Способ определения суммарной площади поверхности раздробленного твердого материала Советский патент 1989 года по МПК G01N15/08 

I

Изобретение 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.

На чертеже изображен участок поверхности 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 нзобарного потенциала поверхности 1 и при извлечении твердого тела 2 из реагента приводит к захвату некоторого количества реагента 3 толщиной Н.

После извлечения тела 2 из реагента 3 силы поверхностного натяжения,

1 Ј СП

to

3147

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.

Точность измерения площади поверхности при получении информации по объему реагента, адсорбированному поверхностным слоем h, значительно выше точности измерения площади поверх- ности при получении информации по объему реагента в захваченном слое К, так как объем-этого слоя изменяется очень мало при наличии на поверхности мельчайших пор 5, открытых трещин 6 и пустот 7.

Способ осуществляют следующим образом.

До начала измерений с помощью при- 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- гично перемешивают и дают отстояться до оседания всех мелких фракций.

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

Затем пробу горной породы залива

ют в1сосуде предварительно отмеренным объемом Vk другого активата (католита) , вновь перемешивают и выдер- ,живают до полкой дезактивации перво

Q. «j

0 5

о

д

5 -

5

5

14

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 превышают 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 предварительного отмеренного объема Vk и уменьшению объемной концентрации зарядов второго активата от значения СК4 до значения Скг вычисляют, какой объем второго активата израсходован на дезактивацию первого активата в захваченном слое. Исходя из равенства количества поло- жительных ионов К и отрицательных ионов ОН, принимающих участие в дезактивации, вычисляют объем первого зктквата 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 горной породы при его 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.

При этом поверхность образца, предварительно помещенная в реагент, а затем в нейтрализующее вещество, остается нечувствительной к повторным операциям, так как на ней остался недезактивированный слой первого реагента h, 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: VK - объем нейтрализующего вещества; V,, - объем реагента, захваченного раздробленным веществом; рНкг, рКа для каждой из фракций.

В таблице приведены величины Sc площащей поверхностей фракций, рассчитанные по формуле, применяемой при ситовом анализе, а также Ьн+ - объем реагента, адсорбированный единицей площади гладкой поверхности песчаника; VH. - объем реагента

Способ определения суммарной пл щади поверхности раздробленного тв дого материала, предусматривающий погружение пробы материала в реаге с выдерживанием в нем до обраэоваи на поверхности адсорбированного сл реагента и измерение его объема с следующим погружением пробы в нейт лизующую жидкость, отличающийся тем, что, с целью повыш ния точности измерений суммарной п щади поверхности раздробленного тв дого материала при одновременном р ширении его диапазона и сокращении времени определения, в качестве ре гента и нейтрализующей жидкости пр меняют активаты, полученные при эл рической активации воды, определяю объемные концентрации зарядов исходных активатов, последовательно

(первого активата), адсорбированного 30 гружают материал в первый активат,

слоями проб VH+; верхности,

Sp V«+

площадь поравная г-.

W

Из таблицы следует, что площади поверхностей S. постоянно превышают аналогичные значения Sc. Это связано с тем, что в первом случае учитываизмеряют объем данного активата, захваченного поверхностью материал погружают его во второй активат по вторно, измеряют объемную концентр 35 Цию второго активата и по полученны данным вычисляют суммарную площадь поверхности материала.

ется площадь всей поверхности частиц, а во втором берется усредненная величина площади, определяемая, например, 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 выдерживанием в нем до обраэоваиля на поверхности адсорбированного слоя реагента и измерение его объема с последующим погружением пробы в нейтрализующую жидкость, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений суммарной площади поверхности раздробленного твердого материала при одновременном расширении его диапазона и сокращении времени определения, в качестве реагента и нейтрализующей жидкости пр.и- меняют активаты, полученные при электрической активации воды, определяют объемные концентрации зарядов исходных активатов, последовательно погружают материал в первый активат,

измеряют объем данного активата, захваченного поверхностью материала, погружают его во второй активат повторно, измеряют объемную концентра- Цию второго активата и по полученным данным вычисляют суммарную площадь поверхности материала.

б

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.