Prva vaja: Vzorčenje sipkih snovi

Teoretične osnove

Potrebo po vzorčenju snovi srečamo povsod, neodvisno od vrste agregatnih stanj in nastopajočih faz v disperznih sistemih. Najzahtevnejše je vzorčenje disperznih sistemov s trdnimi snovmi, saj je veliko možnosti za nehomogenost sistema (razlike v gostotah komponent ali faz, neenake velikosti delcev, različna sestava ipd.). Za karakteriziranje ne uporabljamo celotne količine disperznega sistema, ki ga preučujemo, ampak le majhno količino oz. vzorec, ki naj bi celotni sistem ustrezno predstavljal. Vzorčenje delimo po stopnjah zmanjševanja količine vzorca:

- vzorčenje v procesu (t)

- priprava primarnega vzorca (kg)

- laboratorijski vzorec (g)

- vzorec za analizo (mg)

Priprava laboratorijskega vzorca in vzorca za analizo sodi v ožjo domeno laboratorijskega vzorčenja, ki predstavlja jedro te vaje.

Laboratorijsko vzorčenje

Težišče vaje je laboratorijsko vzorčenje, ko moramo iz primarnega vzorca pripraviti vzorec za analizo. Običajna količina primarnega vzorca znaša nekaj kilogramov, v redkih primerih pa celo več sto kilogramov. Postopek priprave vzorca za analizo je podoben deljenju vzorcev, kar pomeni da večjo količino razdelimo na več manjših ter nato obravnavamo vsako zase.

Deljenje laboratorijskih vzorcev

Za vzorčenje in deljenje laboratorijskih vzorcev sipkih snovi poznamo več načinov. Najbolj znani oz. uporabljeni so:

-vzorčenje z lopatico, žličko ali zajemalko; pripomočki pri tem načinu vzorčenja so seveda odvisni od količine vzorca, ki ga obravnavamo. Pri tem načinu je najboljše, da snov razgrnemo v tanjši sloj (tako vzorec jemljemo enakovredno po površju kot tudi v notranjosti snovi, kar je zelo pomembno za verodostojnost naših rezultatov) in jo še razdelimo na kvadrante. Nato iz vsakega kvadranta odvzamemo manjšo količino vzorca.

-deljenje vzorca s četrtinjenjem (kvartiranjem); kot že samo ime pove, pri tem načinu ločimo tanko plast snovi s križem na štiri približno enako velike dele in jih odmaknemo eden od drugega. Izberemo nasproti si ležeči četrtini in ju zavržemo. Ostali dve pa združimo in zopet četrtinimo. Gre za zelo preprost in učinkovit postopek.

-deljenje vzorca z delilnikom Jones; Delilnik Jones je razdeljen v 8 do 16 posameznih prekatov, ki usmerjajo vzorec v dve nasprotni smeri. Vsak sosednji prekat usmerja vzorec v nasprotno stran. Prehod vzorca skozi Jones-ov delilnik omogoča njegovo razdelitev v približno dve enaki polovici.

-deljenje vzorca z rotacijskim delilnikom; Rotacijski delilnik je primeren za manjše količine vzorcev in za dovolj fine granulacijske sestave vzorcev. Glavni del delilnika je rotirajoč delilni obroč, ki je razdeljen v posamezne prekate. Pod rotirajočim obročem namestimo posode za prestrezanje dobljenih vzorcev. Nad rotacijskim obročem je nameščen vsipni lijak za vzorec, ponavadi pa je nad vsipnim lijakom še vibracijski dodajalnik, s katerim enakomerno dodajamo dotok sipke snovi v vsak posamezen prekat za vzorčenje.

Izvedba vaje

Laboratorijsko vzorčenje omogoča pripravo vzorca za merjenje neke lastnosti, ki nas v danem primeru zanima. Najpogosteje je to določitev deleža ene izmed komponent v zmesi. Za izvedbo laboratorijskega vzorčenja za vajo pa mora biti merjenje iskane lastnosti razmeroma preprosto in hitro. V našem primeru imamo zmes kremenčevega peska in ilmenita (FeTiO3).Mineral ilmenit je šibko magnetna snov in jo lahko od kremena ločimo z magnetnim separatorjem. Preprosta pa je tudi določitev deleža ilmenita z napravo Ferrometer. To je sicer naprava za določanje manjših količin feromagnetnih snovi (v ‰ železa) v sipkih zmeseh za kontrolo kakovosti v industriji. Določanje deleža ilmenita v zmesi poteka s pomočjo umeritvene krivulje oz. enačbe.

Laboratorijsko vzorčenje zmesi kremen-ilmenit

Namen vaje je določiti delež ilmenita v danem laboratorijskem vzorcu in sicer z različnimi načini vzorčenja, ki sem jih na kratko opisal zgoraj. Izhodiščna masa zmesi je približno 1 kg, primerna količina zmesi za meritev v Ferrometru (v eni kiveti) pa je med 30 in 35g. Pri vsakem načinu vzorčenja odvzamemo toliko vzorca, da lahko napolnimo 4 kivete. Vsako meritev na Ferrometru ponovimo še tako, da vzorec v kiveti pretresemo v drugo prazno kiveto in še enkrat odčitamo vrednost na prikazovalniku. Po vsakem načinu vzorčenja in po izvedenih meritvah deleža ilmenita celotni vzorec spet združimo. Za dano zmes ilmenita in kremena poznamo umeritveno enačbo za določitev deleža ilmenita v zmesi:

Delež ilmenita [%]= 0,99 + 31,98× odčitek na Ferrometru[‰ ]

Ta enačba se nanaša na območje deleža ilmenita med 10 in 40 %, v katerem se nahaja tudi naš vzorec.

Meritve

Način vzorčenja

1.meritev

Odčitek na Ferrometru

[‰ ]

1.meritev

Delež ilmenita

[%]

2.meritev

Odčitek na Ferrometru

[‰ ]

2.meritev

Delež ilmenita

[%]

Povprečna vrednost

[%]

Vzorčenje z žlico

1,18

1,18

1,14

1,19

38,73

38,73

37,75

39,05

1,20

1,24

1,16

1,19

39,37

40,65

38,09

39,05

39,06

Četrtinjenje

1,16

1,18

1,14

1,11

38,09

38,73

37,75

36,49

1,16

1,18

1,23

1,10

38,09

38,73

40,33

36,17

38,01

Delilnik Jones

1,17

1,17

1,15

1,11

38,41

38,41

37,77

36,49

1,16

1,15

1,15

1,11

38,09

37,77

37,77

36,49

37,65

Rotacijski delilnik

1,20

1,23

1,19

1,15

39,37

40,33

39,05

37,77

1,10

1,16

1,17

1,13

36,17

38,09

38,41

37,13

38,29

Povprečje vseh meritev (32) je 38,25%.

