12. Основные способы определения дисперсного состава пыли.

Дисперсность-степень измельчения вещества. Под дисперсным составом понимают распределение частиц пыли по размерам. Он показывает из частиц какого размера состоит данная пыль, а так же масса или количество частиц соответствующего размера.

Кроме физ. и хим. св-в дисперсный состав определяет в значительной мере характер и условия распределения пыли в возд. среде. Мелкодисперсная пыль осаждается значительно медленнее, а особо мелкодисперсная пыль практически вовсе не осаждается. Выбор пылеулавливающего оборудования — решается главным образом на основании дисперсного состава пыли.

Применяют следующие основные методы определения дисперсного состава пыли:

ситовый анализ — разделение частиц на фракции путем последовательного просеивания навески пыли через лабораторные сита с отверстиями различных размеров;

седиментометрия — разделение навески пыли на фракции путем ее осаждения в жидкой или газообразной среде;

микроскопический анализ — рассмотрение пылевых частиц с помощью оптического или электронного микроскопа, определение формы частиц, их размера и количества по фракциям;

центробежная сепарация — разделение пыли на фракции с помощью центробежной силы в специальном аппарате.

Ситовый анализ применяют, как правило, для исследования грубой пыли, в которой масса частиц мельче 100 мкм составляет не более 10 %.

Пробу (навеску) пыли разделяют на фракции, последовательно просеивая ее через сита с отверстиями разного размера.

Под размером отверстий подразумевают длину стороны квадратной ячейки.

В нашей стране стандартизированы сита с отверстиями 40 мкм и более. При этом не представляется возможным определить дисперсный состав пыли в области мелких фракций, которые представляют наибольшую опасность. В мировой практике применяются сита с весьма малыми ячейками. Так, в Германии изготовляются сита с ячейками размером от 5 мкм.

Применяют ручной и механический просевы. Ручной просев обычно используют при исследовательской работе, а также для ответственных производственных анализов. Механический просев осуществляется с помощью специальных приборов

Р ис. 1. Механический ситовый анализатор модели 029М: 1 — крышка; 2 — набор сит; 3 — столик; 4 — эксцентриковый вал; 5 — станина прибора; 6 — электродвигатель; 7 — кулиса; 8 — винты; 9 — рычаг

Продолжительность анализа значительно сокращается. Обычно выполняют два анализа ситовым методом. Отклонение их результатов по каждой фракции не должно отличаться более, чем на 2 %.

Кроме сухого просева, который наиболее распространен, применяют также мокрый — для исследования влажной пыли, а также в тех случаях, когда пыль склонна к образованию конгломератов и сухой просев затруднен.

Седиментометрический метод. Этот метод основан на том, что продолжительность осаждения пылевых частиц в жидкой среде зависит от их размеров, выраженных через эквивалентный диаметр. Зная ее, можно расчетным путем определить эквивалентный диаметр частиц. Последовательное взвешивание осадка позволяет определить процентное содержание этих частиц в пробе пыли.

Метод микроскопирования. Этот метод, кроме определения размеров пылевых частиц, их количества, позволяет изучить Строение пылевых частиц, сделать микрофотографии пыли.

Для рассмотрения под оптическим микроскопом приготовляют препараты по методу осветления. Запыленный фильтр из материала ФПП-15 подвергают воздействию паров растворителя, например, ацетона. Материал фильтра расплавляется, образуя прозрачную пленку, и фиксирует частицы пыли. Метод непригоден Для приготовления препарата пылей, взаимодействующих с растворителем.

Препарат приготовляют также следующим способом: предметное стекло запыляют, а затем накрывают покровным стеклом.

Пылевые частицы измеряют с помощью окулярной микрометрической линейки микроскопа (рис. 2). Дисперсный состав пыли находят, измеряя частицы и определяя количество частиц каждой фракции. Метод микроскопии трудоемок; его применяют, в основном, при выполнении научных исследований. Для ряда видов пыли он является единственно возможным.

Рис. 2. Измерение величины с помощью окулярной микрометрической линейки: 1 — окулярная микрометрическая линейка; 2 — объектив-микрометр

Метод центробежной сепарации. Фракции отделяются последовательно от исследуемой навески под действием центробежной силы, которая в сотни раз больше силы тяжести, на использовании которой основан метод седиментометрии. Благодаря этому время выполнения анализа методом центробежной сепарации значительно сокращается.

