На какие свойства материалов влияет удельная поверхность

КАТЕГОРИИ:

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 2351; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Рекомендуемые страницы:

Читайте также:

Не так давно в нашей публикации мы рассматривали один из методов определения качества измельчения материала при использовании помольных шаров. Данный показатель основывался на определении «остаток на сите».  В данной статье рассмотрим другой метод, который подразумевает расчет «величины удельной поверхности».  Оба перечисленных показателя полностью характеризуют понятие «качество помола» и оптимальность измельчительного процесса в шаровых мельницах.

Удельная поверхность, или удельная площадь поверхности, — это суммарная поверхность всех частиц измельченного материала, как правило, дисперсного или пористого, разделенная на массу изучаемого материала. Удельная поверхность материала складывается из суммы площадей поверхности всех его зерен. Чем меньше размер этих зерен (тоньше помол), тем больше площадь их общей поверхности. Если частицы измельченного материала имеют развитую пористую поверхность, то площадь поверхности отдельно взятого зерна становится еще больше по сравнению с абсолютно гладким его аналогом, равным по геометрическим параметрам.

По показателю величины удельной поверхности (измеряется в см2/см3 или см2/г) можно судить о физических свойствах полученного после измельчения материала. Данный показатель измельчения материала очень важен при подготовке сырья для производства цемента, газобетона или обогащении полезных ископаемых.

Как же рассчитывается данный показатель? Для расчета теоретически мы предполагаем, что все частицы (зерна) в измельченном материале имеют одинаковый размер и шарообразную форму. В такой идеальной математической модели величина удельной поверхности S определяется по следующей формуле:

где n — число частиц, S и V — соответственно внешняя поверхность и объем частиц, имеющих диаметр δср.

Не будем сильно углубляться в формулы расчетов и теорию дисперсионного анализа измельченного материала. Сегодня все расчеты выполняются автоматически при помощи специальных приборов. В основном наши клиенты пользуются приборами серии ПСХ (приборы системы Ходакова).

В приборах серии ПСХ используется дисперсионный анализ методом определения газопроницаемости. Показатель газопроницаемости измельченного материала определяют по продолжительности времени фильтрации проходящего сквозь него воздуха. При этом за константу берут начальное и конечное разрежение воздуха (давление) в рабочем объеме прибора.  Для расчета удельной поверхности и среднего размера частиц используют удельный вес (плотность) изучаемого материала, массу и высоту его слоя в кювете.  Все процессы полностью автоматизированы, прибор сам рассчитывает величину удельной поверхности, газопроницаемость и средний размер частиц, который должен совпадать с результатами просеивания данного материала через набор сит. Прибор контролирует следующие параметры: время прохождения воздуха через загруженную пробу, температуру воздуха, давление в рабочей камере, вязкость воздуха и т.д. Эти устройства существенно уменьшают длительность проведения такого рода анализов. Так как все процессы (за исключение отбора пробы) полностью автоматизированы, точность измерения и правильность расчетов обеспечивается за счет сведения к нулю действия «человеческого фактора». Единственным условием получения точных результатов является постоянный контроль за исправностью устройства и проведение регулярных проверочных работ.

Для каждой отрасли промышленности есть свои требования к показателю удельной поверхности измельченного материала. Так, для производства газобетонных блоков, удельная поверхность готового шлама должна колебаться в пределах 2800-3300 см2/г. Для цемента этот диапазон составляет 2500-3500 см2/г (зависит от марки выпускаемого цемента).

Подводя итог нашей публикации, еще раз напомним нашим читателям, что правильно подобранные мелющие шары, которые используются в шаровой мельнице, являются основным фактором, который на прямую влияет на качество измельчения, что, в свою очередь, минимизирует затраты на измельчение одной тонны материала. 

Различают физические, механические, химические и физико-химические свойства строительных материалов. K физическим свойствам строительных материалов относятся плотность, объемная масса (вес), пористость, удельная поверхность, гигроскопичность, водопоглоще­ние, водопроницаемость, влажность, теплоемкость, тепло­проводность, температурное расширение, термостойкость, огнеупорность, огнестойкость, морозостойкость, возду­хо-, газо, и звукопроницаемость, воздушная и огневая усадка.

Плотность — масса единицы объема материала в аб­солютно плотном состоянии. Для характеристики строи­тельных материалов используют показатели абсолютной плотности (удельная масса, кг/м3) или относительной плотности, безразмерной величины, выражающей плот­ность материала по отношению к плотности воды. Объемная масса — это масса единицы объема материала в его естественном состоянии, т. е. с порами, тре­щинами и пустотами, присущими данному материалу, кг/м3.

Пористость — степень заполнения объема материала порами, т. е. заполненными воздухом или водой пустотами. Ее определяют соответствующим коэффициентом, выражающимся в процентах.

Удельная поверхность — поверхность материала, от­несенная к единице его объема или массы. Гигроскопичность — свойство материалов поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их. Она опреде­ляется отношением массы влаги, поглощенной материа­лом из воздуха, со 100 %-ной влажностью к его массе в сухом состоянии.

Водопоглощение — свойство материалов впитывать воду и удерживать ее. Различают водопоглощение по объему и массе:

;

.

где m1, m2— масса материала в сухом состоянии и насы­щенного водой, Vс— объем материала в сухом состоянии.