Standardni odklon deleža ilmenita v zmesi za posamezno vrsto vzorčenja

Način vzorčenja Standardni odklon [%]

Vzorčenje z žlico 0,89

Četrtinjenje 1,25

Delilnik Jones 0,71

Rotacijski delilnik 1,23

Rezultat: Povprečni delež ilmenita v zmesi:

- Vzorčenje z žlico: (39,1±0,9)%

- Četrtinjenje: (38,0±1,3)%

- Delilnik Jones: (37,7±0,71)%

- Rotacijski delilnik: (38,3±1,2)%

Komentar: Pridobljene vrednosti se dobro ujemajo, tudi standardni odkloni pri posameznih vzorčenjih so zelo nizki, kar nam pove, da so navedeni načini vzorčenja zelo zanesljivi ter, da pri postopku ni bilo večji napak.

Druga vaja: Merjenje velikosti delcev (granulacijska analiza)

Namen merjenja velikosti delcev

Področje mehanske procesne tehnike in bogatenja mineralnih surovin obravnava velikosti delcev, ki so lahko blizu velikosti molekul, pa tudi do metrskih velikosti rudninskih blokov. Najpogosteje pa se srečamo s snovmi, katerih velikost je od približno 1µm do nekaj cm, oz. s fino- in grobo disperznimi sistemi. Merjenje velikosti delcev v tem območju ima tudi posebno ime, granulometrija. V splošnem je granulometrija prisotna povsod, kjer imamo opravka z disperznimi sistemi, saj prav velikost delcev v disperznem sistemu določa lastnosti tega sistema. V področju mehanskih operacij je velikost delcev disperznih sistemov pomembna zaradi obnašanja snovi pri procesih večanja in manjšanja površin ter pri procesih ločevanja, bogatenja in mešanja. Vaja o merjenju velikosti delcev je razdeljena v dva sklopa, ki naj bi pojasnila kako merimo velikost delcev in kako interpretiramo dobljene rezultate. Ta vaja je povezana z vajo o primerjalnem mletju (5. vaja). Spremembe granulacijskih sestav vzorcev pri različnih načinih mletja namreč merimo v sklopu te vaje.

Pregled granulometričnih metod

Nekatere metode se med seboj razlikujejo, uporablja pa se enak fizikalni princip. Pozornost bo posvečena le sejalni analizi, ki je jedro te vaje. Sejanje je najstarejši način določanja velikosti delcev in v granulacijskem območju od nekaj sto m do nekaj cm še vedno prevladuje. Sejanje navzgor (glede na velikost delcev) pravzaprav ni omejeno. Sejalne površine so ponavadi mreže z odprtinami določene velikosti. Delci, ki sestavljajo vzorec, se med sejanjem razvrstijo (ostanejo) na posameznih sitih. Delci se bodo razvrstili ustrezno, če bodo prišli do sejalne površine. Če zagotovimo transport delcev po sejalni površini in dovolj dolg čas sejanja, potem na sitih ostanejo delci približno enake velikosti.

Izvedba vaje

Pri naši vaji smo sejali ročno. Ta postopek je zamuden in se uporablja, kadar ni drugih možnosti ali je vzorcev malo in kadar za sejalno analizo ne potrebujemo velikih sit. Ročno sejanje je primerno za granulacijske analize, pri katerih ne pričakujemo veliko delcev, manjših od 0.1 mm. Za rutinske sejalne analize uporabljamo stresalnike. Nanje vpnemo stavek sit, v katerem je lahko tudi po 10 sit. Zgoraj je sito z največjimi odprtinami, pod sitom z najmanjšimi odprtinami pa je še posoda (dno), v kateri dobimo najfinejšo frakcijo oz. presevek sita z najmanjšo odprtino.

Da smo vzorec sploh lahko presejali, smo morali 800 g našega vzorca pripraviti na sejanje z delilnikom Jonesom. Preostanek smo porabili pri 5. vaji za primerjalno mletje.Poleg ročnega sejanja obstaja še več drugih načinov, ki jih v praksi srečamo. Naj jih le omenim. To so strojno, sejanje na zračni curek ter popolnoma robotizirano avtomatsko sejanje. Izvedbe vseh teh načinov so seveda standardizirane.

Meritve

Odprtina sita

mm

Granulacijski interval x

mm

Masa frakcije

Ostanek na situ

g

Delež frakcije R

%

Kumulativni ostanek na situ R %

Kumulativni presevek na situ D %

0,63 0,63 13,66 13,64 13,64 86,36

0,50 0,5-0,63 6,20 6,19 19,83 80,17

0,315 0,315-0,5 35,11 35,08 54,91 45,09

0,25 0,25-0,315 11,50 11,48 66,39 33,61

0,125 0,125-0,25 26,56 26,53 92,92 7,08

0 0-0,125 7,09 7.08 100,00 0

m = 100,12

100

Stresali smo približno 10 minut.

D = 100 - R

Rezultati

Zatehtanega je bilo 100,34g vzorca, po sejanju pa je bila masa vseh ostankov na sitih enaka 100,12g.

Komentar

Z uporabo Jonesovega delilnika smo dobili nek povprečen vzorec ter ga sejali. Ugotovili smo, da je v odprtinah ostalo nekaj zrnc, zaradi tega smo imeli izgubo 0,22g, kar pa je zanemarljivo.

Tretja vaja: Določanje specifične površine

Teoretične osnove:

Specifična površina snovi je lastnost, ki je zelo povezana s porazdelitvijo velikosti delcev, obliko in strukturo. te za primer vzamemo stekleno kroglico z znanim premerom, potem lahko površino te kroglice zelo preprosto določimo oziroma kar izračunamo. Pri kroglici s hrapavo površino pa izračun iz premera ni več dovolj natančen. te si zamislimo še kroglico, ki je izdelana iz steklene frite (drobnih zrnc stekla), potem bi bil izračun z uporabo premera zelo napačen. Določili bi le zunanjo površino kroglice, notranje pa ne. Pri nekaterih procesih pa je prav površina snovi tista lastnost, od katere je potek procesa najbolj odvisen, na primer pri raztapljanju, kemijski reakciji, adsorpciji, torej pri fizikalnih in kemijskih procesih. Zaradi pomembnosti te lastnosti je bila zanjo razvita tudi merilna tehnika, ki jo bomo spoznali v nadaljevanju. Površino snovi izražamo na enoto prostornine Sv ali mase Sm.

