Способ определения прочности на удар гранулированных минеральных удобрений

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ НА УДАР ГРАНУЛИРОВАННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ, заключающийся в том, что на каждую навеску гранул воздействуют ударной нагрузкой, разгоняя навеску до определенной скорости и ударяя о жесткую преграду, и определяют параметры, характеризующие прочность гранул на удар, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения прочности на удар, разгоняя навеску до различных скоростей, измеряют процент разрушенных в навесках гранул, а в качестве параметра, характеризующего прочность гранул на удар, принимают скорость разгона, соответствующую проценту разрушенных гранул, расположенному в интервале 40 - 60%.

Изобретение касается испытания зернистых тел на ударные нагрузки и может быть использовано в химической промышленности и сельском хозяйстве при определении физико-механических свойств гранулированных минеральных удобрений, в том числе и капсулированных, которые в процессе их производства, погрузочно-разгрузочных работ, транспортировки и внесения в почву испытывают ударные нагрузки со стороны различных агрегатов, механизмов и машин технологического и сельскохозяйственного назначения.
Предлагаемый способ определения прочности гранул минеральных удобрений может быть использован и для определения прочности на удар таблетированного продукта, например катализаторов, медикаментов и других зернистых продуктов и тел. Использование способа наиболее эффективно при контроле одного из показателей качества или физико-механических свойств и минеральных удобрений - прочности гранул на удар.
Известен способ определения динамической прочности и истираемости гранулированных минеральных удобрений, основанный на определении оставшейся в испытуемой навеске фракции частиц размером менее 1 мм после совместного воздействия на них ударных нагрузках и сил трения во вращающемся барабане со стальными шариками.
Основной недостаток известного метода заключается в том, что он не позволяет в "чистом" виде определять прочность гранул на удар и устанавливать необходимую для практического применения зависимость процента разрушения гранул в навеске от скорости приложения ударной нагрузки.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения прочности на удар абразивных материалов, заключающийся в том, что навеску абразивных зерен разрушают ударным воздействием нагрузки, например разгоняют в струе сжатого воздуха, а затем ударяют их в жесткую преграду и определяют характеристику навески после разрушения, по которой и судят о прочности зерен на удар.
Основной недостаток известного способа заключается в необходимости измерений суммарной поверхности абразивных зерен в навеске до и после их разрушения. Поскольку гранулы минеральных удобрений представляют из себя пористую смесь водно-растворимых солей, то само измерение поверхности целых и разрушенных после приложения ударной нагрузки гранул, как это делается в известном способе с абразивными зернами, обычными методами и техническими средствами не представляется возможным. По этой причине и выражение результатов измерения прочности абразивных зерен на удар как отношение количества энергии, затраченной на разрушение, к приращению суммарной поверхности зерен после разрушения не может быть использовано для определения прочности гранул минеральных удобрений на удар с достаточной точностью.
Целью изобретения является повышение точности определения прочности на удар гранул минеральных удобрений.
Для достижения указанной цели в способе определения прочности гранул на удар, заключающемся в том, что на каждую навеску гранул воздействуют ударной нагрузкой, разгоняя навеску до определенной скорости и ударяя о жесткую преграду, и определяют параметры, характеризующие прочность гранул на удар, согласно изобретению, разгоняя навески до различных скоростей, измеряют процент разрушаемых в навесках гранул, а в качестве параметра, характеризующего прочность гранул на удар, принимают скорость разгона, соответствующую проценту разрушенных в навеске гранул, расположенному в интервале 40 - 60%.
На чертеже представлен ряд хаpактеристических кривых зависимости процента разрушенных в навеске гранул (Х, %) от скорости приложения ударной нагрузки (V, м/с).Х,% = f(V, м/с) для нескольких образцов аммиачной селитры, из которых видно, как по мере увеличения скорости приложения ударной нагрузки увеличивается процент разрушения гранул в испытуемых навесках гранулированных минеральных удобрений. В частности, из сопоставления характеристических кривых, полученных для трех марок аммиачной селитры следует, что наибольшей прочностью гранул на удар обладает аммиачная селитра Россошанского химического завода (1) и составляет V = 20,2 м/с, а наименьшей - аммиачная селитра Новгородского п/о "Азот" (партия 2) (3), соответственно V = 14,5 м/с при критериальной точке отсчета Х_кр = 50%.
