Винахід відноситься до визначення різновиду легкоплавких глин і може бути використано в геолого-розвідувального виробництві та гірничо-добувної промисловості, а також в тих галузях, які використовують глини. Винаходом вирішується завдання експресного визначення якості легкоплавких глин. Спосіб здійснюють термічною обробкою зразків шляхом поміщення їх в зону подовженого окисного полум'я на 15-30 с, а за зміненим фізичному стану зразків судять про тип природної сировини. Технічний результат - спрощення способу, можливість визначення природних різновидів глин експрес-методом, що робить його придатним для використання в лабораторних і польових умовах. 5 табл.
Винахід відноситься до визначення різновиду легкоплавких глин і може бути використано в геолого-розвідувального виробництві та гірничо-добувної промисловості, а також в тих галузях, які використовують глини.
В даний час виділяють дві основні природні (технологічні) різновиди глин: спучуються і не спучуються при нагріванні, які в силу відмінності технічних і технологічних властивостей мають різні сфери застосування.
У природних умовах ці різновиди глин розрізнити практично неможливо, особливо якщо вони мають однаковий колір.
Відомий спосіб визначення природних різновидів глин шляхом визначення хімічного складу (Г.С.Бурлаков. Основи технології кераміки і штучних пористих заповнювачів, 1972).
До причин, що перешкоджає досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомого способу, відноситься те, що за хімічним складом глиниста сировина розподілити на спучує і не спучується без термічної обробки важко (табл.1), а також потрібна спеціальна підготовка зразків для аналізу, спеціальне стандартне обладнання, великі витрати часу, а також неможливість визначення різновидів глин в польових умовах (табл.1).
Відомий спосіб випробування глинистих порід з визначенням вспучіваемості (Р.Л.Шустер. Керамзитові глинисті породи Казахстану. Алма-Ата, 1972, с.13-19).
Гранули, відформовані з глин, обпалюють в лабораторних печах при температурі випалу 1050-1250 ° С. Вспучіваемость глини визначається по об'ємній масі одержуваного продукту. При об'ємній масі готового продукту не більше 0,95 г / см3 глини рекомендуються для заводських умов. Недоліком даного способу є те, що випалу передує підготовка зразків, яка полягає у визначенні оптимальної вологості і температури випалу гранул і неможливість використання його в польових умовах.
Відомо визначення мінералого-технологічної різновиди глинистого сировини для оцінки його якості та прогнозу вспучіваемості (Глина для виробництва керамзитових гравію, щебеню і піску. ТУ 21-0284739-12-90, Самара, 1991, с.39-52). Визначення грунтується на способах адсорбционного люмінесцентного аналізу (АЛК-2), статичної влагоемкости (СВ) і месбауерівських Ягр-спектроскопії, захищених авторськими свідоцтвами СРСР №1349497. Спосіб визначення обмінної ємності глин, №1353101. Спосіб оцінки якості глин, №1665798. Спосіб оцінки якості глин. Віднесення сировини до мінералого-технологічної різновиди та прогноз вспучіваемості глин виробляють за величиною обмінної ємності (ОО) з урахуванням змісту монтморіллонітових компонента (МК). Обидві величини повинні бути близькими. Далі, згідно з таблицею, наведеною в ТУ "Критерії діагностики і класифікації глинистого сировини ...", розраховується сумарний оціночний бал як результат складання позитивних балів за даними методів, наведених в авторських свідоцтвах, і негативних балів в залежності від змісту і форми входження в глину кальциту, який є критерієм оцінки якості досліджуваного сировини.
До причин, що перешкоджає досягненню зазначеного нижче технічного результату при використанні відомого способу, відноситься те, що хоча цей метод визначення різновидів глин є експресним і може бути застосований як в стаціонарних, так і в польових умовах і дає хороші результати при обробці великих партій, але вимагає від 10 до 30 днів для проведення випробувань, а також необхідне спеціальне лабораторне технологічне обладнання і хім. реактиви. При цьому збіжність результатів з результатами технологічних випробувань на вспучіваемость не перевищує 50%.
Відомий спосіб оцінки здатності глинистого сировини спучуватися при нагріванні в інтервалі температур від 1050 до 1250 ° С, який взятий за прототип (Г.С. Бурлаков. Основи технології кераміки і штучних пористих заповнювачів. - М .: Вища школа, с. 332- 333).