Če je struktura snovi brez por ali mikro razpok in z razmeroma gladko površino, potem je specifična površina odvisna predvsem od velikosti delcev. V tem primeru govorimo o "zunanji" površini delcev. Snovi z izrazito razvejano površino in porami ter mikro razpokami pa imajo znaten delež površine, ki jo imenujemo "notranja" površina. Le-ta pa ni odvisna od velikosti delcev. Poznamo snovi z izrazito notranjo površino in snovi, ki imajo samo zunanjo. Glede na delež ene ali druge izberemo ustrezno merilno metodo. Določanje specifične površine sipkih snovi delimo v tri sklope:

Računska metoda iz znane granulacijske sestaveSpecifično površino izračunamo iz krivulje porazdelitve zrnavosti. Ta metoda ne upošteva mikro por oz. notranje površine in nepravilnosti oblike delcev, zato so dobljeni rezultati lahko netočni.

Metoda določevanja prepustnosti (permeametrija)Specifično površino določimo iz upora zračnega toka pri pretakanju skozi medprostore v vzorcu. Ta metoda ne upošteva omočenih površin niti mikro por.

Metoda adsorpcije plinov (BET-metoda)Specifično površino določimo iz količine adsorbiranega plina na površini zrn in v mikro porah, ki so večje od premera molekul plina.

Prva dva načina temeljita na velikosti delcev in sta primerna za snovi, pri katerih prevladuje zunanja površina. Tretja metoda je primerna za merjenje obeh vrst površin oziroma je edina od navedenih, ki meri tudi notranjo površino. Poleg rezultatov merjenja specifične površine moramo zato vedno navesti še metodo določanja.

Meritve:

Metoda po Blaineju:

Iz enačbe:

izračunamo maso vzorca za meritev. Slaba stran metode je v tem, da moramo vrednost za poroznost predhodno oceniti in se pri tem lahko tudi zmotimo.

V jekleni cilinder najprej namestimo perforirano jekleno ploščo, nanjo položimo filtrirni papir in nanj previdno nasujemo zatehtani vzorec. Na vrh položimo še en filtrirni papir in vzorec stisnemo z jeklenim batom. Če smo izbrali pravilno poroznost oziroma imamo pravo maso vzorca, čutimo pri potiskanju bata v jekleni valj le rahel upor, in sicer šele takrat, ko je bat že skoraj ves v valju.

Skica naprave za merjenje specifične površine po Blaineju

Bat moramo potisniti v valj do njegove skrajne lege. Če tega ne moremo storiti, je masa vzorca prevelika in za izračun zatehte vzamemo večjo vrednost ε. Valj z vzorcem vstavimo v napravo in s tlačilko izsesamo zrak iz prostora pod vzorcem ter zapremo ventil. Pri tem se dvigne manometrska tekočina v desnem kraku. S štoparico merimo čas, v katerem se manometrska tekočina spusti od nivoja M2 do M3. Ker je viskoznost zraka odvisna od temperature, moramo odčitati tudi temperaturo, pri kateri je bila meritev izvedena.

Specifično površino izračunamo iz enačbe:

Metoda BET:

Mi smo specifično površino določali z Strohlelnovim areametrom. To je ena izmed naprav za določanje specifične površine po metodi ene točke. Območje meritve je od 100 do 106 m2/kg. S to napravo določamo količino adsorbiranega plina na podlagi tlačne razlike zaradi adsorpcije plina. V adsorpcijsko posodo P damo vzorec, ki mu želimo določiti specifično površino; druga posoda O je primerjalna in ostane prazna. Obe posodi sta povezani z manometrom in napolnjeni z dušikom pri atmosferskem tlaku in sobni temperaturi. Posodi ohladimo v tekočem dušiku na temperaturo 77,4 K (-196 °C). Zaradi ohladitve pade tlak v prazni posodi na približno % začetnega, atmosferskega tlaka- p/p0~0,25 in je v območju enačbe BET. V posodi z vzorcem se dušik adsorbira na vzorec, zato nastane tlačna razlika med adsorpcijsko in primerjalno posodo. Tlačno razliko odčitamo na manometru in je merilo za prostornino (količino) adsorbiranega plina V. Dušik priteka v posodi O in P skozi ventil3 in odteka skozi ventila 1 in 2. Ventil 4 povezuje obe posodi med seboj. Z ventilom 5, ki je v U-cevi manometra, pa zapiramo prehod manometrski tekočini (dibutil ftalat). Pri vseh metodah določanja specifične površine je potrebna predhodna desorpcija, da s površine trdne snovi odstranimo molekule, ki so bile morda že prej adsorbirane. Za odstranitev že adsorbiranih snovi (plinov) s površine vzorca uporabljamo grelno napravo. V njej vzorce segrevamo ter prepihujemo z dušikom, po potrebi pa lahko desorbiramo tudi v vakuumu.

Strohleinov areameter

Priprava vzorcevVzorec predhodno posušimo v sušilniku. Primemo količino vzorca zatehtamo v suho bučko s posebnim vsipnim lijakom. Zatehta vzorca naj bo taka, da bo na manometru mogoče odčitati tlačno razliko Δ.h med 0,050m in 0,350m. To dosežemo pri površini vzorca okoli 7,5 m2.

MeritevZapremo ventile 1, 2, 3, 4, 5 (v tem vrstnem redu) in snamemo bučko z vzorcem prejšnje meritve. Bučko z vzorcem nasadimo in jo potopimo v vodno kopel 22 ±3 ºC. Črni obroč na bučki naj pokriva spodnjo tesnilno gumico. Preverimo dotok dušika. Odpremo ventile 5, 4, 3, 2,1 in počakamo približno 15 minut. Zapremo ventile 1, 2, 3, 4, 5 in odstranimo vodno kopel. S krpo obrišemo bučki in ju nato počasi potopimo v tekoči dušik. Po približno 10 minutah odpremo ventil 5 in počakamo, da se nivo manometrske tekočine ustali. Če se je manometrska tekočina dvignila preko merilne skale, moramo meritev prekiniti in pripraviti nov vzorec z manjšo maso. Ko se manometrska tekočina ustali v merilnem območju, odčitamo Δh in zapremo ventil 5. Odstavimo posodo s tekočim dušikom in bučki potopimo v vodno kopel. Počakamo 10 minut in odpremo ventile 5, 4, 3, 2, 1. Naprava je pripravljena za naslednjo meritev.

Izvrednotenje meritve

Iz nomograma določimo dva faktorja, A [m] in B [m-1]. Za faktor A povežemo vrednost izmerjene Δh in pB na skali A. Za faktor B povežemo Δ h in pB na skali B. Specifično površino določimo z enačbo:

Računanje specifične površine

Če vzorec sledi porazdelitvi RRS, lahko za določitev specifične površine uporabimo enačbo:

n, d' sta parametra porazdelitve RRS

Enačba predstavlja poenostavljeno izračunavanje. Primernejša za računanje specifične površine ožjih granulacijskih intervalov oziroma pri višjih vrednostih n> 1,5.

