21.02.2021

Испытания для определения спекаемости и коксуемости углей


Спекаемость и коксуемость углей характеризуется пластометрическими показателями — толщиной пластического слоя у и пластометрической усадкой х, которые определяются при коксовании пробы угля в пластометрическом аппарате. Метод определения этих показателей основан на свойстве спекающихся углей размягчаться при нагревании без доступа воздуха и в интервале температур 350—470° переходить в пластическое состояние. При дальнейшем, повышении температуры происходит отвердевание спекшейся массы и образуется кокс.

В системе международной классификации углей спекаемость характеризуется индексом Рога или индексом вспучивания королька. Коксуемость углей характеризуется дилатометрическими показателями по Одибер-Арну или типом кокса по Грей-Кингу.

Определение пластометрических показателей каменных углей (по ГОСТ 1186—48)


Для определения пластометрических показателей применяют пластометрический аппарат (рис. 9).
Испытания для определения спекаемости и коксуемости углей

Стенки стакана пластометрического аппарата выстилают полоской фильтровальной бумаги и на дно кладут асбестовый кружок, затем загружают в стакан навеску угля в 100 г, измельченного до 0—1,5 мм. На уголь накладывают асбестовый кружок и устанавливают на нем штемпель. Стакан помещают в верхний кирпич, соединяют штемпель с рычагом и подвешивают к рычагу груз. К концу рычага прикрепляют перо, касающееся вращающегося барабана с часовым механизмом, обернутого миллиметровой бумагой. Стакан с углем нагревают при помощи электродов (или криптола), помещенных в нижнем кирпиче, равномерно повышая температуру нагрева. Уголь постепенно, слой за слоем снизу вверх, размягчается, переходит в пластическое состояние и превращается в полукокс. В интервале температур 350—650° определяют при помощи пластометра толщину пластического слоя у, замеряя верхний и нижний его уровни.

Когда температура достигнет 250°, включают барабан, предварительно прочертив на миллиметровой бумаге «нулевую линию». Ход изменения объема угля автоматически вычерчивается в виде объемной кривой (рис. 10).

Конечное снижение объемной кривой относительно нулевой линии (мм) принимают за величину усадки х.

Под объемной кривой наносят данные замеров пластического слоя и строят по ним кривые уровней слоя. За толщину пластического слоя у принимают максимальное расстояние по вертикали между кривыми верхнего и нижнего уровней слоя.

Расхождения в результатах определений не должны превышать: при у менее 20 мм — 1 мм; при у более 20 мм — 2 мм; расхождения по пластометрической усадке не должны превышать 3 мм.

Определение спекаемости углей по методу Рога


Навески аналитической пробы угля 1 г (крупность частиц < 0,2 мм) и отощающей добавки 5 г помещают в тигель, перемешивают, накладывают сверху груз весом 110—115 Г и прессуют под давлением 6 кГ, затем закрывают тигель и нагревают в течение 15 мин. в муфельной печи при температуре 850°.

Вынув тигель из печи, охлаждают образовавшийся кокс и отсевают от него частицы < 1 мм, затем производят трехкратное (по 5 мин.) истирание его в барабане, отсевая каждый раз от кокса частицы < 1 мм и взвешивая надрешетный продукт. Барабан (рис. 11) внутренним диаметром 200 мм вращается со скоростью 50±2 об/мин. К внутренним стенкам барабана приварены две симметрично расположенные полосы шириной 30 мм для подъема и сбрасывания материала.

Индекс Рога вычисляют по формуле

где Q — вес всего кокса, полученного в тигле, г;

а — вес частиц кокса размером больше 1 мм до начала истирания в барабане, г;

b — то же, после первого периода истирания, г;

с — то же, после второго периода истирания, г;

d — то же, после третьего периода истирания, г.

В качестве отощающей добавки к испытуемому углю применяют антрацит с зольностью 4% и выходом летучих от 5 до 6,5% (на сухую беззольную массу); крупность частиц антрацита — 0,3—0,4 мм. Можно также применять и другие угли с кодовым номером 100А (по международной классификации), если результаты определения индекса Рога при применении такого угля находятся в пределах установленных допусков.

