Контрольная на тему Контрольная работа 120405-06

СОДЕРЖАНИЕ


1. Вода в горных массах 3
2. Условия протекания процессов сушки 4
3. Тепло- и массообмен при сушке горной массы 6
4. Уравнения тепло- и массообмена при сушке горной массы 7
5. Поверхностное подсушивание кусков горной массы 11
Выводы 14
Список используемой литературы 15

1. ВОДА В ГОРНЫХ МАССАХ

СУШКА (анг. mineral drying) – процесс обезвоживания материала путём испарения влаги.
Это широко распространённый, хотя и вспомогательный процесс, при обогащении твёрдых полезных ископаемых. Сушка – последняя стадия обезвоживания (как правило, после сгущения и фильтрации) твёрдых материалов. Она предшествует их фракционированию, транспортировке горючих газов по трубопроводам [1].
Сушка также осуществляется, когда потребители ограничивают содержание влаги в твёрдом материале, чтобы исключить транспортировку балласта, смерзаемость в зимнее время при перевозках и хранении и др. Применяется сушка, и как подготовительная операция, при сухих методах обогащения (например, электростатическом и пневматическом).
Энергетические затраты на сушку горной массы зависят от типа воды в ней и энергии связи. С позиции сушки горной массы содержащуюся в ней воду разделяют на химически связную (вода, входящая в узлы кристаллической решётки минералов), внутреннюю (физически связная вода, содержащаяся в микропорах агрегатных кусков горной массы), поверхностную (физически связная вода на поверхности агрегатных кусков горной массы) и гравитационную (стекающую под действием сил гравитации).
Энергия связи воды с твёрдой поверхностью кусков горной массы зависит от типа связи. Энергия связи Ес (работа, затраченная на отрыв одного моля воды от твёрдой поверхности):
Ес = -(F = -R(T(ln(Pп/Pн)= -R(T(ln(, (18.1)
где (F – изменение свободной энергии системы, Дж/моль; R – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль(К); Т – абсолютная температура, К; Рп и Рн – давление пара соответственно при данном и полном насыщении, Па; ( – относительная влажность воздуха.
В зависимости от природы связи и её абсолютной величины различают химические, физико-химические и физико-механические связи воды с поверхностью кусков горной массы.
Химически связная вода – это та, которая входит в кристаллическую решётку минералов. Химически связная вода удерживается в узлах кристаллической решётки ионными и молекулярными связями и при естественной сушке не удаляется. Её количество в минералах может быть изменено только в результате химической реакции или же при нагреве свыше 150…200°С. Энергия связи этого типа воды составляет 500…700 Дж/моль [2].
Адсорбированная и осмотическая влага, удерживаемая на поверхности минералов молекулярными силами, относится к воде с физико-химической связью и представляет собой плёнку толщиной не более одного микрона на поверхности кусков горной массы. У этого типа воды плотность и вязкость соответственно в 1,5 и 9 раз больше, а теплопроводность и поверхностное натяжение соответственно в 2 и 3 раза меньше, чем у обычной воды. При толщине плёнки физико-химической влаги больше 0,1 мкм она оказывает расклинивающее действие в микропорах и микротрещинах.
Теплота смачивания водой с физико-химической связью, отнесённая к 1 кг воды, характеризуется постоянной величиной, равной 335,2 Дж/кг.
Физико-механической связью с горной массой удерживается капиллярная вода и вода смачивания. Этот тип связи оценивается коэффициентом поверхностного натяжения и капиллярным давлением.
В зависимости от склонности минералов к смачиванию жид костью они делятся на гидрофобные и гидрофильные. Количественной мерой склонности к смачиванию является косинус краевого угла смачивания (:


где (32, (32 и (32 – коэффициенты поверхностного натяжения на границах соответственно газжидкость, твёрдое тело-газ, твёрдое тело-жидкость при наличии третьей фазы, Н/м.
Краевой угол смачивания изменяется от 0 до 180. Если краевой угол смачивания мал, то такие минералы относятся к гидрофильным, а если большой – к гидрофобным. Например, каменные угли и бурые угли марки БЗ являются гидрофобными, а бурые угли марок Б1 и Б2 – гидрофильными.
Вода, удерживаемая в горной массе силами физико-механической свя