Za okrogla zrna je f = 1, sicer pa je večji od 1.

Izračun:

1. Računsko

n = 1,50

d' = 0,011mm

f = 1

ρ = 3110kg/m3

Sv=6 ,39⋅1

0 ,011⋅e

1 ,7952,25

=12901mm

Sm=1290 ,0

3110⋅10−3⋅m

2

kg=414 ,8

m2

kg

2. Blainejeva metoda

ε = 0,6

k = 0,9000·10-3 Pa1/2/m

t = 124s

η = 1,8200·10-5Pas

ρ = 3110kg/m3

Sm=0 ,9000⋅103

3110⋅√124

1 ,8200⋅10−5⋅ sPas

.Pa

12m3

mkg=755 ,4

m2

kg

3. BET metoda

m = 8,8062g

Δh = 69mm

P = 767mm Hg = 102,23kpa

faktor A = 141,2

faktor B = 0,10

ρ = 3110kg/m3

Sm=141,2⋅69⋅10−3m2

8 ,8062⋅10−3kg+ 0 ,10⋅106m3

3110kgm=1138 ,5

m2

kg

Četrta vaja: Določanje meljivosti

Teoretične osnove:

Procesi večanja površin oziroma drobljenje in mletje so energijsko zahtevni procesi. Vzroke za to najdemo v fizikalni in fenomenološki razlagi teh procesov. Ker ima fenomenološka razlaga pragmatičnejši pristop do določanja potrebne energije za neki proces večanja površine, bo zato tudi naše izhodišče pri obravnavanju meljivosti. Poznamo več fenomenoloških zakonov, ki jih lahko strnemo v splošni zakon:

Določanje meljivosti je uveljavljen postopek, s katerim lahko izmerimo A v enačbi in s tem številčno izrazimo to lastnost za posamezni vzorec. Dobljene podatke o meljivosti potrebujemo za dimenzioniranje mlinov. Energijsko je proces mletja mnogo zahtevnejši od procesa drobljenja, zato tudi govorimo predvsem o določanju meljivosti. Meljivost lahko določamo na več načinov, med najpomembnejše pa štejemo:

Hardgrovov test, Bondov test, Zeiselov test.

Določanje meljivosti po Zelselu

Opis naprave

Hardgrove-Zeiselovo napravo sestavljata mlevna posoda in ohišje, v katerem so pogon, zobniški prenosi in sklop za merjenje vrtilnega momenta. Napravo je izdelal Bauart- Tonindustrie iz Nemčije. Napravo poganja elektromotor, ki preko osrednje osi vrti mlevni obroč in s tem povzroči tudi prisilno kotaljenje krogel v mlevni posodi. Kotaljenje osmih krogel v mlevni posodi melje vzorec in tudi prenaša vrtilni moment na mlevno posodo. V obratovalni legi na jeklenih kroglah s premerom 25 mm leži mlevni obroč z maso 20 kg (teža", 200 N). Obremenitev lahko z dodatnimi utežmi povečamo. Osrednji del naprave predstavlja mlevna posoda. Mlevna posoda leži oziroma je pritrjena na vrtljivi podlagi (plošči), ki je povezana z vzmetjo, ki vrača ("potiska") mlevno posodo nazaj v izhodiščni položaj. Zasuk mlevne posode zaradi vrtilnega momenta merimo s potenciometrom, ki ob različnih zasukih prepušča različne električne tokove. VrtiIni moment se meri pod vrtljivo ploščo oziroma v spodnjem delu naprave. Električni del merjenja vrtilnega

momenta je zelo podoben električnemu števcu za merjenje porabljene električne energije. Številčna vrednost, ki jo po določenem času poskusa pokaže merilni števec, pa ni izražena v J ali kW·h in moramo zato napravo umeriti. Umerjanje naprave je tako del izvedbe testa meljivosti. Mlevni obroč se vrti preko zobniškega pogona in njegovo hitrost lahko z ročičnim kolesom nastavimo v mejah od 100 - 400 min-1. Število vrtljajev lahko nastavimo na števcu, tako da se naprava samodejno izključi.

Hardgrove-Zeiselova mlevna naprava

1. Določanje meljivosti po Zelselu (daljša metoda)

Umeritev naprave

Če hočemo kvantitativno določiti mlevno delo (v običajnih fizikalnih enotah), moramo ugotoviti odvisnost odčitkov na merilnem števcu od obremenitve. Pri tem si pomagamo z merjenjem navora sile (vrtilnega momenta), ki ga povzroči znana sila F [N] na določenem prijemališču od osi vrtenja. Oddaljenost prijemališča sile r od osi vrtenja bi morali dejansko zapisati kot vektor oddaljenosti. Enako velja tudi za vektorski produkt navora sile F·r. Pri naši interpretaciji bo zadoščala tudi poenostavljena oblika. Navor sile zmerimo z vrvico, ki je pritrjena na obodu vrtljive podlage mlevne posode in ima na drugem koncu skodelico z utežmi (prirastki mase uteži so 0,1 kg). S temi utežmi umerjamo napravo, poznamo pa še obtežitev mlevnega obroča, ki pa nima s prej omenjenimi neposredne povezave. Količina vzorca pri umeritvi je 0,030kg, začetna zrnavost pa 0,75 - 1,0 mm. Nastavimo vrtilno hitrost n = 200 min-1

in obremenitev 30 kg (20 + 10). Med umeritvijo spreminjamo le maso uteži in pri tem dobivamo različne številčne vrednosti odčitkov na merilnem števcu. Podatke pri umeritvi uredimo v tabeli.

Umerjanje naprave po Zeiselu

Izvedba testaPo izvedeni umeritvi sledi test meljivosti, ki je zelo podoben umerjanju, le da ne obtežujemo vrtljive plošče. Količina vzorca je 0,030 kg, začetna zrnavost pa 0,75 - 1,0 mm. Nastavimo vrtilno hitrost n = 200 min-1 in obremenitev mlevnaga obroča,ki znaša 30 kg. Te vrednosti lahko spremenimo, ne da bi to bistveno vplivalo na rezultat, kar pa ne velja za začetno zrnavost. Stehtano količino vzorca enakomerno porazdelimo po mlevni posodi in nato mlevni obroč počasi spustimo na mlevne krogle. Na števcu nastavimo izbrano število vrtljajev in vključimo pogon. Pri prvem poskusu napravimo 200 vrtljajev mlevnega obroča. To število pri nadaljnjih poskusih povečujemo, dokler ne dobimo dovolj podatkov za risanje krivulje meljivosti. Po vsakem poskusu moramo določiti specifično površino (m2/kg) zmletega vzorca, za kar uporabimo metodo po Blaineju. Meritve in rezultate določanja meljivosti po Zeiselu zapisujemo v tabelo. Sam poskus nadaljujemo tako dolgo, da dobimo dovolj točk za konstrukcijo diagrama meljivosti. Z nadaljevanjem poskusov prirastek specifične površine vzorca konvergira proti vrednosti nič, vendar ni nujno, da poskus izvajamo tako dolgo. Rezultat testa sta krivulji v diagramu mlevnega dela in meljivosti. Za katerokoli vrednost specifične površine produkta mletja lahko na ordinatni osi odčitamo potrebno specifično delo oziroma meljivost.