Расхождение в результатах параллельных определений индекса Рога не должно превышать 3 единиц. За окончательный результат принимают средний арифметический показатель всех определений.

Определение индекса вспучивания королька


Навеску аналитической пробы угля нагревают в закрытом тигле до полного прекращения выделения летучих веществ (но не менее 2,5 мин.) при конечной температуре нагрева 820±5°. Образовавшийся коксовый королек сравнивают со стандартными контурами корольков (рис. 12). Номер контура, соответствующий контуру образовавшегося королька, принимают за индекс вспучивания.

Испытание угля повторяют до получения пяти образцов королька. За окончательный индекс вспучивания королька принимают среднее арифметическое число номеров контура с точностью до 0,5 единицы.

Если остаток угля в тигле не спекся, то индекс вспучивания принимают равным 0. В случае образования прочного, но не вспученного королька его помещают на гладкую поверхность и на него осторожно кладут груз весом 500 г. При разрушении королька индекс вспучивания принимают равным 0,5. Если королек выдерживает груз или распадается на два или три прочных куска, то индекс вспучивания королька принимают равным 1.

Определение коксуемости углей дилатометрическим методом Одибер-Арну


Из аналитической пробы угля изготовляют путем прессования угольные палочки диаметром 6 мм и длиной ~ 60 мм. Палочку помешают в узкую калиброванную трубку — дилатометр, вставляют в нее стальной стержень (поршень) и нагревают в электрической печи, повышая температуру нагрева на 3° в минуту в интервале 340—500°. Во время нагревания периодически отмечают перемещение поршня, происходящее вследствие изменения длины угольной палочки под влиянием температуры, выражая это перемещение в процентах от первоначальной длины палочки. Нагрев прекращают через 5 мин. после максимального удлинения палочки. По данным наблюдений вычерчивают дилатометрическую кривую (рис. 13) зависимости длины угольной палочки от температуры, где изменению температуры на 10° по горизонтальной оси соответствует изменение длины палочки на 5% по вертикальной оси.

Если после сжатия угольной палочки в дилатометрической трубке поршень не возвращается в свое первоначальное положение, то степень расширения палочки подсчитывают по разности между конечным и первоначальным (нулевым) уровнями поршня. В этом случае расширение палочки считается отрицательным.

Определение коксуемости углей по типу кокса методом Грей-Кинга


Навеску 20 г аналитической пробы угля помещают в кварцевую трубку (реторту), один конец которой запаян, а другой закрыт резиновой пробкой с отводной трубкой, соединяемой с приемником для смолы. На трубку надвигают трубчатую электрическую печь, нагретую до температуры 325°. Температуру печи постепенно со скоростью нагрева 5° в минуту повышают до 600°. При этой температуре трубку выдерживают в печи в течение 15 мин. Образующиеся газообразные продукты коксования сжигают при выходе их из приемника. По окончании испытания и охлаждении трубки из нее извлекают твердый остаток — кокс. Внешний вид его сравнивают со стандартными образцами (рис. 14), устанавливая тип полученного кокса по наиболее сходному с ним образцу.

При определении коксуемости сильно вспучивающихся углей к ним добавляют минимальное количество электродного угля, необходимое для получения прочного твердого кокса такого же объема, что и у первоначальной смеси.

Тип кокса устанавливают по количеству добавленного электродного угля.

Буквами от А до G обозначают типы кокса, получаемого из различных по качеству углей — от неспекающихся до углей, образующих твердый прочный кокс, имеющий объем исходного угля. Тип кокса из углей с большой степенью вспучивания обозначается буквами G1, G2, G3 и т. д. Первые два типа относятся к коксу, образовавшемуся из углей без примеси электродного угля. Типы кокса, обозначаемые буквами G3, G4 и т. д., образуются из смесей исходного угля с электродным углем. Индекс у буквы G показывает, сколько частей электродного угля было добавлено в 20 г испытуемой смеси.





Яндекс.Метрика