Здатність глин до здуття визначається коефіцієнтом спучування
де V1 - об'єм абсолютно сухого сирцю; V 2 - об'єм готового продукту.
При Кв> 4,5 хороша вспучіваемость; Кв <2,5 - слабка вспучіваемость.
При Кв = 2,5-4,5 - середня вспучіваемость.
Недоліком даного способу є те, що цей спосіб потребує спеціального стаціонарного обладнання, підготовки зразків і неможливість використання його в польових умовах.
Винаходом вирішується завдання експресного визначення якості легкоплавких глин, що полегшить роботу на різних стадіях геолого-розвідувальних робіт.
Технічний результат - експресному та спрощення способу визначення природних різновидів глин, що робить його придатним в лабораторних і польових умовах.
Для досягнення зазначеного технічного результату в пропонованому способі, що включає відбір проб сировини, термііческую обробку і дослідження зразків глин, термічну обробку проводять шляхом поміщення зразка в зону подовженого окисного полум'я, одержуваного шляхом пропускання повітря через полум'я автономного джерела протягом 15-30 сек, а по зміненим фізичному стану зразків судять про тип легкоплавких глин.
Відмінними і суттєвими ознаками заявляється способу є термічна обробка зразків в подовженому окислювальному полум'я автономного переносного джерела полум'я, що формується паяльної трубкою протягом 15-30 сек, і зв'язок зміни фізичного стану зразків після нагріву з певним типом глин.
Спучуються глини в тонких відколах плавляться і одночасно спучуються (стають пенообразной в місці плавлення), а невспучівающіеся глини плавляться без спучування.
Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук по патентних і науково-технічним джерел інформації і виявлення джерел, що містять відомості про аналоги заявленого винаходу, дозволив встановити, що заявник не виявив джерело, що характеризується ознаками, тотожними істотним ознаками заявленого винаходу. Отже, заявлений винахід відповідає умові "новизна".
З рівня техніки, визначеного заявником, не виявлено вплив передбачаються відмінними і суттєвими ознаками винаходу перетворень для досягнення технічного результату, таким чином заявлений винахід відповідає умові "винахідницький рівень".
Пропонований винахід є промислово придатним, так як відповідає таким умовам:
- заявляється спосіб призначений для використання в геолого-розвідувальної та гірничо-добувної промисловостях;
- заявляється спосіб в тому вигляді, як він охарактеризований у формулі винаходу, може бути здійснений за допомогою засобів і методів, описаних в прикладі, представленому в описі заявки;
- заявляється спосіб забезпечує досягнення вбачається заявником технічного результату, а саме: забезпечення експресності, спрощення способу при визначенні природних різновидів глин в стаціонарних та польових умовах.
Сутність заявляється технічного рішення грунтується на наступному. Відбирають з відомих родовищ глин, для яких належність до спучується різновиди встановлена традиційними способами відповідно до ТУ 21-0284739-12-90 "Сировина глиниста для виробництва керамзитового гравію, щебеню і піску" (1991), а до невспучівающіеся різновиди по ОСТ 21- 78-88 "Глина (гірська порода) для виробництва керамічних цегли і каменів" (1991), і відчувають їх по рекомендованому способу. Відібрані зразки піддають термічній обробці шляхом поміщення їх в зону подовженого окисного полум'я, одержуваного шляхом пропускання повітря через полум'я автономного джерела, формованого паяльної трубкою протягом 15-30 сек. У цих умовах зразки глин плавляться, при цьому для кожної природної різновиди глини є типовою структура оплавленої частини. Так що спучується глина характеризується спіненої (спученої) оплавленої частиною, а невспучівающіеся глина характеризується неспінені (щільною) оплавленої частиною. По виду структури оплавленої частини при нагріванні і визначається різновид досліджуваних глин.
Приклади здійснення винаходу
Глини, що використовуються в заявляється винахід:
- глина спучується Апастовского родовища Республіки Татарстан;
- глина невспучівающіеся Акташського родовища Республіки Татарстан.
Від кожного різновиду глин відбирають аналітичні зразки (спеціальної підготовки і певної маси не потрібно).
