Способ определения спекаемости углей и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1663013 А 10 В 57/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР 4 Й 1 1 113 суь ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВ(71) Донецкий политехнический институт иВосточный научно-исследовательский углехимический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 929690, кл. С 10 В 57/00, 1982,ГОСТ 14056-77. Устройстводля ускоренного определения дилатометрических показателей. 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКАЕМОТИ УГЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ7) Изобретение относится к коксохимии, и озволяет повысить точность определения пекаемости угля за счет проведения прочностных испытаний нелетучего остатка после окончания перехода пластической массы угля в нелетучий осадок и до начала процесса трещинообразования в нелетучем остатке, а также сократить время, необходимое для определения спекаемости угля. Матрица выполнена в форме двух усеченных конусов, меньшие основания которых совпадают с плоскостью раздела матрицы на части 3 и 4, а большее основание одного из конусов нижней части матрицы 4 совпадает с дном матрицы, При этом часть матрицы, имеющая дно, снабжена с 1 едствами 11 крепления в корпусе прибора, а часть матрицы, не имеющая дна, установлена с возможностью перемещения в продольном направлении и соединена с силоизмерителем. Соотношения диаметров оснований усеченных конусов и уклон внутренней стенки матрицы обеспечивают одновременность прохождения всей загрузки различных стадий термохимических превращений. 2 с.п.ф-лы, 3 табл., 3 ил,ю5 10 15 20 30 40 45 50 55 Изобретение относится к области коксохимии, в частности, к способам испытания углей для коксования.Цель изобретения - повышение точности определения спекаемости углей,На фиг. 1 представлено устройство для определения спекаемости углей, общий вид; на фиг. 2 - разрез устройства по матрице; на фиг. 3 - зависимость прочности нелетучего остатка от времени для углей разных марок.Устройство для осуществления способа определения спекаемости углей (фиг, 1 и 2) включает печь 1 с гнездами 2 для помещения матриц с углем, разъемную матрицу в виде стакана с продольной осью, расположенной вертикально, с разьемом, перпендикулярным продольной оси и делящим матрицу на две части - верхнюю 3 и нижнюю 4, держатель матрицы 5, фиксатор 6,Нижняя часть матрицы 4 имеет дно 7 с отверстием, закрытым пробкой 8 и выступ 9, а в верхней части матрицы 3 жестко закреплены штыри 10. Внутренняя полость матрицы выполнена в виде двух усеченных конусов, меньшие основания которых совпадают с плоскостью раздела матрицы на части 3 и 4, большее основание конуса нижней части матрицы 4 совпадает с дном матрицы, отношение большего диаметра конуса к диаметру меньшего основания составляет 1:10, уклон внутренней стенки матрицы 1:20. С держателем матрицы жестко связано средство 11 для крепления нижней части матрицы 4 в корпусе прибора. Кроме того, устройство содержит уравновешенные с помощью противовесов 12 штемпели 13, связанные с датчиками 14, преобразующими положение штемпелей в пропорциональный электрический сигнал, вилку 15, закрепленную на шарнире 16 с жестко прикрепленной к ней гайкой 17, винт 18 с маховиком 19, тензодатчик 20, посредством стойки 21 соединенный с опорной плитой 22,П р и ме р, Части 3 и 4 матрицы помещают в держатель матрицы 5 и нижнюю часть 4 фиксируют средством 11 для крепления путем заведения за него выступ 9, Отверстие в дне 7 нижней части матрицы 4 закрывают пробкой 8. Навеску испытуемого угла марки Г 6 массой 2,00,1 г засыпают в матрицу при помощи воронки и уплотняют под прессом при давлении 218 МПа. Нагревают печь 1 прибора до 470 С. По достижении заданной температуры испытания в гнезде печи 2 опускают матрицу с испытуемыми пробами вместе с держателем 5 таким образом, чтобы штыри 10 приходили в зацепление с вилкой 15 и закрепляют держатель матрицы фиксатором 6, После опускания матриц наповерхность угольных брикетов устанавливают штемпели 13, уравновешенные с помощью противовесов 12, и соединенные сдатчиками 14 для записи вспучивания.В процессе испытаний вследствие вспучивания угля обьем его увеличивается,штемпель 13 поднимается, и приборы длязаписи вспучивания записывают кривую динамики вспучивания угля в пластическомсостоянии, Когда вспучивание заканчивается, прибор вычеркивает прямую линию, После этого момента через 1 - 3 мин для тогочтобы дать возможность всему пластическому слою перейти в твердое состояние, проводят прочностное испытание королька.