DE760774C

DE760774C - Method for determining grain size by sedimentation

Info

Publication number: DE760774C
Application number: DES145758D
Authority: DE
Inventors: Martin Spoerel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-06-15
Filing date: 1941-06-15
Publication date: 1952-05-12

Description

Verfahren zur Korngrößenbestimmung durch Sedimentation Die üblichèn Kdrngroßenzbestimmungsverfahren erreichen ihr Ziel durch Siebung, Aufmessung, Schlämmung, Sedimentation oder Windsichtung. Ihre Hilfsmittel zur Auswartung sind: Gewichtsbestimmung, mechanische oder optische Aufmessung, Fallzeitmessung oder Dichtemessung der Schlämme.Method for determining grain size by sedimentation The usual ones Kdrn size determination methods achieve their goal through sieving, measuring, sludging, Sedimentation or air separation. Your tools for waiting are: weight determination, mechanical or optical measurement, fall time measurement or density measurement of the sludge.

Auf dem Gebiet der Sedimentation gibt es zwei Hauptgruppen: I. Unmittelbare Messung oder Wägung der nach bestimmten Zeiträumen abgesetzten Körnern, 2. mittelbare rechnerische oder graphische Ermittelung der Kornzusammensetzung auf Grund der Veränderung der mittleren Dichte der Suspension. There are two main groups in the field of sedimentation: I. Immediate Measurement or weighing of the grains deposited after certain periods of time, 2. indirect arithmetic or graphic determination of the grain composition based on the change the mean density of the suspension.

Bei den ersteren Verfahren unterscheidet man: a) Die Sedimentation des Schlämmgutes in einer reinen Flüssigkeiit unter Beobachtung der Fallzeit und die Wägung oder Aufmessung des Abgesetzten, b) die Sedilnentation der im Fallraum innig gemischten Suspension nach Fallzeit und die Wägung des Abgesetzten. c) die Sedimentation der Suspension und die Pipettierung nach Zeiträumen aus der Dispersion. A distinction is made between the former processes: a) Sedimentation of the slurry in a pure liquid while observing the fall time and weighing or measuring the sediment, b) sedimentation the intimately mixed suspension in the fall space according to the fall time and the weighing of the sediment. c) the sedimentation of the suspension and the pipetting after periods of time from the Dispersion.

Diese Verfahren erfassen von der Kornanalyse größtenteils nur den Kornbereich unterhalb des feinsten Normensiebes von 0,06 mm Maschenweite, da die Fallzeiten für gröbere Korngrößen in Sekundenfolge bei der Einzelabfangung des abgesetzten zur späteren Abwägung nicht schnell genug eingehalten werden können. Die Kornanlyse teilt sich daher im Bereich des Mehlsandes in Sieb- und Sclllälllmallalvse. For the most part, these methods only cover the grain analysis Grain range below the finest standard sieve of 0.06 mm mesh size, as the Fall times for coarser grain sizes in seconds with the individual interception of the deposited cannot be complied with quickly enough for later consideration. The corn analysis therefore divides in the area of the flour sand into sieve and Sclllälllmallalvse.

Die zusammengesetzten Analysen haben zwei Fehlerquellen. Ab Grobsand wird mit Ruudlocllsielj gesiebt. kleiner 0,06 mm setzt die Sedimentation mit genauer Korngrenzeneinhaltung ein, die Lücke wird durch die Maschensiebe erfaßft, Diese haben quadratische Löcher, die in der Diagonale die maschenweite um 41% überschreiten, d. h. das 0,1-mm-Sibe läßt theoretisch längliche Körner bis 0,141 mm passieren. Also wird bei der zusammengesetzten Analyse in der Auswertung für den Mehlsand nicht der genaue Kornbereich von 0,02 bis 0,1 mm, sondern voll 0.02 bis 0,141 mm verrechnet. The composite analyzes have two sources of error. From coarse sand is sieved with Ruudlocllsielj. less than 0.06 mm sets the sedimentation with more precise Grain boundary compliance, the gap is captured by the mesh sieve, this have square holes that diagonally exceed the mesh size by 41%, d. H. The 0.1 mm sibe theoretically allows elongated grains up to 0.141 mm to pass. So in the composite analysis in the evaluation for the flour sand is not the exact grain range from 0.02 to 0.1 mm, but fully offset from 0.02 to 0.141 mm.