Зразок глини захоплюють пінцетом і мають у своєму розпорядженні для нагріву в кінець подовженого окисного полум'я, одержуваного шляхом подачі повітря за допомогою паяльної трубки на полум'я (через полум'я) парафінової господарської свічки, протягом 15-30 сек до оплавлення в тонкому сколе. Потім нагрів припиняють, зразок охолоджують до кімнатної температури і фіксують структуру оплавленої частини глини. Результати експериментів наведені в табл. 2.
Для визначення оптимального часу нагріву були проведені додаткові експерименти.
При зменшенні часу нагріву до 10 сек оплавлення глин не відбувається, в результаті чого встановити різновид глин не представляється можливим.
При пропонованому часу нагріву до 15-30 сек глини добре плавляться, при цьому пенообразная (вспученная) структура оплавленої частини (застиглої скоринки) властива для спучується глини, а щільна (плоска) структура оплавленої частини (застиглої скоринки) характерна для невспучівающіеся глини.
При збільшенні часу нагріву до 35 сек глини плавляться. Спучується глини характеризуються спіненої (спученої) оплавленої частиною, а невспучівающіеся глини характеризуються щільною (невспученной) оплавленої частиною.
Аналіз даних табл. 2 показує, що найбільш надійне і істотна відмінність між спучуються і невспучівающіеся глинами отримано в разі нагрівання їх в віддаленому окислювальному полум'я протягом 15-30 сек.
Зменшення часу нагрівання не дає можливості отримати розплав глин, а подальше збільшення часу нагрівання стає недоцільним, бо не приводить до розширення інформації про структуру оплавлених частин (застиглих кірочок) цих глин.
Достовірність і надійність визначення природних різновидів глин підтверджується термічним способом випробування глин на вспучіваемость із застосуванням муфельній електропечі і за методикою ТУ 21-0284739-12-90 "Сировина глиниста для виробництва керамзитового гравію, щебеню і піску", Самара, 1991, с. 11 (табл.3).
Для визначення можливості застосування рекомендованого способу визначення природних різновидів глин були проведені додаткові експерименти. Були використані спучується глина Тарн-Варського родовища РТ і невспучівающіеся глина Мамадишского родовища РТ. Результати випробувань наведені в табл. 4, 5.
Пропонований спосіб визначення природних різновидів легкоплавких глин в порівнянні з прототипом має ряд переваг:
1. Скорочення часу на проведенні аналізу (забезпечення експресності).
2. Спрощення технології проведення аналізу, так як аналіз не вимагає спеціальної підготовки проби глини (подрібнення глини, виготовлення пластичної маси з сировини, формування заготовок циліндричної або кубічної форми, сушку, термічну обробку за двоступінчастим принципом нагрівання і т.д., і скорочується застосування апаратури для проведення аналізу.
3. Забезпечує доступність способу широко впроваджувати на практиці.
Пропонований винахід є промислово придатним, так як задовольняє таким умовам:
- заявляється спосіб визначення природних різновидів легкоплавких глин призначений для використання в промисловості, а саме в геолого-розвідувального виробництві та гірничо-добувної промисловості при поділі природних різновидів глин на спучуються і невспучівающіеся;
- для заявляється способу визначення природних різновидів легкоплавких глин, в тому вигляді як він охарактеризований в викладеної формулі винаходу, підтверджена можливість відмінності природних різновидів глин за допомогою описаних у заявці прикладів.
Отже, заявляється винахід відповідає умові "промислова придатність".
Використання винаходу забезпечує можливість швидкого і надійного способу виділення серед глин їх різновидів: спучуються, придатних для виробництва теплоізоляційних матеріалів, і невспучівающіеся, придатних для виробництва стінових матеріалів, що особливо важливо при веденні польових робіт в процесі геологічного картування, пошуках і оцінці родовищ глин, а також при оперативному плануванні відпрацювання тих чи інших ділянок родовищ глин.
формула винаходу
Спосіб визначення природних різновидів легкоплавких глин, що включає відбір проб сировини, термічну обробку та дослідження зразків глин, що відрізняється тим, що термічну обробку проводять шляхом поміщення зразка глини на 15-30 с в зону подовженого полум'я, одержуваного шляхом пропускання повітря через полум'я автономного джерела, після чого за структурою охолодженої оплавленої частини тонкого відколу зразка судять про вспучіваемості глини, пенообразная структура відноситься до спучує, щільна плоска - до невспучівающіеся глинам.