Обоснованием выбора на кривой Х,% = f(V, м/с) критериальной точки отсчета, заключенной в интервале 40 - 60% является то обстоятельство, что кривая Х,% = f(V, м/с), имея -образный характер в интервале 40-60%, имеет максимальную крутизну, что и обеспечивает наибольшую чувствительность и точность определения прочности гранул на удар (скорость ударной нагрузки) по проценту разрушения гранул в навеске.
В этой же (средней) части кривая X,%=f(V, м/с) имеет практически линейный участок, который обеспечивает близкую к линейной зависимость процента разрушения гранул в навеске Х,% от скорости приложения ударной нагрузки, V, м/с. Исходя из этих предпосылок и в случае отсутствия необходимости наличия характеристической кривой Х,% = f(V, м/с), прочность гранул на удар может быть определена без графического построения характеристической кривой Х,% = f(V, м/с) по формуле
V = или
(1) где Х_кр - критериальная точка отсчета прочности гранул на удар;
K= = - коэффициент пропорциональности;
V₁ и V₂ - скорости ударных нагрузок, обеспечивающих процент разрушения гранул в навесках соответственно Х₁ и Х₂, при этом Х₁ меньше, а Х₂ больше критериальной точки отсчета Х_кр.
Предлагаемый способ (методика) определения прочности гранулированных минеральных удобрений на примере аммиачной селитры, реализован следующим образом.
Согласно ГОСТ 21560-82 "Удобрения минеральные. Методы отбора и подготовки проб" из партии гранулированной аммиачной селитры осуществляют отбор средней (представительной) пробы, а далее аналитической пробы массой 50-100 г, которую загружают в эксикатoр для ее осушки. После осушки аналитическую пробу развешивают на две или пять навесок одинаковой массы. При этом величину навески берут, исходя из грансостава испытуемой аммиачной селитры так, чтобы в одной навеске было не менее, чем 50 - 100 гранул в грансоставе с диаметром гранул 2 - 3 мм и 25 - 50 гранул в грансоставе с диаметром 3 - 4 мм. После этого последовательно каждую из навесок загружают в разгонно-ударную машину, осуществляют разгон до определенной скорости, а затем удар навески гранул о жесткую преграду.
Для определения прочности гранул на удар по формуле (1) достаточно произвести два измерения процента разрушения гранул Х,% при двух скоростях ударных нагрузок V₁ и V₂ так, чтобы одно из значений Х₁ было ниже, другое Х₂ - выше процента разрушения гранул в навеске, принятого за критериальную точку отсчета Х_кр.
Процент разрушенных в навеске гранул определяют по целым гранулам, для чего их выделяют из навески, взвешивают и по формуле (2) рассчитывают Х,% X% = 100% = 100% , (2) где М_н - вес навески гранул;
М_р - вес разрушенных гранул;
М_ц - вес целых гранул.
Если прочность гранул на удар определяют по характеристической кривой зависимости Х,% = f (V, м/с), то производят 5 измерений процента разрушения гранул в навеске Х,% при пяти скоростях ударных нагрузок (5, 10, 15, 20 и 25 м/с).
По полученным значениям Х,% и V, м/с строят характеристическую кривую зависимости Х, % = f (V, м/с) и при критериальной точке отсчета Х_кр = 40 - 60% находят значение скорости ударной нагрузки, V, м/с, характеризующей прочность гранул аммиачной селитры на удар.
П р и м е р 1. Определяют прочность аммиачной селитры с сульфатной добавкой, грансостав 2-3 мм, Череповецкого азотно-тукового завода.
Вес навески М_н = 2 г (2000 мг), количество навесок 5, скорости ударных нагрузок 5, 10, 15, 20, 25 м/с.
За критериальную точку отсчета Х_кр выбран процент разрушения гранул, равный 60%.
Результаты измерений и вычислений Х,% по формуле (2): V, м/с М_ц, мг М_р, мг Х, % 5 1960 40 2 10 1840 160 8 15 1400 600 30 20 740 1260 63 25 400 1600 80
Из характеристической кривой 2 следует, что при Х_кр = 60% прочность на удар образца аммиачной селитры Череповецкого азотно-тукового завода составляет V_60% = =19,4 м/с.
П р и м е р 2. Определяют прочность аммиачной селитры с сульфатной добавкой, грансостав 2-3 мм, Новгородского п/о "Азот" (партия 1).
Вес навески М_н = 2 г (2000 мг), количество навесок 2, скорости ударных нагрузок 18 и 20 м/с.
За критериальную точку отсчета Х_кр выбран процент разрушения гранул, равный 50%.
Результаты измерений и вычислений Х,% по формуле (2): V, м/с М_ц, мг М_р, мг Х, % V₁=18 1360 640 X₁=32 V₂=20 940 1060 X₂=58
По формуле (1) вычисляют прочность образцов аммиачной селитры на удар (при 50%-ном разрушении гранул в навеске).
V_50%=V₁+ (50-X₁)=10+ (50-32)=19,38 м/с или
V_50%=V₂- (X₂-50)=20- (58-50)=19,39 м/с.
П р и м е р 3. Определяют прочность аммиачной селитры с сульфатной добавкой, грансостав 2-3 мм, Россошанского химического завода.
Навеска М_н = 2 г (2000 мг), количество навесок 2, скорости ударных нагрузок 18 и 20 м/с.
За критериальную точку отсчета Х_кр выбран процент разрушения в навеске гранул, равный 40%.
Результаты измерений и вычислений Х,% по формуле (2): V, м/с М_ц, мг М_р, мг Х, % V₁=18 1300 700 35 V₂=20 1040 960 48
По формуле (1) вычисляют прочность образца аммиачной селитры на удар (при 40%-ном разрушении гранул в навеске).
V_40%= 18+ (40-35)=17,77 м/с или
V_40%= 20+ (48-40)=18,77 м/с.
Использование предлагаемого способа определения прочности гранулированных минеральных удобрений на удар обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества.
Оценка параметра, характеризующего прочность по проценту разрушенных в навесках гранул (после воздействия на них ударными нагрузками различных скоростей), и использование в качестве критериальной точки отсчета участка характеристической кривой Х, % = f(V, м/с) с наибольшей крутизной или соответствующего этой части кривой коэффициента пропорциональности K= обеспечивают высокую чувствительность и точность определения прочности гранул на удар.
Выражение прочности гранул на удар через скорость ударной нагрузки обеспечивает высокую достоверность измерения, поскольку физическая сущность взаимодействия гранул с ударной нагрузкой как в процессе измерений, так и в реальных условиях производства погрузочно-разгрузочных работ и рассеивания минеральных удобрений на почве практически одинакова и связана одной и той же единицей (мерой) измерения.
Представление результатов измерения в виде характеристических кривых зависимости Х, % = f (V, м/с) дает дополнительную информацию к "точечному" определению прочности гранул на удар и обеспечивает им ряд практических применений как в технологии производства, так и применения гранулированных минеральных удобрений в сельском хозяйстве, а также при разработке соответствующей техники.
Изобретение относится к способам испытания зернистых тел на ударные нагрузки и может быть использовано в химической промышленности и сельском хозяйстве при определении физико-механических свойств гранулированных минеральных удобрений. Цель изобретения - повышение точности определения прочности на удар гранул минеральных удобрений. Способ предусматривает воздействие на ряд навесок гранул различными по величине скоростей ударными нагрузками и измерение процента разрушенных в навеске гранул, а о прочности гранул на удар судят по скорости ударной нагрузки, соответствующей проценту разрушенных в навеске гранул, равному 40 - 60%. 1 ил.