Потеря массы при прокаливании формовочных песков

Массовая доля сульфидной серы в кварцевых формовочных песках не должна превышать 0,05% (определяют при геологической разведке новых месторождений).

Формовочные пески не должны иметь посторонних включений: агломератов кварцитов и кварцевых песчаников, остатков растительных слоев, угля, торфа, известняка.

3.3.1. Определение глинистых частиц
формовочных песков

Метод основан на отделении глинистых частиц от песчаной основы с учетом массовой доли органических включений в кварцевых песках (ГОСТ 29234.1–91).

В основу процесса отмучивания положен закон скорости падения зерен в жидкой среде. Согласно закону Стока эта скорость определяется из уравнения

,

где g – ускорение силы тяжести;

d – диаметр падающей частицы;

– плотность зерен кварца и жидкости;

– вязкость жидкой среды (для воды при 20°С = 1·10^-3 Н·с/м²).

От партии песка отбирают пробы и подготавливают по
ГОСТ 29234.0.–91. Испытания проводят параллельно на двух пробах. От каждой пробы песка отбирают две навески, массой по 50 г каждая. Первую навеску помещают в кварцевую чашу и высушивают при температуре 105–110°С, затем помещают в эксикатор для охлаждения. Вторую навеску помещают в сосуд, приливают 475 см³ воды и 25 см³ раствора пирофосфата натрия (10 г/дм³). Сосуд плотно закрывают пробкой, устанавливают на лабораторную мешалку и взбалтывают в течение 1 ч. После этого сосуд снимают с мешалки, открывают пробку, тщательно смывают водой глину с пробки в сосуд. Смесь количественно переносят в стакан аппарата для автоматического отделения глинистых частиц и проводят испытания по инструкции к данному аппарату. При отделении глинистых частиц вручную смесь доливают водой до метки на высоте сосуда 150 мм, перемешивают палочкой и дают отстояться в течение 10 мин. Сливают воду до уровня 12 мм от поверхности осадка с помощью U-образной трубки (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема удаления глинистых частиц

Операцию отмучивания повторяют два раза. При образовании хлопьев в верхнем слое смеси их удаляют. Для этого конец U-об­раз­ной трубки помещают в верхней части слоя хлопьев и осторожно удаляют их в слив.

Сосуд в третий раз доливают водой до того же уровня, смесь
перемешивают палочкой и дают отстояться 5 мин. Затем вновь сливают воду. Отмучивание повторяют до тех пор, пока вода в сосуде
после 5-минутного отстаивания не станет прозрачной. Осадок из
сосуда количественно переносят в кварцевую чашу, отстаивают
в течение 5 мин, воду сливают, осадок высушивают при темпера-
туре 105–110°С, затем помещают в эксикатор для охлаждения. Далее обе навески переносят в муфельную печь и прокаливают при температуре 1000°С в течение 1 ч, затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Остаточную массу первой навески (X ₁) в процентах вычисляют по формуле

,

где m – масса навески смеси, г;

m ₁– масса чашечки с навеской до прокаливания, г;

m ₂ – масса чашечки с навеской после прокаливания, г.

Остаточную массу второй навески (X ₂) в процентах вычисляют по формуле

,

где m – масса навески смеси, г;

m ₁– масса смеси после удаления глинистых частиц и прокаливания, г.

Массовую долю глинистых частиц (X) в процентах вычисляют по формуле

X = (X ₁ – X ₂),

где Х ₁– остаточная масса первой навески, %;

Х ₂ – остаточная масса второй навески, %.

Расхождение между результатами параллельных определений не должно превышать 10%. Если расхождение превышает 10%, испытание повторяют. За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех испытаний.

3.3.2. Определение среднего размера зерна
и коэффициента однородности

Средний размер зерна и коэффициент однородности рассчитывают по данным гранулометрического состава (ГОСТ 29234.3–91). Метод определения гранулометрического состава основан на определении количественного распределения частиц по крупности рассевом на ситах.

Навеску песка после определения в ней массовой доли глинистых частиц по ГОСТ 29234.1 помещают в верхнее сито комплекта, в котором сита расположены в нисходящем порядке (размер сторон ячейки сит в мм: 2,5; 1,6; 1,0; 0,63; 0,4; 0,315; 0,2; 0,16; 0,1; 0,063; 0,05).

Рассев ведут в течение 15 мин, после чего прибор выключают, снимают сита, остатки песка раздельно с каждого сита количественно переносят на глянцевую бумагу (при этом сито тщательно очищают мягкой кистью) и взвешивают.

Испытание проводят на двух навесках.

Массовую долю остатка песка на сите (Х) в процентах вычисляют по формуле

,

где m ₁– масса остатка на сите, г;

m – масса исходной навески, г.

Допускаемое расхождение между результатами двух параллельных определений не должно превышать 10%. Если результаты испытания отличаются от среднего арифметического более чем на 10%, то определение повторяют один раз.

За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех определений.

Для определения среднего размера зерна и коэффициента однородности строят интегральную кривую распределения частиц по размерам, для чего по оси абсцисс откладывают в логарифмическом масштабе размер сторон ячеек сита в свету, а по оси ординат в линейном масштабе – количество частиц меньше данного размера в

Рис. 3.2. Интегральная кривая по размерам частиц

Средний размер зерна (D _ср) соответствует размеру сторон ячеек сита, через которое проходит 50% песчаной основы.

Для определения коэффициента однородности (О) по интегральной кривой находят процентное содержание частиц размером меньше 4/3 D _ср и 2/3 D _ср. Коэффициент однородности равен разности этих значений.

Пример заполнения таблицы с результатами для определения среднего размера зерна и коэффициента однородности приведен в табл. 3.13.

Таблица 3.13