Способ определения гранулометрического состава

Союз Советск ыиСоциапистичвскииРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕЕЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ и 930076 аио делан изебретеиий и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНУЛОНЕТРИЧЕС СОСТАВАИзобретение относится к аналитическому контролю технологическихпроцессов производств и может найти широкое применение, например,для контроля гранулометрицескогосостава удобрений.Известен способ определения гранулометрического состава вещества,заключающийся в предварительной классификации частиц по размерам, например.путем их рассева с помощью сит,имеющих отверстия определенного диаметра, и последующем определенииколичества каждой полученной фракциитем или иным способом, напримервзвешиванием 1;1.Недостатком данного способа явля"ется необходимость значительных зат"рат времени на классификацию пробы,а фактор времени и частота анализаявляются определяющими при построении автоматических анализаторовдля управления технологическимипроцессами получения анализируемых,продуктов, например процесса гранУ- ляции в производстве удобрений.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению, является способ,заключающийся в том, что отбирается проба из потока и рассеивается на фракции. Затем каждую фракцию отобранной и рассеянной пробы последовательно растворяют в одном и том же объеме растворителя, измеряют электропровод- ность полученных при этом растворов, а долю каждой фракции определяют по отношению прироста электропроводнос" ти при растворении каждой фракции к величине электропроводности раствора всей пробы. Способ базируется на свойстве гранулометрического удобрения иметь один и тот же состав независимо от размера гранул. Благодаря тому, что в известном способе исключена процедура взвешивания, он стал более надежен и прост3 930076для использования в автоматическихвналиэаторахГ 23,Однако ему присущи недостатки,которые обусловлены необходимостьюпредварительной классификации пробы, Особенно - это длительное времяанализа, оно велико, поскольку включает в себя кроме времени классификации еще и время последовательногорастворения, всех фракций пробы. оЦель изобретения - сокращение времени анализа.Поставленная цель достигаетсятем, цто согласно определения грану,лометрицеского состава вещества, вклю цающему в себя растворение анализируемой пробы и измерение физическихсвойств раствора, анализируемую пробурастворяют без предварительного разделения на фракции, и изменение Фи"эицеских свойств раствора контролиПроцентное соотношение фракций в пробе Проба, Ю П-я фракция,152,5 1-я фракция,ммменее 1,5 мм 1004 1004 100 100 253 753 753 250 ворения больше. Особенно проявляют себя крупные частицы в конце процесса растворения, когда более мелкие частицы уже растворились полностью, а крупные частицы еще продолжают растворяться.Чем крупнее частицы присутствуют в пробе, тем более длинный они образуют пологий конечный участок кривой растворения, т,е. тем большее время полного растворения всей пробы, а цем больше крупных частиц тем медленнее стремиться этот участок к значению концентрации полного растворения, Первое объеясняется малой поверхностью соприкоснове-. ния растворителя с веществом, а втоНа фиг.1 и 2 изображены графики изменения электропроводности растворов, снятые во время растворения проб (номер кривой соответству 45 ет номеру пробы) . Анализ кривых позволяет выявить следующие закономерностиЧем больше в пробе мелких частиц, тем быстрее растворяется в начале50 проба - кривая растворения круче стремится вверх. Это объясняется большей поверхностью соприкоснове" ния растворяемого вещества с растворителем.Чем больше в пробе крупных частиц, тем растворяется она медленней - кривая положе, и общее время раструют с момента начала растворения и по этим изменениям судят о гранулометрическом составе вещества.Скорость растворения пропорциональна поверхности соприкосновения растворяемого вещества с растворителем. А для одного и того же весового количества вещества эта поверхность будет тем больше, цем меньше размеры его частиц,Точнее, способ основан на существовании связи между гранулометрицеским составом растворяемого вещества и Формой кривой, характеризующей процесс его растворения во времени.Ниже приведены результаты полного растворения 6 одинаковых по весу, но различных по гранулометрическому составу проб. 111-я фракция,мм 1 У Фракция,2,5-3, 5 мм Свыше3,5 мм5 930076 б рое - большим. временем полного растворения самых крупных частиц.Особенно важным фактором является то, что в процессе растворения суммарная площадь поверхности всех частиц постепенно уменьшается, по" скольку уменьшаются их размеры и некоторые частицы совсем исчезают., т.е. полностью растворяются.Поэтому для проб, имеющих различный гранулометрический состав, функция изменения суммарной поверхности во времени будет различной, а значит, различной будет и кривая растворения.Таким образом, кривая растворения отражает гранулометрический состав пробы и может быть использована для его определения.Кроме того, поскольку начальный участок кривой в большой степени характеризует наличие в пробе мелких частиц 1 например пыли) он может быть использован для получения экспресс- информации о содержании в пробе мелкой фракции, не ожидая полного ее растворения. Такие своевременные, хотя и приближенные данные, ценны тем, что они могут быть использованы для принятия предварительного решения по управлению процессом грануляции.