Способ определения влажности природного материала

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 240577 (21) 2488743/ 23-26с присоединением заявки йо(51)М, Кд,2 С 01 М 5/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель Всесаюэный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПРИРОДНОГО МАТЕРИАЛАИзобретение относится к области 1 горного дела, преимущественно связанной с разработкой угольных месторождений, 5Учитывая, что уголь является хорсшим сорбентом и в естественных условиях в той или иной степени заполнен влагой, находящейся в различных агрегатных состояниях, при решении вопросов, связанных с Разработкой методов прогноза и борьбы с внезапными выбросами угля и газа, горными ударами, самовозгоранием, необходи - мо учитывать не только абсолютные показатели влажности, но и разделять ее по видам связи,Известен способ определения величины физически связанной влаги, включающей в себя как прочно связанную, 2 О так и рыхло связанную капиллярную влагу в переходных порах, по величине максимальной гигроскопической влажности 1)Пробу горной породы помещают в 25 атмосферу с относительной влажностью воздуха 95-98 и выдерживают до установления равновесного состояния.Однако разделения физически связанной влаги на прочно связанную в виде полимолекулярных слоев и рыхло связанную - капиллярную в переходных порах не осуществляется.Известно устройство и способ определения влажности природного материала, в,частности почв, включающийвысушивание образца до постоянного веса, размещение его во влажной среде с последующим насыщением и измерением приращения массы образца, по величине которой определяют гигроскопическую влажность, т,е, конечное значение абсолютной влажности 2) .Цель изобретения - воэможность определения видов влаги в угле,Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу перед высушиванием образец дробят до крупности зерна 0,2-0,25 мм, по величине приращения массы на момент резкого затухания ее изменения определяют величину прочно связанной влаги, а величину влажности, соответствующей рыхло связанной влаге, определяют как разность между гигроскопической и прочно связанной влажностяьм,На фиг, 1 изображены иэотермы адсорбции для образцов угля 1 и 2 на фиг. 2 - изотермы адсорбции и десор748182 10,29 Время измели влаж-. чи ащ тноситель ое затуха ие скорос и прираще ия К, Ъ и яУ послеустаноки всикатдни,ч робы 31076 3117 9,001000 0,04 0,039 0,035 0034 0,017 1,4 13,0 35 1,376 0,206 3 013 17,00241079,00 8,5 0,00022 31 р 412. 0,24 31410 О, 24 31,41 0,24 10.2,3 70 ая 1 хар и десорб теризует ца, взятого из пласта 1, пугачевка и образ опасный по внезапным выбросам угля На фиг. 1отерму адсорб бции для образца 3; на фиг. 3 - гра-фик изменения влажности образца 1 втечение времени; на фиг, 4 - графикизменения влажности образца, раздробленного до крупности зерна менее0,25 мм до кусков размером 15-20 мм;на фиг. 5 - график изменения влажности образца, раздробленного до крупности зерна менее 0,25 мм до 5-7 мм,Способ осуществляется следующимобразом.Пробы угля массой около 10 г каждая набирают в специальные бюксы,полностью высушивают, например при105-110 оС, и после охлаждения ивзвешивания устанавливают в эксикатор, в котором поддерживается относительная влажность воздуха Р=95-98,Для создания такой воздушной средына дно зксикатора наливают 10-ныйраствор серной кислоты или другиерастворы насыщенных солей.Через определенные промежуткивремени (если неавтоматическая запись), например через каждый час,производят взвешивание проб угля ификсируют их массу. Определяют приращение массы ь п, скорость приращения Ч: а"и и относительное затуханиег- д Ъ ",скорости ориреиеиия 1 я:100.