Hier entsteht ein VErschiebungsfehler in der Kornzuteilung von etwa 50%. Ähnlich überschneiden sich die Korngruppen an der Rundlochsiebgrenze.Here there is a shift error in the grain allocation of approx 50%. The grain groups overlap similarly at the border of the round-hole sieve.

Beim Pipettierverfahren erfordert die Allswägung der Meßgläschen einen thermostatischen Raum, denn Kondenserscheinungen an den Wägegläschen können die erforderliche Wägegenauigkeit auf 0,0001 g fehlerhaft beeinflussen. Man schließt von 10 ccm Pipettefüllung auf 1000 ccm Gesamtschlämme, Genauigkeitsfehler verhundertfachen sich dadurch. Die hohen anforderungen an Zahl und Güte der Nebengeräte, die Temperaturbeobachtungen. Zeit und Arbeitsaufwand beschränken die Verfahren nur auf Institute und berufsmäßige Laboratorien. The pipetting process requires all weighing of the measuring glasses a thermostatic room, because condensation can appear on the weighing bottles incorrectly affect the required weighing accuracy to 0.0001 g. One closes from 10 ccm pipette filling to 1000 ccm total sludge, accuracy error hundredfold yourself thereby. The high demands on the number and quality of the secondary devices, the temperature monitoring. Time and effort limit the procedures only to institutes and professional Laboratories.

Ähnlich liegt die Umständlichkeit auch bei den Sedimentationsverfahren, die die mittelbare Bestimmung durch die Beobachtung der mittleren Dichte in der ruhigstehenden Dispersion durchführen. The inconvenience is similar with the sedimentation process, which the indirect determination by the observation of the mean density in the Perform static dispersion.

Bei den Aräometeerverfahren sind die Mängel: Die große Länge des tauchenden Aräometers veranlaßt störende Strömungserscheinungen über den größten Teil der sich nach KornUrößen siede runden Dispersion. Bei der Dichteprüfung der Mehlsanddispersion setzen sich auf dem langsam einpendelnden Aräometer zunehmend und ati flastend telchen ab. The flaws in the araeometar methods are: The great length of the submerged hydrometer causes disruptive flow phenomena over the largest Part of the round dispersion that boils according to grain size. During the leak test of the Flour sand dispersions are increasingly settling on the slowly leveling hydrometer and ati flastend telchen off.

Die Dichtemeßverfahren nach der Methode verschiedener kommunizierender Röhren erstreben einen ausreichenden Fallweg des Ablesemeniskus. Dies versanlaßt lange Fallrohre und lange Fallzeiten. Die damit zunehmende Koagulationsgefahr zwingt zu schwachen Konzentrationen der Suspension, die wiederum die Meniskusbewegung im Ableserohr einschränken. Fllzeiten bis 60 Stunden und mehr verlangen besondere Registriergeräte, automatische Temperaturregelung und fürdie auswertung vorgebildete Fachkräfte. The density measurement method according to the method of various communicating Tubes strive for a sufficient fall path of the reading meniscus. This leaves it behind long downpipes and long fall times. The increasing risk of coagulation compels too weak concentrations of the suspension, which in turn reduce the movement of the meniscus in the Restrict reading tube. Fill times of up to 60 hours and more require special recording devices, automatic temperature control and skilled workers trained for the evaluation.

Die Kornanaylse ist in vielen Geräten ein Experiment. Für die allgemeine Benutzung in der Prasis bedarf es einfacherer zeitsparender und übersichtlicherer Verfahren. The grain analysis is an experiment in many devices. For general Use in practice requires simpler, more time-saving and clearer information Procedure.

Sach der Erfindung wird die Korngrößenerkennung und -bestimmung durch Sedimeiitation durch Zusatz von Leitkorn zum Schlämmgut vereinfacht. Die Korngrößen-Lestimmung erfolgt durch das einfache Hilfsmittel des Leitkorns nur durch Schichtablesungen ohne besonderen Arbeitsaufwand mit Zwischenfallzeitbeobachtungen für die @inzelnen Korngruppen und ohne Kornklassengewichtsbestimmjungen. Die Mitwirkung des Leitkorns ermöglicht einen beschleunigten vorzeitigen Überblick über das sich entwickelnde Ergebnis schon während der Schlämmaualvse. The subject of the invention is the grain size recognition and determination Sedimentation simplified by adding lead grain to the slurry. The grain size determination takes place through the simple aid of the conductive grain only through layer readings without any special effort with incident time observations for the @individuals Grain groups and without grain class weight determinations. The contribution of the lead grain enables an accelerated, early overview of the developing Result already during the Schlämmaualvse.

Ein bekanntes Leitkornmischverfahren zur Korngräßenbestimmung von staubkörnigen Stoffen stellt die Korngröße nach inniger Mischung des Staubgutes in einem bestimmten Mischungsverhältnis mit einem gleichförmig gekörnten Stauh voll möglichst abweichen- -der Helligkeit oder Farbton durch Messung von Helligkeitsgraden oder Farbtonwerten im Vergleich zu Eichwerten fest, die an genau gleichfarbigen staubförmigen Stoffen vorher aufgestellt sind. A well-known guide grain mixing method for determining the grain size of dusty substances represent the grain size after intimate mixing of the dusty material in a certain mixing ratio with a uniformly grained jam full as different as possible - the brightness or hue by measuring degrees of brightness or hue values compared to calibration values that are based on exactly the same color dusty substances have been set up beforehand.

Dieses Mischverfahren zur Bestimmung der mittleren Korngrößen von Stauben und Nl ahlgütern beschränkt sich sinngemäß auf staubförmige, d. h. lufttrockene gemischtkörnige Stoffe von mittlerer Korngröße. This mixing method for the determination of the mean grain size of Dust and sewage are limited accordingly to dusty, i.e. H. air dry mixed-grain substances of medium grain size.

Feinste Korngrößen Haften im staubförmigen Zustand zum größten Teil fest an den niittleren und größeren Körnern an. besonders wenn der gemischtkörnige Stoff aus einem feuchten Zustand hervorgegangen ist (wie z. B. bei Erdböden und Naßmahlgütern). Es ist bekannt, daß diese nur durch eine Aufbereitung als schlämme gelöst werden können. Eine innige Mischung im staul>-förmigen Zustand ist für diese Stoffe also nicht mehr möglich. Aber auch größere Korngrößen können in solchen gemischtkörnigen Stoffgemischen mit der optischen Helligkeitsgradmessung nach Graureihen (nach Ostwald) nicht mehr eindeutig klar gemessen werden. Weiterhin benötigt man zur Auswertung des Mischverfahrens für staubförmige Stoffe eine Eichkurve von Vergleichshelligkeitsgradwerten an stets' gleichfarbigem Stoffgut. ein großes Gebiet der gemischtkörnigen Stoffe, z. B. Erdböden, besitzt keine Gleichfarbigkeit. Das genannte Korngrößenbestimmungsverfahren für staubförmige Stoffe beschränkt sich daher als Vergleichs-und Mischverfahren auf die Reihenuntersuchung von genau gleichfarbigen Stoffen bzw. Mahlgütern.The finest grain sizes mostly adhere in the powdery state firmly attached to the middle and larger grains. especially if the mixed grain Substance emerged from a damp state (such as in the case of soil and Wet millings). It is known that these can only be treated as sludge can be solved. An intimate mixture in the staul> -shaped state is for these substances are no longer possible. But larger grain sizes can also be used in such mixed-grain substance mixtures with the optical degree of brightness measurement according to gray series (according to Ostwald) can no longer be clearly measured. You still need to the results the mixing process for dusty substances Calibration curve of comparative brightness level values on always' same colored fabric. a wide range of mixed grain materials, e.g. B. Soils, has no uniformity of color. The mentioned grain size determination method for dusty substances is limited therefore as a comparison and mixing method on the screening of exactly the same color Substances or regrind.

Die Messung von Helligkeitsgrad- oder Farbtonwerten zur Vergleichsfeststellung benötigt ferner hochwertige optische Hilfsmittel, die nicht zu einer einfachen Korngrößenbestimmung außerhalb eines wissenschaftlichen Laboratoriums angewandt werden können. die praktische Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung gestaltet sich folgendermaßen: Dem in einem flüssigen Medium aufbereiteten Schlämmgut wird zur Erkennung seiner znteilmäßigen Zusammensetzung aus verschiedenen Kornklassen für den entmischenden Sedimentationsvorgang im Schlämm-oder Fallraum Leitkorn mit besonderen meßbaren physikalischen Eigenschaften in bestimmter Menge und Korngröße beigefügt. The measurement of degree of brightness or hue values for comparison purposes also requires high-quality optical aids that do not allow easy grain size determination can be used outside a scientific laboratory. the practical Implementation of the method according to the invention is as follows: Dem Sludge prepared in a liquid medium is used to identify its partial Composition of different grain classes for the segregating sedimentation process Conductive grain with special measurable physical properties in the slurry or fall space added in a certain amount and grain size.

Dieses Leitkorn kann aus Teilchen von annähernd in sich gleichem spezifischem Gewicht und gleicher Kornform bestehen; es muß für die Kennzeichnung der Kornklassenzugehörigkeit den sogenannten gleichen hydraulischen Radius für die bestimmt begrenzte Kornklassenkennzeichnung besitzen.This conductive grain can consist of particles of approximately the same specificity Consist of weight and grain shape; it must be used to identify the grain class the so-called same hydraulic radius for the specific, limited grain class identification own.

Bei dem Vorgang des Sedimentierens gruppiert sich das Leitkorn entsprechend seiner Größe in die sich gliedernden Korngrößen des zu untersuchenden Schlämmgutes ein und unterteilt durch seine kennzeichnenden Eigenschaften (z. B. Färbung) trennend oder erweiternd die sich gliedernden Korngrößen des Schlämmgutes. Besteht das Leitkorn aus mehreren auseinanderliegenden Kornklassen, die Kornklassenlücken zwischen sich freilassen, dann wird das Cchlämmgut bei seiner Gliederung während der Sedimentation meßbar (z. B. sichtbar) in Streifen unterteilt und im Gesamtbild klar nach Korngrößenklassen gekennzeichnet. During the process of sedimentation, the guide grain is grouped accordingly its size in the broken down grain sizes of the slurry to be examined one and divided by its characteristic properties (e.g. color) separating or expanding the structured grain sizes of the slurry. Passes the lead grain from several separated grain classes, the grain class gaps between them release, then the sludge is broken down during sedimentation measurable (e.g. visible) divided into strips and clearly according to grain size classes in the overall picture marked.

Zur Erläuterung sei folgendes Geispiel angeführt: Einem Schlämmgut (Lehmboden) bestehend aus Korngrößen von etwa 2 mm bis herab unter 0,01 mm ist vor der Sedimentation bei der Aufbereitung des Schlämmgutes Leitkorn (als Präparat) bestehend aus drei Kornklassen von je 1,0 ccm in schwarzer und roter Färbung beigemengt, und zwar 1,0 ccm der Kornklasse 0,5 bis 0,2 mm (feiner schwarzer Mittelsand), 1,0 ccm der Kornklasse 0,1 bis 0,05 mm (roter grober Mehlsand) und 1,0 ccm der Kornklasse 0,05 bis 0,02 mm (schwarzer feiner Mehlsand). The following example is given for explanation: A slurry (Loam soil) consisting of grain sizes from about 2 mm down to below 0.01 mm is present the sedimentation during the preparation of the sludge lead grain (as a preparation) consisting of three grain classes of 1.0 ccm each in black and red color added, namely 1.0 ccm of the grain class 0.5 to 0.2 mm (fine black medium sand), 1.0 ccm of the grain class 0.1 to 0.05 mm (red coarse flour sand) and 1.0 ccm of the grain class 0.05 to 0.02 mm (black fine flour sand).