Вращая маховик 19 винта 18, к гайке 17и жестко соединенному с ней концу вилки15 прикладывается усилие, направленноевниз. Так как вилка закреплена на шарнире16, то другой конец вилки 15 стремится переместить штыри 10, а вместе с ними и верхнюю часть матрицы 3 вверх. Нижняя частьматрицы не имеет возможности перемещаться в вертикальном направлении, таккак она упирается выступом 9 в средство 11для крепления. На образовавшийся нелетучий осадок накладывается растягивэющееусилие, Так как нелетучий остаток являетсяединственным препятствием для перемещения верхней части матрицы относительно нижней, он воспринимает всюрастягивающую нагрузку. Форма внутренней поверхности матрицы препятствуетпроскальзыванию нелетучего остатка, Навинт 18 действует сила, пропорциональнаясиле, действующей на нелетучий остаток,Она измеряется тензодатчиком 20 посредством стойки 21, соединенным с опорнойплитой 22, Максимальная сила, зарегистрированная тензодатчиком 20, соответствуетразрушению нелетучего остатка. По величине небольших усилий, приложенных к частям нелетучего остатка и площади сеченияматрицы, судят о прочности исследуемогонелетучего остатка,Прочность нелетучего остатка являетсяхарактеристикой спекаемости угля, Отверстие в дне 7, закрытое пробкой 8, используется для удаления нелетучего остатка изматрицы после окончания испытаний,Наибольшее зарегистрированное тензодатчиком усилие равняется Е = 54.Отношение плеч вилки, закрепленнойна шарнире, 1:25.Сила, приложенная к верхней части матрицы, Е 2 = Е 1 1,25 = 54,0 1,25 = 67 Н,Вес верхней части матрицы Ез = 20 Н.Сила, приложенная к нелетучему остатку в момент разрушения, 1663013Р 4= Е 2 - Рз=-67 - 20 =47 Н,Площадь сечения, по которой разорвался нелетучий остатоклб 3 14 10 9 г- 79 мм4 4 5Прочность нелетучего остаткао= - ==5,9 Н/ммЕ 4 47,0Я 79После испытаний данной пробы кассетуизвлекают, производят ее разборку и удаление разрушенного твердого остатка из верхней и нижней части матрицы иподготавливают матрицу к следующемуопыту.В зависимости от технологическойгруппы углей испытания проводят при следующих температурах: угли марок Г, Ж, К ишихты - при 470 С, марки ОС - при 650 С,марки Т - при 800 С.В табл. 1 представлены данные по прочности нелетучего твердого остатка в зависимости от времени после окончаниявспучивания.Данные табл, 1, а также зависимости,представленные на фиг. 3, показывают чтомомент максимальной прочности нелетучего остатка достигается вскоре после завершения процесса вспучивания (через 1 - 3мин). За зто время вся пластическая массаугля переходит в нелетучий остаток, а процесс трещинообразования еще не успеваетначаться, Для всех испытуемых углей и шихтэтот промежуток времени является наиболее характерным и показательным с точкизрения максимальной прочности и однородности структуры испытуемой пробы.В табл. 2 представлены данные сравнения показателей прочности кокса по М 25 иМ 10 и показания спекаемости шихты попредлагаемому способу,Как видно из табл. 2, прочность нелетучего остатка измеренная согласно предлагаемому способу, лучше коррелирует споказателем М 10, характеризующим истираемость кокса, чем с показателем М 25, характеризующим прочность кускового кокса,хотя и с последним показателем имеетсянесомненная связь, Это обуславливаетсябольшой зависимостью показателя М 25 отусловий коксования.50В табл, 3 приведены данные по определению спекаемости угля по предлагаемомуи известному способам.Большие по величине значения прочности нелетучего остатка и соответственноменьшие величины среднеквадратического отклонения согласно предлагаемому способу свидетельствуют о лучшем приближении измеренной величины к максимальной достигнутой прочности образца, т,е, о большей точности предлагаемого метода по сравнению с известным,Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами определения спекаемости возможность составлять более качественные шихты для коксования, и тем самым повысить качество получаемого кокса,Кроме того, тэк кэк испытание проводится без охлаждения нелетучего остатка, существенно снижается время определения спекаемости угля (до 20 - 30 мин). что приводит к повышению производительности труда персонала лаборатории.Формула изобретения1, Способ определения спекаемости углей, включающий загрузку угля в матрицу, уплотнение угля, нагревание до температуры спекания и испытания образовавшегося нелетучего остатка путем приложения нагрузок к образцу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, определяют момент завершения вспучивания и испытание механической прочности проводят через 1 - 3 мин после завершения процесса вспучивэния,2, Устройство для определения спекаемости углей, включающее термастат с гнездами для матриц в виде стакана с внутренней полостью для испытуемых образцов угля, держатели матриц, уравновешенные с помощью грузов штемпели. связанные со средствами для фиксации показателей перемещения штампелей при вспучивании угольной загрузки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, устройство снабжено силоизмерителем, матрица выполнена с разъемом, перпенди куля рн ым и родол ьной оси, полость матрицы выполнена в виде двух усеченных конусов, примыкающих друг к другу в месте разьема меньшими основаниями, большее основание одного из конусов совпадает с дном матрицы, часть матрицы, имеющая дно, снабжена средствами крепления в корпусе прибора, а часть матрицы, не имеющая дна, установлена с возможностью перемещения в продольном направлении и соединена с силоизмерителем,комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 роиэводственно-издатель Заказ 2237 Тираж 346 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаядписное и открытиям при ГКНТ СС