В начальный момент скорость приращения массы пробы угля практически постоянная. При затухании ее на 3050, т.е. при Н+,О,о,7)Ч по величине щ, соответствующей постоянной скорости, определяется влажность, соответствующую прочно связанной в виде моно- и полимолекулярныхслоев влаге 10 По величине стабилизировавшейсямассы пробы угля оценивают максимальную гигроскопическую влажность сопрГ имакс п -гп15 доВ свою очередь, величину влажности, соответствующую рыхло связаннойкапиллярной влаге, определяют какК макс полг г г 20 П р и м е р. В таблице приведенпример определения параметров М/гки % угля пласта Ь , Смоляниновский,разрабатываежй на глубине 1050 м(шахта им. Скочинского и/о Донецк уголь)Масса абсолютной сухойпробы угля в. бюксе, г 31,17Масса бюкса, г 20, 88Масса. абсолютной сухойпробы, ггаза (шахтаКомсомолец , п/о Артем- уголь) . Уголь сильно нарушенный, прочность на одноосное сжатие не более 13 кг/см.Кривая 2 - для образца иэ пласта. и , четвертый, угражаежй по горным 5 ударам (шахта М 25, п/о Воркутауголь), Прочность угля на одноосное сжатие 55-90 кг/см На фиг, 2 - кривая 3 для образца 1 из антрацитового пласта Ь, шахта Дружба п/о Донбассантрацит, Прочность угля на одноосное сжатие до 260 кг/смЗаштрихованная область на изотермах адсорбции и десорбции характеризует область капиллярной конденсации . Соответствующие уровни влажностей.М" и %на фиг, 1 отмечены пунктйром,Проведен анализ кинетики сорбции углем этих же пластов, раздробленным до зерна крупности (см, фиг, 3-5) . Было выявлено, что в зависимости от типа угля, его нарушенности и прочности кинетика сорбции существенно изменяется. Для сильно нарушенного угля пласта Пугачевка (см, фиг, 3) независимо от крупности зерна (на фиг, 3 и 5 крупность зерна отмечена цифрами) до зерна менее 0,25 мм ЗО и до кусочков размером 10-15 мм)сорбция вла и пробой угля (приращение влажности) практически не зависит от крупности зерна.Проведенное сопоставление резуль татов экспериментального определения видов влаги с помощью адсорбционноструктурного метода (см.фиг,1 и 2) и результатов по кинетике сорбции пробой угля, раздробленного до эер О на менее 0,25 мм, показало, чтовлажность различных типов угля (от нарушенных до самых прочных), соответствующая прочно связанной влаге в виде моно- и полимолекулярных слоев (9/ " ), соответствует прямолинейному участкукинетической сорбции 1 (для наглядности и простоты даны примеры непрерывных зависимостей изменения, представленных в виде графиков 1,Предлагаемый способ дает возможность существенно упростить и ускорить в 8-10 раз. по сравнению с известными методами определение влаги в угле и определять виды влаги в угле.Формула изобретенияСпособ определения влажности природного материала, включающий высушивание образца до постоянного веса,размещение его во влажной среде споследующим насыщением и измерениемприращения массы образца, по величине которой определяют гигроскопическую влажность, отли ч ающ и й -с я тем, что, с целью возможностиопределени я видов влаги в угле, перед высушиванием образец дробят докрупности зерна 0,2-0,25 мм, по величине приращения массы на момент резвкого затухания ее изменения определяют величину прочно связанной влаги,а величину влажности, соответствующейрыхло связанной влаге, определяют какразность между гигроскопической ипрочно св яэ анной влажностями,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ломтадзе В, Д. Методы лабораторных исследований фи э и ко-ме хани чес ки хсвойств горных пород.Недра , 1972,с, 121-122,2. Авторское свидетельство СССРУ 96997, кл, С 01 Ы 5/02, 1954,Ю Ч бд ФжЯ ставитель О, Чернух хред М Петко орректор МРедактор Е. Я ик дпис лиал ППППатент , г, Ужгород, ул, Проектная,Заказ 4223/28 ЦНИИПИ по д 113035Ти ударстве ам иэобрет Москва, Ж