2. Določanje meljivosti po Zelselu (krajša metoda)

Umeritev napraveZgoraj opisano določanje meljivosti ni edini način določanja meljivosti z Hardgrove- Zeiselovo napravo. Desetletje po uvedbi testa po Zeiselu je Haese predlagal nekoliko drugačen način izvedbe testa, ki pa se še vedno imenuje po Zeiselu oziroma je poznan tudi kot "nova metoda". Od prvotnega testa se razlikuje prevsem v tem, da umeritev poteka brez vzorca in brez dodatne 10 - kilogramske uteži na mlevni obroč. Nekoliko drugačna je tudi garnitura uteži za izvedbo

umeritve. Prednost skrajšane metode je v tem, da za vsak vzorec ni treba umerjati naprave. Napravo umerimo na primer enkrat na mesec.

Dobljeni umeritveni podatki:

C0 = -0.2142

C1 = 0,2127

Izvedba meritveIzvedba meritve je podobna Zeiselovi "klasicni"metodi, opisani zgoraj. Razlika je le v Obtežitvi mlevnega obroča, ki pri skrajšani metodi znaša 20 kg oziroma brez dodatnih 10 kg. Število vrtljajev ali čas trajanja mletja nista predpisana. Cilj je v bistvu le, da dobimo dovolj ustreznih točk za konstrukcijo krivulje meljivosti. Vzporedno merjenje specifične površine po posameznem mlevnem intervalu je podobno kot pri prejšnji Zeiselovi metodi. Pri izvedbi testa meljivosti dobimo podatke o številu vrtljajev,poznamo posamezna stanja na merilnem števcu in določamo specifično površino. Podatke in rezultate uredimo v tabelo. Od prej obravnavanega načina se ta metoda bistveno razlikuje v tem, da vrednosti v stolpcu J izračunamo po umeritveni enačbi.

Hardgrovov test meijivostI

Umeritev napraveV besedilu te vaje smo že omenili, da je mlevna testna naprava (po Zeiselu) prirejena po Hardgrovovi napravi. V isti aparaturi zato lahko določamo tudi Hardgrovov indeks meljivosti. Ena od bistvenih razlik od prej opisanih testov pa je v tem, da se naprava umeri s standardnimi vzorci oziroma z vzorci, ki imajo točno določeno vrednost Hardgrovovega indeksa meljivosti (HGI). Zato tudi ni potrebno umerjanje vrednosti navora sile. Zaradi obojega pa so rezultati le relativni. Druga bistvena razlika pa je v vrtiIni hitrosti, ki pri Hardgrovovem testu znaša 20 min-1, pri Zeiselovem pa je ponavadi 200 min-1. Razlik med testoma pa s tem še ni konec.

Dejansko sta si testa podobna torej le v obtežitvi in merah mlevne posode in krogel. Umeritev izvedemo s štirimi (standardnimi) vzorci premogov z znano vrednostjo Hardgrovovega indeksa. Umerjanje (in test) izvedemo skladno z zgoraj navedenimi podatki. Po končanem poskusu presejemo zmleti vzorec na situ 0,075 mm in določimo maso presevka m, nato pa s postopkom, opisanim v nadaljevanju, določimo enačbo umeritvene premice.

m1 masa ostanka vzorca na situ 0,075 mm [g] 50g je zatehta vzorca

m = 50 – m1

m masa presevka na situ 0,075 mm po mletju [g]

Pri umeritvi Hardgrovove naprave s standardnimi vzorci narišemo premico, ki naj bi povezovala štiri umeritvene točke na diagramu. Iz diagrama lahko za vsako izmerjeno vrednost m določimo vrednost Hardgrovovega indeksa meljivosti. Z regresijsko analizo pa lahko določimo koeficienta linearne enačbe in izračunamo vrednost HGI:

Izvedba testaIzvedba testa meljivosti za neki vzorec je v bistvu enaka kot pri določanju umeritvenih točk standrdnih vzorcev. Številčno vrednost HGI pa določimo iz diagrama ali s pravkar navedeno linearno enačbo.

Računanje Bondovega delovnega indeksa iz HGI:

Ker je izvedba Hardgrovovega testa precej hitrejša od Bondovega testa, so različni avtorji iskali korelacijsko zvezo med rezultati obeh testov. To ima pravzaprav dvojni namen:

. pretvoriti HGI iz relativne vrednosti v absolutno in

. dobiti primerjavo z Bondovim testom.

Ena od uporabnih enačb za pretvorbo HGI v Wi (Bondov delovni indeks):

Test po Zeislu Metoda Blaine

F G H I J K L M N O

Št.

obra

tov

(kom

ula

tivn

o)

Sta

nje

šte

vca

Razl

ika n

a

števcu

Razl

ika š

tevca

(k

om

ula

tivn

o)

Speci

fičn

o

mle

vno d

elo

(k

Wh/t

)

Melji

vost

1

03[m

2/(

kWh

)]

Sm

[m

2/k

g]

Poro

znost

, ε

Čas

Zate

hta

vzo

rca

(/) (/) (/) (/) (/) (s) (g)

0 46740,95

600 46743,84 2,89 2,89 13,71 15,49 212,5 0,45 44 3,0429

1200 46746,06 2,22 5,11 22,54 14,42 325,1 0,5 62 2,7663

1800 46748,44 2,38 7,49 32,54 17,51 569,6 0,52 156 2,6550

2400 0,55 2,4897

Podatki in izračun:

ρ = 3,11·103 kg/m3

T = 22ºC

η = 1,8200·10-5 Pas

pf3 = 11,41(kWh/t)/(minNm)

tu = 3 min

tm1 = 3 min ; tm2 = 6 min ; tm3 = 9 min

Zatehta vzorca (O) = V·(1-ε)·ρ

Sm= kρ⋅√ tη⋅(m2

kg)