Водопроницаемость — способность материала пропус­кать воду под давлением. Она измеряется коэффициен­том водопроницаемости, показывающим, какое количест­во воды при давлении 1 МПа проходит через образец материала площадью 1 см2 в течение 1 ч.

Влажность — количество влаги, находящееся в мате­риале. Различают влажность абсолютную (массовую и объемную) и относительную. Абсолютная массо­вая влажность — это отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе сухого материала. Абсо­лютная объемная влажность — это отношение массы влаги, находящейся в материале, к его объему в сухом состоянии. Относительная влажность — это отношение массы влаги, содержащейся в материале, к массе его во влажном состоянии, %.

Теплоемкость — свойство материала поглощать при нагревании определенное количество тепла. Она ха­рактеризуется удельной теплоемкостью, измеряемой в Дж/кг·К) или ккал/(кг·°С).

Теплопроводность — способность материала переда­вать тепло через толщу от одной своей поверхности к другой. Она определяется коэффициентом теплопровод­ности, показывающим количество тепла, проходящее через образец материала толщиной 1м и площадью 1 м2 в течение 1 ч при разнице температур на противополож­ных сторонах образца 1°C. Теплопроводность выража­ется в Вт/(м·К).

Температурное расширение — это расширение мате­риала вследствие нагревания. Оно характеризуется ко­эффициентом линейного расширения, показывающим, на какую долю первоначальной длины расширился матери­ал при повышении температуры на 1°C. Термостойкость — способность материала выдержи­вать, не деформируясь, определенное количество циклов резких тепловых изменений без разрушений. Огнеупорность — сопротивление воздействию высоких температур (свыше 1580°C). Огнестойкость — сопротивление воздействию огня.

Морозостойкость — способность насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное за­мораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности. Морозостойкость (Мрз) измеряется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое способен выдержи­вать материал.

Воздухо-, газо- и звукопроницаемость — свойство ма­териала пропускать соответственно воздух, газ и звуко­вую волну. Воздухо- и газопроницаемость измеряются количеством воздуха (газа), проходящим через слой ма­териала толщиной 1 м, площадью 1 м2 при разности дав­лений 1 мм·рт.ст. в течение 1 ч, а звукопроницаемость — потерей силы звука в децибелах (степенью звукоизоля­ции).

Воздушная усадка — это уменьшение линейных раз­меров отформованного изделия при высыхании.

Огневая усадка — уменьшение объема изделия в про­цессе его обжига.

Основными механическими свойствами строительных материалов являются прочность, твердость, выносливость, упругость, истираемость, сопротивление износу и др.

Прочность как свойство материала сопротивляться разрушению под действием внешних деформирующих сил для строительных материалов определяется пределом прочности при сжатии, растяжении или изгибе.

Кроме того, прочность строительных материалов оп­ределяется пределом текучести, упругости и пропорцио­нальности, относительным удлинением, сужением и др. (см. гл. 3, § 1). В зависимости от прочности многие строительные материалы (цемент, гипс, кирпич, бетон и др.) подразделяются на марки.

Для оценки твердости строительных материалов (ме­таллов, пластмасс) используют методы Бринелля, Рок­велла, Виккерса, Шора, а также десятибалльную шкалу Ф. Мооса (для оценки твердости природных каменных материалов). Согласно этой шкале наименьшая твер­дость у талька — 1 (легко чертится ногтем), а наи­большая у кварца, топаза, корунда и алмаза — от 7 до 10.

Химические свойства строительных материалов опре­деляются как стойкостью к действию кислот, щелочей, окисляющих реагентов, так и способностью к химическим реакциям. Такая способность необходима, например, для цемента, гипса и других минеральных вяжущих веществ при взаимодействии с водой. Результатом этой реакции является появление тестообразной массы, превращаю­щейся со временем в искусственный камень (бетон, железобетон, силикатный кирпич и др.).

В качестве основных физико-химических свойств можно выделить дисперсность, пластичность, способность образовывать с водой жидкие дисперсии (эмульсии), а также связность и связующую способность.

Дисперсность — степень раздробленности твердых частиц. С увеличением дисперсности возрастает суммар­ная поверхность материала (удельная поверхность), что особенно важно для порошкообразных вяжущих веществ при затворении их водой.

Пластичность строительных материалов (керамики, минеральных вяжущих веществ) — это способность тес­тообразной массы под внешним механическим воздейст­вием принимать и сохранять определенную форму без разрывов и трещин.

Способность образовывать с водой жидкие дисперсии (эмульсии) особенно важна для органических вяжущих веществ лакокрасочных материалов, полимерных смол и Др. Их применение в водоразбавленном виде — важный резерв улучшения качества строительной продукции, по­вышенная производительность труда, экономии матери­альных ресурсов.

Эмульсия состоит из двух несмешивающихся жидкос­тей, где капельки одной жидкости равномерно распреде­лены в другой. Для получения эмульсий используют эмульгаторы, т. е. специальные вещества, которые абсор­бируясь с одной из жидкостей, сохраняют устойчивость эмульсии.

Связность — способность материала противостоять усилию, разъединяющему частицы.

Связующая способность — это способность связывать частицы непластичных материалов (песка, щебня, шамо­та и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие.