粒狀礦

土壤包括固態、液態、氣態三相。其中固態物質中包含各種顆粒狀的礦物質。實驗室常用烘乾法測量其含水量。

基本介紹

• 中文名：粒狀礦
• 外文名：Granular ore
• 運用領域：土木工程
• 測量方法：烘乾法

概念

土壤是陸地上能夠生長植物的疏鬆表層，是岩石的風化物(成土母質)在生物、氣候等因素的綜合作用下形成的。土壤中的固態物質常由顆粒狀的礦物質，有機物和土壤生物構成。烘乾法是試驗室常用的一種測量粉粒狀礦物質的方法。

土壤

土壤是陸地上能夠生長植物的疏鬆表層，是岩石的風化物（成土母質）在生物、氣候等因素的綜合作用下形成的。土壤包含固態、液態和氣態三相物質（圖1），電即由礦物質、有機質、水分（土壤溶液）、空氣（土壤空氣）及土壤生物等共同組成，具有不斷供給植物生長發育所必須的水、肥、氣、熱的能力。

圖1

固相物質

由顆粒狀的礦物質（含原生礦物和次生礦物）、有機物質（動植物殘體及其衍生物、分泌物）和土壤生物（活的動物和微生物）組成。礦物質一般占上壤質量的95%以上，構成土壤的基本骨架。有機質占土壤質量1%~5%，通常被吸附於礦物質表面，形成有機-無機複合體，是土壤物質的精華。生物是土壤的分解者，起著活化土壤物質並釋放有效養分的作用。

液相物質

外界水分進入土壤，以水膜形態被保持於礦物顆粒的表面和較小的空隙中成土壤水。實際上它不是純水，而是溶有多種物質成分的稀薄溶液。

氣相物質

大氣進入上壤被保持於土壤的大空隙中形成土壤空氣，其成分與人氣基本相似，但氧比大氣中的少，二氧化碳比大氣的多，水汽經常處於近飽和狀態，在一定條件下，有害氣體(CH₄、H₂、H₂S)含量高於大氣。

自然上壤是自然成土因素（母質、氣候、生物、地形、時間等）的綜合作用所形成，尚未受社會生產活動影響的各類土壤類型的總稱。自然土壤的特點是生長自然植被，只具有自然肥力，主要分布在原始森林、天然草原、荒漠和沼澤等地區。農業土壤（也稱耕作土壤）是在自然土壤的基礎上，經過社會生產活動（耕作、施肥、灌溉、土壤改良等）和自然因素的綜合作用而形成的，是適合農作物生長的土壤。土壤的形成從開始就與生物的活動密不可分，土壤中生活著多種多樣的生物，如細菌、真菌、放線菌、藻類、原生動物、輪蟲、渦蟲、紐蟲、線蟲、蚯蚓、軟體動物利多種節肢動物的幼蟲、蛹或成蟲等。土壤生物的種類和數量通常是很大的。其中，以微生物的種類最多，估計已知菌種的50%以上生活於土壤中；蚯蚓約有1800種；土壤中的線蟲有幾千種，節肢動物種類更多，昆蟲有98%以上種類或多或少與土壤有聯繫。（圖2）

土壤是牛物和非生物環境的一個極為複雜的複合體，土壤的概念總是包括生活在上壤里的大量生物，而土壤生物的活動促進了土壤的形成和發展。

圖2

測量方法

烘乾法是在實驗室里測量粉粒狀物料濕度的經典方法，但它的烘乾時間長，常需半小時以上。本文提出一種線上自動測量粉粒狀礦物濕度的新方法一快速烘乾法，以及根據該法製造的新的水分含量分析儀。

快速烘乾法是在烘乾時用被測物料所能允許的最高溫度進行烘乾，我們把這個溫度定義為極限烘乾溫度。在這個溫度下烘乾僅僅除去水分；如果組分也被除去，它必須是非常少，不準影響測量的精度。物料的極限烘千溫度決定於物料各組分的性質，可由實驗確定。

物料極限烘乾溫度的確定

物料的極限烘乾溫度可通過極限烘千溫度測量裝置(自製，包括微機、印表機、監視器、溫度控制電路、電子天平、電阻爐、料盒、熱電偶等)並由下面三個實驗確定。

1)乾暢料升溫失重曲線。將100g左右濕物料置於105°C的烘千爐中徹底烘千。然後使爐溫隨時聞勻速升高，例每分鐘升5°C，同時計算機開始計時和自動繪製失重曲線，找出物料失重0.1%時的溫度t₁。，失重0.2%時的溫度t₂，以下類推。我們可暫定失重為0.4%時的溫度t₄為極限烘乾溫度。

2)含水量最大的濕物料在極限烘乾溫度為t₄時的烘乾曲線。含水量最大是指生產上物料的最大可能含水量，一般在10%左右。從烘乾曲線上可以找到烘乾所對應的時間。(此後物料重量不再變或變得相當慢)，例如為t₁。t₁值一般為一到二分鐘或幾分鐘。

3)乾物料在極限烘乾溫度下的失重曲線。將乾物料放入爐溫為極限烘乾溫度(t₄)的烘乾爐中，計算機開始計時，並自動繪製失重曲線，檢驗在此溫度下，在烘乾時間內物料組分損失是否超差。如超差，需將極限烘乾溫度降低，再重複上述實驗，直到獲得滿意的結果。

快速烘乾式水分儀

基於快速烘乾法製成的粉粒狀物料水分儀由自動取樣裝置、檢測裝置、電氣線路及微型機4部分組成。由取樣器從生產流程的物料傳送皮帶上將物料取出，並拋到試樣傳送皮帶上，再由試樣傳送皮帶送到檢測裝置的試樣料盒裡。然後由傳送鏈條將料盒送到電子天平上方進行稱重。此重量為濕試樣物料重量，將其數據送給微機。稱重結束後，由傳送鏈條將試樣料盒送入烘乾爐，在該物料的極限烘乾溫度下快速烘乾。然後，由傳送鏈條將料盒

拖到電子天平上方對千物料進行稱重。千物料的重量信號送入微機。計算機根據乾、濕物料重量算出物料的水分含量進行顯示和列印。自動取樣和檢測裝置的動作都由計算機通過電氣線路進行控制。

對燒結混合料，其極限烘乾溫度為500°C，烘乾時間為90s，測量範圍0～10%(含水量)，精度士0．19(對100g物料中含水量的絕對誤差)。測量滯後時間140s，間歇測量周期5min。

變質岩

(1)片麻狀構造。

岩石主要由條帶狀分布的長石、石英等粒狀礦物組成，以及一定數量的斷續定向排列的片狀或柱狀礦物。顆粒粗大，片理不規則，外表有深淺色澤相同的斷續狀條帶，是片麻岩特有的構造。

(2)片狀構造。

岩石中大量片狀礦物(如雲母、綠泥石、滑石、石墨等)平行排列所形成的薄層狀構造，是各種片岩所具有的特徵構造。

(3)千枚狀構造。

岩石中的鱗片狀礦物成定向排列，顆粒細密，片理薄，片理面具有較強的絲絹光澤，是千枚岩的特有構造。

(4)板狀構造。

岩石中由顯微片狀礦物平行排列形成的具有平行板狀劈理的構造。岩石沿板理極易劈成薄板狀，板面微具光澤，是板岩的特有構造。

(5)塊狀構造。

岩石中礦物顆粒緻密、堅硬。定向排列，大理石和石英岩具有此種構造。它與岩漿岩的塊狀構造相似，但又不完全一樣。