Sm1=0 ,4251⋅103

3. 11⋅103⋅√44

1 ,8200⋅10−5⋅m

2

kg=212 ,5

m2

kg

Sm2=0 ,5478⋅103

3 ,11⋅103⋅√62

1 ,8200⋅10−5⋅m

2

kg=325 ,1

m2

kg

Sm3=0 ,6051⋅103

3 ,11⋅103⋅√156

1 ,8200⋅10−5⋅m

2

kg=569 ,6

m2

kg

Poroznost, ε

k(Pa1/2/m)

0,45 0,4251·103

0,5 0,5478·103

0,52 0,6051·103

0.55 0,7022·103

Specifično mlevno delo = pf3 · tu · (tm · c0/tu + c1x) [kWh/t]

s .m .d .1=11 ,41kWh / t

minNm⋅3min⋅(

3min⋅(−0 ,21420)3min

+0 ,2127⋅2 ,89 )=13 ,71kWh

t

s .m .d .2=11 ,41kWh / t

min Nm. 3 min⋅(

6 min⋅(−0 ,21420 )3 min

+0 ,2127⋅5 ,11)=22 ,54kWh

t

s .m .d .3=11 ,41kWh/ t

minNm⋅3min⋅(

9min⋅(−0 ,21420 )3min

+0 ,2127⋅7 ,49 )=32 ,54kWh

t

Meljivost= Sms .m .d .

⋅103⋅[m2 /kWh ]

Meljivost1=212,513 ,71

⋅ m2

kWh=15 ,50

m2

kWh

Meljivost2=325 ,122 ,54

⋅ m2

kWh=14 , 42

m2

kWh

Meljivost3=569 ,632 ,54

⋅ m2

kWh=17 ,51

m2

kWh

Masa presevka na situ 0,075mm: m = 6g

HGI=13+6 ,93⋅m=13+6 ,93⋅6=54 ,58

Wi=479

HGI0 ,91⋅kWht

=479

61 ,510,91⋅kWht

=12,58kWht

Peta vaja: Primerjalno mletje v krogličnem, paličnem in vibracijskem mlinu

Naloga:

Naša naloga je primerjati lastnosti delcev, katere smo zmleli v različnih mlinih.

Uporabljamo naslednja merila :

prirastek specifične površine (na prostorninsko enoto), S m²/m³

stopnja mletja , n /

d0… karakteristična velikost pred mletjem mm

d1… karakteristična velikost po mletju mm

n nam pove, kakšne spremembe v velikosti delcev so se med procesom zgodile.

stopnja razklopa mineralov (koristne komponente od jalovine)

približevanje zahtevani granulacijski sestavi produkta.

Ker smo pri naši vaji uporabljali apnenec (homogeno snov), zato tretjega in četrtega merila ni mogoče uporabiti.

Teoretične osnove:

Produkti različnih mlinov so si seveda različni. Za granulacijsko sestavo produkta pri nekem procesu mletja so najpomembnejši delujoči deformacijski mehanizmi in hitrost deformacije. Pestra izbira drobilnih naprav in še pestrejši izbor konstrukcij mlinov ter različnih tehnologij omogočajo pridobivanje produktov, ki se kar najbolj približajo zahtevanim lastnostim, tako po granulacijski sestavi kot tudi po obliki delcev. Pri vaji smo enako snov mleli v treh različnih mlinih, in sicer v krogličnem, paličnem, in vibracijskem mlinu. Prevladujoča deformacijska mehanizma sta tlak in udar. Deformacijski mehanizmi in hitrosti deformacij so si pri naštetih mlinih podobni, a vendar toliko različni, da dajejo različne produkte. Še posebej je ta različnost opazna pri najbolj grobih in najbolj finih zrnih v mletem vzorcu.

Večja zrna se meljejo hitreje od finejših. Specifične razmere v posameznih vrstah mlinov s tem dajejo v določenih časih mletja različne granulacijske

sestave produktov. Glavni parametri, ki vplivajo na granulacijsko sestavo produktov mletja so:

zapolnitev mlevnega prostora z mlevnimi telesi

vrsta (oblika, gostota ) in velikost mlevnih teles

zapolnitev prostorov med mlevnimi telesi z materialov

hitrost vrtenja mlina, frekvenca in amplituda vibriranja-

Te parametre imenujemo tudi obratovalni pogoji. Ti pa vplivajo na vrednost izvajanega tlaka na material, jakost in število udarov, število kontaktnih mest (zrno-mlevno telo, zrno-zrno ), gibanje mlevnih teles in hitrost deformacije. Na granulacijsko sestavo produkta pa vplivajo še druge tehnološke značilnosti procesa, zlasti suho-mokro mletje in zaprt pretočni način mletja.

Opis postopka:

uporabljali smo tudi mline, katerih mlevna telesa so kroglice in palice

Meritve:

Primerjalno mletje :

palični mlin

odprtina sita

granulacijski interval – Δx

masa frakcije

delež frakcije ΔR

kumulativni ostanek na situ – ΣΔR

kumulativni presevek na situ – ΣΔD

[mm] [mm] [g] [%] [%] [%]

0,630 >0,630 0,01 0,020 0,020 99,980

0,500 0,500-0,630 0,01 0,020 0,040 99,960

0,315 0,315-0,500 0,41 0,822 0,862 99,138

0,250 0,250-0,315 1,38 2,768 3,630 96,370

0,125 0,125-0,250 12,20 24,469 28,099 71,901

0,063 0,063-0,125 12,47 25,010 53,109 46,891

0,032 0,032-0,063 4,03 8,083 61,192 38,808

0,000 0-0,032 19,35 38,808 100,000 0,000

    Σ=49,86

Σ=100,000

   

kroglični mlin

odprtina sita

granulacijski interval – Δx

masa frakcije

delež frakcije ΔR

kumulativni ostanek na situ – ΣΔR

kumulativni presevek na situ – ΣΔD

[mm] [mm] [g] [%] [%] [%]

0,630 >0,630 0,02 0,040 0,040 99,960

0,500 0,500-0,630 0,04 0,080 0,120 99,880

0,315 0,315-0,500 0,17 0,341 0,461 99,539

0,250 0,250-0,315 0,50 1,002 1,463 98,537

0,125 0,125-0,250 9,35 18,753 20,276 79,724

0,063 0,063-0,125 12,74 25,552 45,768 54,232

0,032 0,032-0,063 4,00 8,023 53,791 46,209

0,000 0-0,032 23,04 46,209 100,000 0,000

    Σ=49,86

Σ=100,000

   

vibracijski mlin

odprtina sita

granulacijski interval – Δx

masa frakcije

delež frakcije ΔR

kumulativni ostanek na situ – ΣΔR

kumulativni presevek na situ – ΣΔD

[mm] [mm] [g] [%] [%] [%]

0,630 >0,630 0,40 0,803 0,803 99,197

0,500 0,500-0,630 0,37 0,743 1,546 98,454

0,315 0,315-0,500 2,11 4,238 5,784 94,216

0,250 0,250-0,315 3,16 6,347 12,131 87,869

0,125 0,125-0,250 8,78 17,634 29,765 70,235

0,063 0,063-0,125 10,29 20,667 50,432 49,568

0,032 0,032-0,063 14,48 29,082 79,514 20,486

0,000 0-0,032 10,20 20,486 100,000 0,000

    Σ=49,79

Σ=100,000

   

6. Komentar

Vibracijski mlin je najbolj fino mlel, sej je prostor med mlevnimi telesi najmanjši.

Šesta vaja: Filtracijski test in dimenzioniranje vakuumskih filtrov

Naloga

Napravili smo filtracijski test in izračunali specifično upornost kolača.

Teoretične osnove:

Filtriranje je eden od načinov ločevanja faz trdno-tekoče. Vrsta filtracije je odvisna od lastnosti disperznega sistema, ki ga ločujemo in od našega želenega končnega cilja.

Uporabili smo filtracijo skozi kolač, pri katerem se suspenzija pretaka skozi neki prepustni medij, ki zadrži trdno fazo in pri tem nastane plast trdne faze na površini medija, imenovan kolač. Za pretakanje tekoče faze skozi filtrirni medij potrebujemo ustrezno tlačno razliko, ki jo dosežemo s hidrostatičnim tlakom same tekočine, z nadtlakom, podtlakom, črpalko ali centrifugalno silo. Pri vaji smo uporabili podtlak.

Pri vaji smo predpostavljali, da so kolači nestisljivi. Celotna masa kolača je tako odvisna od koncentracije trdne faze v suspenziji in od trojnega filtriranja.

Količina filtrata se s časom spreminja. Izvedba procesa filtracije je preprostejša, če jo vodimo pri stalni tlačni razliki.

Opis naprave:

Osnovni del je filtrirni disk oz. plošča s premerom 0.1 do 0.2 m. Nanj pritrdimo in na robu zatesnimo filtrirni medij. Pod filtrirnim medijem mora biti površina diska ožlebljena, da se filtrat lahko pretaka proti odvodni cevi za filtrat na nasprotni strani diska. Suspenzija, ki ji določamo filtracijske lastnosti, naj bo v taki posodi, da bo v njej mogoče vzdrževati čim bolj homogeno suspenzijo. Posoda je lahko opremljena z mešalom ali s šobami na vpihovanje komprimiranega zraka. Jakost mešanja naj bo le tolikšna, da vzdržuje homogenost suspenzije oz. preprečuje odlaganje bolj grobih delcev na dnu posode. Če je mešanje preveč intenzivno, lahko pride do odnašanja že formiranega kolača na disku in s tem do merilnih napak. Glede na približne velikosti diska, ki so bile navedene na začetku odstavka, naj bo prostornina posode vsaj 15 do 25 litrov.

Disk je potopljen v suspenzijo. V sklopu naprave mora biti še posoda za merjenje prostornine dobljenega filtrata in manometer za merjenje tlačne razlike med poskusoma.

Meritve

Za pravilen izveden filtracijski test je zelo pomembno, da je suspenzija pred meritvami dobro homogenizirana. Suspenzijo zato pred meritvami vsaj 10 minut intenzivno mešam, med meritvijo pa le toliko, da vzdržujemo njeno homogenost. Tik pred meritvijo filtracijski disk potopimo v suspenzijo, in sicer položaj, ki bi ustrezal simulaciji določenega industrijskega filtra.

Koncentracija trdne faze= 149.5 kg/m3

Gostota suspenzije= 1085 kg/ m3

Gostota materiala= 2196 kg/m3

Faktor vlažnosti kolača f= 1.87

Tlak(P) = 0.4 bar

Površina filtra (F) = 2dm2

Meritve Količina filtrata (V) Čas(t)

(ml) (s)

1. 0 /

2. 200 21

3. 400 49

4. 600 82

5. 800 118

6. 1000 163

Podatki za izvrednotenje filtracijskega testa:

Interval Čas (t) Δt ΔV Δt/ΔV Središčna vrednost intervala, V

(s) (s) * 10-6 ( m3) *10-6 (s/m3) *10-6(m3)

1. 0-21 14 200 0.07 100

2. 21-49 28 200 0.14 300

3. 49-82 33 200 0.165 500

4. 82-118 36 200 0.18 700

5. 118-163 45 200 0.225 900

Grafična določitev:

a=

0 .225−0 .151000−500

=0. 0001875∗10-6 s/m3

b= 0.072 s/ml = 0.072*106 s/m3

Korigirana koncentracija:

cK=(1c− 1ρS

− f−1ρ )

−1

=( 1149. 5

− 11085

−1 .87−12196 )

−1

=0.005371-1=186.18 kg/m3

Specifična upornost kolača (α):

a=α⋅η⋅cKF2⋅ΔP

α=a⋅F2⋅ΔPη⋅cK

=0 .0001875∗10−6⋅0 .022⋅400000 . 001⋅186 .18

=1. 61∗10−8m4 /kg

Rezultat:

α = 1.61*10-8 m4/kg

Sedma vaja: Odpraševanje z aerociklonom

Naloga:

Odpraševali smo z aerociklonom in določili stopnjo odpraševanja η.

Teoretične osnove:

Odpraševanje je proces ločevanja trde faze od plinske. Odpraševanje je potrebno zaradi preprečevanja onesnaževanja okolja in zaradi zmanjševanja izgub trdne faze. Poznamo suhe ( odpraševalne komore, aerocikloni, filtri, elektrofiltri) in mokre ( mokri aerocikloni, izparilni stolpi, Venturijevi izparilniki) odpraševalne naprave.

Aerociklon uporabljamo za reševanje ne preveč zahtevnih problemov odpraševanja. Zanimivi so tudi zaradi uporabe centrifugalnega polja in njihove preproste konstrukcije. Pogosta je raba tudi v industriji.

Opis naprave:

Aerociklon je sestavljen iz cilindričnega in konusnega dela. Značilnosti in sestavni deli so še vstopna odprtina, zbiralnik, posoda za odprašeni prah in vorteksova cev v cilindričnem delu. Delovanje aerociklonov temelji na fizikalne zakonu o ohranitvi vrtilne količine, Kroženje zraka v aerociklonu poteka na vedno manjših krožnicah. Pri tem v rotirajočih plasteh zraka nastane centrifugalno polje, ki deluje na prisotne prašne delc v zraku. Med delujočimi silami na prašne delce v zraku sta najpomembnejši centrifugalna sila, ki potiska delce proti obodu aerociklona. Vsako gibanje fluidov je povezano z neko tlačno razliko, ki to gibanje omogoča. Tudi za gibanje skozi aerociklon je potrebna tlačna razlika. To pa dosežemo z nadtlakom ali podtlakom. Aerociklon povzroči padec tlaka oz. tlačne izgube, kar pomeni strošek. Za opravičen strošek pa je najpomembnejša stopnja odpraševanja. Specifičnost delovanja aerociklonov je obravnavanje dvofaznega disperznega sistema, pri tem je najbolj izpostavljena koncentracija prisotne trdne faze.

Meritve:

m(aerociklona) pred odpraševanjem= 5668g

m(snovi)= 199g

m(aerocikoona) po odpraševanju= 5863g

čas odpraševanja= 185s

Geometrijska razmerja in dimenzije:

R = 3.15

H =17.5

Hi = 12.5

F = 1.177

Fe = 0.0025 m2

Fi = π* ri2 = 0.00212 m2

ri = 0.026 m

α' = 0.83

α = 0.71

b/ra = 0.292

Umeritvena enačba za PITOT- jevo cev:

Pretok Q (m3/s) = 0.00758*√ΔP

(ΔP metrih vodnega stolpca)

Prah: Zrak:

ρ= 2700 kg/m3 ρL= 1.2 kg/m3

ds50= 14μm ηL = 1.8*10-5 Pas

Račun:

Vstopna koncentracija prahu:

μ= mV×ρL =

2001150∗1 .2 = 0.145

Koeficient trenja:

λ≈o.oo5⋅(1+ y⋅√ μ )= 0 .005⋅(1+2⋅√0 .145 )=0.0088

Razmerje U:

U= 1

F⋅α 'R

+λH=

1

1. 177⋅0 .833 .15

+0. 008⋅17. 5= 2.154

Določitev koeficientov tlačnih izgub

ξe=U2

R (1(1− λHU )2

−1)=2. 1542

3. 15 (1(1−0 .0088⋅17 .5⋅2.154 )2−1)=1 . 825

ξ i=2++ 3⋅U34 +U2=14 . 985

Določitev hitrosti plinske faze skozi vorteksovo cev vi :

vi=√ 2⋅ΔPcel(ξe+ξ i )⋅ρL

=14 ,76m / s

Določitev obodne hitrosti Ui:ui=U⋅v i=2 . 154⋅14 . 76=31.81m /s

Določitev mejne velikosti odpraševanja:

dme=√ 9⋅k⋅ηL⋅ri(ρ−ρL )⋅U⋅u i⋅H i

=1 .28×10−6

Določanje mejne koncentracije:

μGR=0 .025⋅dmed50

⋅(10⋅μ ) s=0 .00265

Določitev parcialne stopnje odpraševanja ηe :

ηe=1−μGRμ

=1−0.002650 .145

=0. 98 ali 98%

Stopnja odpraševanja:

η=195199

⋅100=98 %

Rezultat:

Stopnja odpraševanja:

η=98 %

Komentar:

Stopnja odpraševanja je bila visoka kar pomeni, da so bile izgube majhne.

Osma vaja: Sedimentacijski testi in dimenzioniranje zgoščevalnikov in

usedalnikov

Naloga:

Opazovati usedanje gošče (merili smo čas ter odčitavali volumen) v litrskem merilnem valju in sicer, z dodatkom flokulanta ter brez njega.

Osnove:

Zgoščevanje je eden od procesov ločevanja faz nekega disperznega sistema. Pojem zgoščevanje lahko natančneje opredelimo kot proces ločevanja faz trdno-tekoče. Zgoščevanje pa lahko obravnavamo kot gibanje trnih delcev v mirujoči tekoči fazi. Kot glavni spremenljivki se pojavljata velikost delcev in koncentracija trdne faze v suspenziji.ob tem pa pridemo tudi do delitve sedimentacije v dva specifična procesa: bistrenje in zgoščevanje. O bistrenju govorimo kadar je koncentracija trne faze majhna oziroma ne presega 1 vol % , cilj pa je doseči čimbolj čisto tekočo fazo.

Bistrenje dobro opišemo s Stokesovim zakonom. Pri zgoščevanju pa je cilj doseči čim večjo koncentracijo trdne faze v gošči. Pri čemer pa čistost tekoče faze ni nepomembna. Proces zgoščevanja pa je zahtevnejši, saj v suspenziji in še posebej v gošči nastopajo koncentracije trdne faze, ki zelo omejijo uporabo Stokesovega zakona. Spremembe v gostoti in viskoznosti fluida povzročijo zmanjšanje hitrosti sedimentacije, temu pravimo tudi ovirano usedanje ali conska sedimentacija.

GRAF (SEDIMENTACIJSKA KRIVULJA)Krivulja nakazuje položaj fazne meje med procesom sedimentacije v odvisnosti od časa. Na diagramu vidimo, da lahko proces sedimentacije razdelimo v tri podprocese. V prvem sedimentacija poteka hitro(cona prostega usedanja), hitrost sedimentiranja je konstantna. Pri majhnih koncentacijah se fazna meja niti ne oblikuje( bistrenje). Drugi podproces je kritična cona, kjer se plast najfinejših delcev in plast sedimenta približata. Tretji podproces pa je kompresijska cona, pri tem se preurejajo delci v samem poroznem sloju in iz njega se iztiska tekočina.

Potek vaje - sedimentacijski test po Kynchu:

Vaja je razdeljena v dva dela. Prvi del vključuje izvedbo sedimentacijskega testa, drugi pa izvrednotenje meritev in dimenzioniranje zgoščevanja. Praktični del vaje sestavljata dva testa in sicer z dodatkom flokulacijskih sredstev in brez njih. Sedimentacijski test poteka v litrskih merilnih valjih. Oba testa s flokulantom in brez potekata vzporedno. Dodatek flokulanta znaša ena do dva mililitra, ena do dva odstotne raztopine. Časovni potek sedimentacije je prikazan na grafu: položaj fazne meje(mm) v odvisnosti od časa(s).

BREZ DODATKA FLOKULANTA:

Višina (mm)

995 985 978 970 965 960 950 938 922 910

895 870 850 820 785 720 670 620 570

Čas (s) 60 120 180 240 300 360 420 540 660 780

900 1140

1260

1500 1800

2460

3000

3660

4320

Z DODATKOM FLOKULANTA

Višina (mm)

1000 950 900 850 800 750 700 650

600 550 500 450 400 350 300 250

Čas (s) 0 40 56 72 90 107 126 147

170 201 257 375 580 1005

2035 4110

Komentar:

Pri vaji smo ugotovili, da se usedlina veliko hitreje useda z dodatkom flokulanta.

Martin Petric, 2.KI