Bei der Sedimentation gruppierten sich die drei leitkornklassen trennend als waagerechte Streifen zwischen die Kornklassen des Schlämmgutes ein. Nach Beendigung der Sedimentation war das abgelagerte Schlämmgut durch drei farbige Leitkornschichten in sieben Korngrößengrupp en' gegliedert. Soweit von einer Leitkornklasse gleichgroße Körner anteilmäßig im Schlämmgut vorhanden sind, erweitern sich die Leitkornstreifen im abgelagerten Sediment und gehen von der intensiven Förbung zur einschlägig matten Färbung durch den hellfarbenen Kornanteil des Schlämmgutes über. Also z. B. die Leitkornklasse 0,5 bis 0,2 mm ergibt mit dem Schlämmgut zusammen in der Absitzschicht statt des beigemengten Leitkornanteils von 1,0 ccm eine dunkelfarbige Schicht laut Skalenablesung von 0,k30 bis 2,45 ccm, das sind 2,15 ccm von dieser Kornklasse 0,5 bis 0,2 mm; abzüglich des zugesetzten 1 ccm Leitkorn sind im Schlämmgut somit 2,15 - 1,00 = I,I5 ccm als feiner Mittelsand anteilig im Schlämmgut vorhanden. During the sedimentation, the three conductive grain classes were grouped separately as horizontal stripes between the grain classes of the slurry. After completion the sedimentation was the deposited sludge through three colored conductive grain layers divided into seven grain size groups. So far from a lead grain class of the same size If grains are proportionally present in the slurry, the guide grain strips widen in the deposited sediment and go from the intensive coloring to the relevant matt Color due to the light-colored grain portion of the slurry. So z. B. the Conductive grain class 0.5 to 0.2 mm results in the sedimentation layer together with the sludge instead of the admixed conductive grain proportion of 1.0 ccm a dark-colored layer loudly Scale reading from 0.k30 to 2.45 ccm, that is 2.15 ccm from this grain class 0.5 up to 0.2 mm; minus the added 1 ccm of conductive grain, the sludge is thus 2.15 - 1.00 = 1, 15 ccm as fine medium sand proportionally present in the slurry.

Folfende wesentlichen Fortschritte der Korngrößenbestimmung durch Leitkornsedimentation gegenüber den üblichen Verfahren sind festzustellen. The following major advances in grain size determination Lead grain sedimentation compared to the usual methods can be determined.

Das Leitkorn zeigt durch seine Färbungen das Ergebnis selbsttätig an. The color of the lead grain shows the result automatically at.

Es bedarf keiner Vergleichswerte eines gleichfarbigen Schlämmgutes oder der Mith@lfe optischer Meßinstrumente. There is no need for comparison values for a slurry material of the same color or the aid of optical measuring instruments.

Es erübrigt sich auch jegliche Auswertungsarbeit durch Gewichtsermittlung der Kornklassen oder ihre Einzelbeobachtung nach Fallzeiten. There is also no need for any evaluation work by determining the weight the grain classes or their individual observation according to fall times.

Während des Sedimentierens kann an der Verteilung und Eingliederung der Leitkofnklassen die Entwicklung des Ergebnisses schon frühzeitig übersehen werden. During the sedimentation, the distribution and incorporation can take place of the Leitkofnklassen the development of the result can be overlooked at an early stage.

Für eine anschließende Kiesanalyse hat die Leitkornanalyse ihren Bereich bis zur Korngröß 2 mm, dem Beginn der Rundlochsiebe, so daß die Benutzung von Maschensieben mit quadratischen Löchern, die eine Überschreitung der Korngrenzen bringen können, fortfällt. The conductive grain analysis has its own for a subsequent gravel analysis Area up to the grain size 2 mm, the beginning of the round hole sieves, so that the use of mesh screens with square holes that exceed the grain boundaries can bring, does not apply.

Claims

PATENT CLAIM: Method for determining grain size by sedimentation and determination of the deposited proportions, characterized in that the sludge Adding lead grains for segregating sedimentation will that as a result of its specific falling speed or grain size, the dividing Grain classes of the sludge are grouped separating or limiting and measurably identifying.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art is The following publication was considered in the granting procedure: Deutsche Patent Sr. 577 896.