarno występuje w proukcie órnym osiewie) w proukcie. p p p n n c = = = 1 c = + 1 (2) - 2 -

3 Naawa = + wymiar oczka sita c = = = p p n p Proukt positowy ( p ) ziarna o załoŝonym wymiarze ( p ) + naziarno ( p ) Proukt nasitowy ( n ) ziarna o załoŝonym wymiarze ( n ) + poziarno( n ) Rysunek 1. Schemat rozziału materiału na przesiewaczu Wyznaczanie wymiarów charakterystycznych rozkłau ziarnoweo W wyniku klasyfikacji ziarnowej na załoŝonym komplecie sit o wymiarach np. 10 mm, 5 mm, 3 mm, 2 mm, 1 mm oraz 0,5 mm otrzymuje się klasy ziarnowe. Masy poszczeólnych klas ziarnowych waŝy się na waze technicznej i przelicza na uziały procentowe w wzoru: zie: mi γ i = % (3) k m i= 1 m γ i - wychó i-tej klasy ziarnowej, %, m i - masa i-tej klasy ziarnowej,. Wyniki przestawia się w formie tabelarycznej: Tablica 1. RóŜnicowy rozkła ziarnowy wymiar sita, mm > ,5-1 <0,5 Suma wychó, % (uział, częstość) 1,0 6,3 10,2 10,9 20,1 17,5 34,0,0 Na postawie tablicy 1 moŝna sporzązić historam róŝnicowej analizy ziarnowej - 3 -

4 Wychó (częstość, uział), % wymiar sita, mm Rysunek 2. Historam róŝnicowej analizy ziarnowej Tak przestawiona klasyfikacja ziarnowa, zwana alej róŝnicową, określa jeynie jaki jest wychó (uział, częstość) ziaren o wymiarach oraniczonych przez kolejne wymiary sit. Jest to jenak zbyt mało okłana informacja o zbiorze ziarnowym, poniewaŝ zmieniając komplet sit zmienia się równocześnie wyznaczone wychoy. NaleŜy zauwaŝyć, Ŝe historam ten otyczy jeynie anych uzyskanych la poaneo kompletu sit i truno jest na tej postawie wyznaczyć wychó owolnej klasy ziarnowej, np. 1,5-3,5 mm. Na postawie takiej analizy moŝna jenak wyznaczyć śreni wymiar ziaren zonie z formułą: zie: śr 1 = śr γ i j i j śreni wymiar ziaren, mm, γ i j wychó klasy ziarnowej o wymiarach i-j, %, (4) i j śrenia arytmetyczna wymiarów o i o j, mm. W poobny sposób wylicza się śreni wymiar harmoniczny 1 h, mm: 1 1 γ = h i j i j (5) któreo znajomość umoŝliwia obliczenie powierzchni właściwej analizowanej próbki węla

5 Chcąc uzyskać alsze informacje charakteryzujące zbiór ziarnowy, wykorzystuje się krzywą rozkłau ziarnoweo. W tym celu przelicza się wyniki klasyfikacji ziarnowej z ukłau róŝnicoweo na rozkła ziarnowy skumulowany. Operacja ta polea kolejnym sumowaniu pozostałości na anym sicie. W wyniku takieo przeliczenia otrzymuje się tzw. skumulowany rozkła ziarnowy. Wynik kumulowania wychoów przestawia tablica 2. Tablica 2. Skumulowany rozkła ziarnowy wymiar sita, mm >10 >5 >3 >2 >1 >0,5 pozostałość na sicie o wymiarze,mm (R, %) 1,0 7,3 17,5 28,4 48,5 66,0 Pozostałość na sicie, % % m Wymiar sita, mm Rysunek 3. Skumulowany rozkła ziarnowy Przestawiona na rys. 3. krzywa określana jest krzywą skumulowaneo rozkłau ziarnoweo, na postawie której moŝna wyznaczyć raficznie śrenicę meialną m tj. taki wymiar sita, la któreo zarówno przepa, jak i pozostałość na sicie o określonym wymiarze wynoszą po 50 %. Tak więc wyznaczenie wymiarów charakterystycznych rozkłau ziarnoweo sprowaza się o obliczenia śrenieo wymiaru ziaren śr, śrenieo wymiaru harmoniczneo 1 h oraz wyznaczenia śrenicy meialnej

6 Aproksymacja rozkłaów ziarnowych za pomocą funkcji matematycznych Stosunkowo okłaną charakterystykę rozkłau ziarnoweo uzyskuje się aproksymując krzywą rozkłau ziarnoweo funkcją matematyczną. Funkcje te najczęściej przestawia się la skumulowanej krzywej ziarnowej: R= f 1 ( ) lub pochonej krzywej skumulowanej: R = R f ( 2 ) uwzlęniając w razie konieczności oczywisty warunek: zie: R+ P= R= P R pozostałość (osiew) na sicie o wymiarze, %, P przepa (przesiew) przez sito o wymiarze, %. W koksownictwie największeo znaczenia nabrała funkcja Rosina-Rammlera- Sperlina-Bennetta określana w skrócie jako funkcja RRSB: zie: r R= exp (6) c c śrenica charakterystyczna funkcji RRSB, mm, r Gy: - wskaźnik równomierności ziarn, przyjmujący wartości: la węli 07 1,4 la koksu 2-5 = wówczas: c R = exp( 1) = 36,788 36,8% Śrenica charakterystyczna c jest więc wymiarem ziaren (a bezpośrenio wymiarem oczek sita), la których pozostałość R wynosi 36,8 %, natomiast przepa P=-36,8=63,2 %. Wskaźnik równomierności r określa stopień zróŝnicowania wielkości ziaren, im jeo wartość jest większa tym zbiór ziarnowy jest mniej zróŝnicowany. Parametrami funkcji RRSB są więc śrenica charakterystyczna c oraz wskaźnik równomierności r. Jenocześnie wyznaczone te wa parametry określają charakterystykę - 6 -

7 zbioru ziarnoweo poleająceo rozkłaowi w prawa RRSB. W celu wyznaczenia współczynników rozkłau okonuje się sprawzenia, czy otrzymana krzywa ziarnowa spełnia równanie (6). W tym celu równanie (6) naleŝy przekształcić o formy liniowej (zlinearyzować) poprzez obustronne zloarytmowanie: ln R = ln c r Przenosząc wyraz wolny na lewą stronę i przemnaŝając obie strony przez (-1) otrzymujemy: ln = R c r Po ponownym obustronnym zloarytmowaniu uzyskuje się postać: ln ln = r ln r ln c (7) R Postać (7) jest formą liniową (y=r x+const) funkcji RRSB o współczynniku kierunkowym r i wyrazie wolnym (-r ln c ). W celu otrzymania liniowej formy krzywej ziarnowej ane pomiarowe naleŝy umieścić w prostokątnym ukłazie współrzęnych okłaając opowienio: na osi ociętych x= ln a na osi rzęnych y = ln ln. R W tablicy 3 oraz na rysunku 4 przestawiono liniową formę krzywej ziarnowej la zbioru ziarnoweo analizowaneo w poprzenich przykłaach. Tablica 3. ane o linearyzacji krzywej ziarnowej ln R ln 1,527 0,962 0,556 0,230-0,324-0,878 ln 2,303 1,609 1,099 0,693 0,000-0,693 Parametry funkcji RRSB moŝna wyznaczyć raficznie z wykresu 4 lub analitycznie wykorzystując proceury reresji liniowej

8 y= ln ln R 2,0 1,5 1,0 R= exp 1,5 0,8 0,5 t α = r =0,8 0,0-1,0-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5-0,5 α x= ln -1,0 R=36,8% y=0; x=ln c =0,4 c =1,492 1,5 mm Rysunek 4. Krzywa ziarnowa po linearyzacji w ukłazie skal funkcyjnych RRSB - 8 -

Podobne dokumenty

PRZERÓBKA KOPALIN I ODPADÓW PODSTAWY MINERALURGII. Wprowadzenie

PRZERÓBKA KOPALIN I ODPADÓW PODSTAWY MINERALURGII. Wprowadzenie Przedmiot: PRZERÓBKA KOPALIN I OPAÓW POSTAWY MINERALURII Ćwiczenie: PRZESIEWANIE Opracowanie: Żaklina Konopacka, Jan rzymała Wprowadzenie Przesiewanie, zwane także klasyfikacją mechaniczną, jest jedną