Так же можно испольэовать для управления процессом грануляции со" держание в пробе гранул крупной фракции. Для этого необходимо, не ожидая результата полной обработки кривой растворения, проанализировать поведение ее конечного участка, который содержит в основном информацию о крупной фракции, и получив лишь начальный участок пологого конца кривой растворения. Для этого необходи" мо математически предсказать его дальнейшее поведение, т.е. экстраполировать кривую. функцию распределения частиц по размерам можно математически связать с кривой растворения через дифференциальное уравнение кинетики растворения. Задача вычисления параметров функции распределения частиц например математического ожидания и дисперсии, если закон распределения нормальный) по экспериментально снятой кривой растворения фактически является решением дифференциального уравнения и вполне посильна для современных управляющих вычислительныхмашин,Высокое быстродействие машинпозволяет рассчитывать параметры рас"пределения в темпе с управлениемпроцессом граиулирования. Дпя этогомогут быть использованы как специально встроенные в анализаторы грайсостава микропроцессорные вычислитель О ные устройства, так и управляющиевычислительные машины, если измерения проводятся в составе АСУ ТП.Способ осуществляется следующимобразом.15 Из потока удобрения отбираетсяпроба для анализа грансостава. Пробапомещается в определенный объемрастворителя определенной темпера"туры (например воды при комнатной 20 температуре . Растворитель перемешивается с постоянной скоростьюмешалкой, приводимой о движениеэлектрическим двигателем. Сразу жепосле помещения пробы в раствори тель начинается процесс растворения гранул и измерения электропроводности получаемого раствора спомощью кондуктометра. Выход кондуктометра подключен к вычислительному устройству, например микро"процессору которое преобразуетизмеренные значения в цифровойкод и записывает их для храненияв память. Измерения проводятся в дис кретные моменть времени с достаточно большой частотой. В период между моментами измерения вычислительное устройство выполняет первичнуюобработку информации ( сглаживание 40 погрешностей, исключение случайныхвыбросов) и следит за моментомокончания растворения, которыйхарактеризуется полным прекращени 1 ем изменения электропроводности и 45свидетельствует о том, что пробаполностью растворилась. После того, как зафиксирован мо"мент полного растворения пробы, вычислительное устройство пересчитыва ет замеренные в различные моментывремени и записанные в памяти значения электропроводностей раствора в безразмерные величины, т.е. приводит к безразмерной шкале измерения 0-1. Пересчет проводится путем деления каждого значения на максимальную величину электропровод- ности, т.е. на последнее замеренное значение. Такая процедура необхо 7 930076 8дима, хотя и не обязательна, для компенсации погрешности дозирования пробы или, если дозирование прово" дится насыпным методомт.е. по объему ), при котором возможны незначи- з тельные колебания веса пробы, связанные с колебаниями грансостава.Деление каждого значения, хранящегося в памяти, проводится на последнее измеренное значение электро ф проводности, поскольку оно получено при полном растворении пробы и поэтому максимально, а также зависит от веса пробы.После такого масштабирования то" 15 чек снятой кривой растворения вычислительное устройство рассчитывает параметры функции распределения.Следует отметить, что поскольку на растворение оказывает существен- щ ное влияние скорость перемешивания раствора и его температура, необходимо обеспечить стабильность этих факторов на заданном уровне или предусмотреть их измерение и последую- д щий учет в алгоритме вычисления грансостава.Вес пробы должен выбираться исходя из заданного количества растворителя и быть в 5-10 раз меньше максимального количества данного вещества, которое может быть растворено при заданной температуре в данном объеме растворителя, т,е. до получения насы- " щенного раствора.Технические решения изобретения находятся на стадии опытной проверки. Изобретение предполагается внедрить в составе АСУ ТП производства аммофоса на Самаркандском суперфосфатном заводе в 198 ч г.Ожидаемый годовой зкономический эффект от применения анализатора грансостава на одной технологической нитке производства аммофоса составит 60 тыс.руб,Формула изобретенияСпособ определения гранулометрического состава растворимого вещества, например гранулированного минерального удобрения, включающий в себя растворение анализируемой пробы и измерение физических свойств раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью сокращения времени анализа, анализируемую пробу растворяют, а изменение Физических свойств раствора контролируют с момента начала растворения пробы и по этим изменениям судят о гранулометрическом составе вещества,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Майзель О.А. и др. Автоматизация производства фосфора и фосфоросодержащих продуктов, М нХимия,1973, с. ЙО.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2767917/18-25;кл. С 01 И 15/02, 1979 (прототип).