Для анализа по данному методу применяют аппарат «Бако» (рис. 3). В вихревое поле, которое имеет траекторию плоской

Рис. 3 Схема центробежного сепаратора «Бако»:

1 — верхняя часть ротора

2 — нижняя часть ротора;

3 — выпрямитель воздушного потока; 4 — кольцевая щель; 5 — коллектор; 6 — подкладка; 7 — пылесборник; 8 — пыль (крупная фракция); 9 —рукоятка тормоза; 10 — борт ротора; 11 — крыльчатка вентилятора; 12 — камера сепарации; 13 — питающая воронка; 14 — винт заслонки; 15 — исследуемая пыль; 16— винт вибропитателя; 17— вибропитательспирали, вводят исследуемую пыль. Под действием центробежной пыли происходит разделение пыли на две фракции, затем отделяют следующую фракцию и т. д. Таким образом происходит разделение навески на восемь фракций. Аппарат не может быть применен для анализа слипающихся и волокнистых пылей, так как они забивают камеру разделения прибора, что нарушает его работу.

Фотоэлектрический метод. Пригоден для экспресс-анализа, фотоэлектрический прибор типа АЗ-5 изготовляется в системе радиоэлектронной промышленности. Прибор позволяет определять счетную концентрацию аэрозольных частиц в пределах от 1 до 300 тыс частиц в 1 л воздуха, а также дисперсный состав частиц в пределах 0,4—10 мкм.

Действие АЗ-5 основано на том, каждая аэрозольная частица в оптическом датчике генерирует электрический импульс. Амплитуда импульса пропорциональна размеру частиц.

Канал непрерывного измерения прибора имеет диапазоны (количества частиц на 1 л воздуха): 0 —- 1000 ; 0 — 3000 ; 0 — 10000; О — 100000 ; 0 — 300000.

Погрешность прибора при определении счетной концентрации частиц не превышает ± 20 %.

Прибор работает от сети переменного тока напряжением 220 ± 10 В .или от источника постоянного тока напряжением 12 В. Масса прибора до 8,5 кг.

Дисперсный состав пыли представляют в виде таблицы или графика.

В таблице дается распределение пыли по фракциям в процентах от общей массы. Пример приведен в табл. 2.1. Таблица 2.1.

Дисперсный состав пыли

Размер частиц на границах фракций, мкм	<1,5	1,5-2,5	2,5-5	5-7,5	7,5-10	ID-15	15-25	25-35	35-50	>50
Фракции, % от общей Массы частиц	2,19	3,73	7,89	13,16	15,45	21,13	18,63	6,06	5,1	6,66

Результаты определения дисперсного состава могут быть представлены в виде таблицы, в которой приведены проценты массы или числа частиц, с размерами меньше или больше заданного. Пример — табл. 2.2. Таблица 2.2.

Фракции пыли с частицами меньше или больше заданного размера

Размер частиц с/, мкм	1,5	2,5	4	7	10	15	25	50
Масса частиц больше d, %	97,81	94,08	86,19	70,74	49,61	30,98	17,82	6,66
Масса частиц меньше d, %	2,19	5,92	13,81	29,26	50,39	69,02	82,18	93,34

Академик А. Н. Колмогоров теоретически обосновал, что дисперсность пыли, образующейся при измельчении материала в течение достаточно длительного времени, подчиняется логарифмически нормальному закону распределения. Данное положение неоднократно подтверждено экспериментально.

График дисперсного состава пыли обычно выполняют в вероятностно-логарифмической системе координат. На оси абсцисс откладывают логарифмы диаметров частиц, на оси ординат — массу данной пыли соответствующего размера в процентах. Распределение массы пыли по диаметрам частиц выражается прямой или близкой к ней линией.

ГОСТ 12.2.043-80 подразделяет все пыли в зависимости от дисперсности на пять групп: I — наиболее крупнодисперсная пыль; II — крупнодисперсная пыль; III — среднедисперсная пыль; IV — мелкодисперсная пыль; V — наиболее мелкодисперсная пыль. Номограмма для определения группы дисперсности пыли показана на рис. 4