Способ определения спекаемости углей и угольных шихт

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 01 И 33/22 4 С 10 В 57 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН повысить точность определения спмости углей и угольных шихт. Измченный уголь или угольную шихтущают в фарфоровый стакан, нагревв муфельной печи до 825-850 С стной стержень с вмонтированной втермопарой. Нагретый стержень ввв угодь вертикально центральнойстакана, выдерживают 0,5-1,0 минизвлекают из угля. Прикоксовавшитвердый остаток отделяют от стерножом в тарированную чашку, охли взвешивают. Вес прикоксовавшегтвердого остатка характеризует скаемость углей и угольных шихт.8 табл. Бюл. В 28 й политех ческий инЛенинав и М,И.Мак088.8)и др, Лабо им торныископае 126.прак мых(54) УГ Е Харьков, Х СПОСОБ ОПР Л Й И УГОЛЬНЫХ 57) Изобретени имии, в частно ания углей и у уемых при кокс относится и к способ коксо м испы ольных шихт, испольвании, и позволяет 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Скляр М.Г.тикум по хими поме ают альнего одят осии йся жня аждаю ося пе326602 11Изобретение относится к коксохимии, в частности к способам испытания углей для коксования, и может быть использовано на коксохимических заводах.Цель изобретения - повышение точности определения спекаемости углей и угольных шихт.П р и м е р 1, Уголь крупностью менее 3 мм помещают в фарфоровый стакан диаметром 5 см, высотой 10 см до метки, соответствующей объему 90 см, и в него вводят вертикально по центральной оси стакана нагретый в муфельной печи до 825-820 С стальной стержень диаметром 8 мм с вмонтированной в него термопарой на глубину 50 ьм. Стержень вьдерживают в угле 1 мин, извлекают из угля и прикоксовавшийся твердый остаток отделяют от стержня ножом в тарированную чашку, охлаждают и взвешивают. Результатом опыта является среднее арифметическое двух определений массы прикоксовавшегося твердого остатка. Относительная ошибка в параллельных опытах составляет не более 47. величины показателя массы прикоксовавшегосятвердого остатка, Если разница междурезультатами параллельных опытов более 47, то определение необходимоповторить,Проводили определение спекаемостидонецких углей разной степени метаморфизма, характеристики которыхпредставлена в табл.1,На основании испытания более 28параллельных проб углей и угольныхшихт было установлено, что расхождения между параллельными пробами непревысило 4 отн, 7 Способ же прототип имеет относительную ошибку в параллельных определениях 10-15 отн.7(5-6 ед,).Таким образом, предлагаемый способ характеризуется более высокойточностью, чем способ-прототип, чтодает возможность осуществить болеетонкую дифференциацию углей.В табл, 2 представлены результатыиспытаний углей предлагаемым способомпрн разной температуре вводимого вуголь металлического стержня.Из данных табл, 2 видно, что весприкоксовавшегося твердого остаткас увеличением температуры нагреваот 550 до 860 С возрастает для всехисль,гапных углей, Дифференциация же углей по спекаемости наблюдаетсяв интервале температур нагрева стержня 825-250 С (хорошо спекающиеся угли марок Ж и К имеют в этой областитемператур повышенное значение весаприкоксовавшегося твердого остатка,а плохо спекающие угли марок Г и ОСхарактеризуются пониженным значениемвеса прикоксовавшегося твердого остатка), На основании этого принятатемпература нагрева стержня при введении в уголь 825-850 С.Проводили исследование падениятемпературы с момента погружениястержня для различных углей для обос, -,.нования времени выдержки 0,5-1 мин.Результаты представлены в табл.3,Из данных табл. 3 видно, что ужечерез 30 с температура стержня снижается ниже температуры образованияполукокса (550"С) для всех углей,поэтому вьдержка более 1 мин практически не увеличивает вес прикоксовав 25 шегося твердого остатка, В связи сэтим принято время вьдержки нагретого стержня в угле в пределах 0,5 -мин,В табл. 4 приведено сопоставлениеспекаемости углей, определенных известным методом Рога (ГОСТ 93 18-79).Из данных табл, 4 видно. что способом-прототипом плох:Ференцируются хорошо спекающиеся угли марокЖ и К (1 к - индекс Рога для них ра 35вен 69 и 67, что находится в пределах ошибки опыта - 5 ед,). Предлагаемым способом эти же угли различаютсясущественно - 1,6662 и 1,5392 соот 40 ветственно, разница составляет 0,13,т,е. при ошибке опыта 0,04 в этомдиапазоне может бьть продифференцировано 3-4 класса углей разной спекаевмости еТаким образом, предлагаемый способимеет преимущество перед известнымспособом в более четкой дифференциации углей,П р и м е р 2. Проводили предла-гаемым способом исследования угольныхшихт разного состава. Шихты приготавливали таким образом, чтобы при изменении содержания одного компонентана 207, содержание других менялось55пропорционально их отношению в эталонной шихта, Таким образом, можновыявить влияние на спекаемость, угольной шихты изменение содержания одногокакого-либо компонента, 1326602Состав приготовленных из углей(характеристика их дана в табл,1)угольных шихт приведен в табл, 5,Измельченную до содержания классакрупностью Хмм 1007 угольную шихту помещают в фарфоровый стакан дометки, соответствующей объему 90 смэ,и в него вводят металлический стержень с вмонтированной в него термопарой, нагретый до разной начальной температуры, выдерживают 1 мин, прикоксовавшийся твердый остаток отделяюти взвешивают,Результаты опытов приведены втабл. 6.Из данных табл. 6 видно, что дифференциация шихт по спекаемости на-.блюдается при температуре вводимогостержня 825-850 С, В этом интервалетемператур наблюдается соответствие 45 показателя веса прикоксовавшегосятвердого остатка изменению доли хорошо или слабоспекающихся углей. Так,например, при температуре стержня 25о825 С увеличение доли слабоспекающегося угля марки Г с 35 до 557 (вариант 1 и 2) вес прикоксовавшегосятвердого остатка уменьшается с 2,1828до 1,6923 г; при увеличении доли хо- ЗОрошо спекающегося угля марки Ж с 1 Одо ЗОБ (вариант 4 и 3) вес прикоксовавшегося твердого остатка закономерно увеличивается с 1,8643 до 2,0175 ги т.д. Таким образом, чем выше доляхорошо спекающихся углей в шихте,тем выше показатель веса прикоксовавшегося твердого остатка, что даетвоэможность дифференцировать шихтыпо спекаемости,40В табл. 7 приведено сопоставлениепоказателя веса прикоксовавшегосятвердого остатка предлагаемым способом при температуре стержня 825 Сс показателем индекса Рога (ТЮ,определенным по ГОСТ 9318-70.Сопоставление данных табл. 7 показывает, что метод Рога недостаточнодифференцирует угольные шихты. Приувеличении доли слабоспекающегося угля марки Г с 35 до 55 Е индекс Рогапрактически не изменяется (60 и58 ед. - в пределах ошибки опыта),Аналогично и в вариантах 3 и 4 расхождение в индексе Рога всего 3 ед.,55что не обеспечивает достоверностьдифференциации шихт, Для вариантов 5и 6 вообще наблюдается обратная тенленция - при увеличении доли хорошо спекающегося коксового угля с 10до 307, показатель индекса Рога даженесколько снизился (с 62 до 60 ед;).В то же время вес прикоксовавшегосяматериала, определенного предлагаемым способом, коррелируется в соответствии с ухудшением или улучшениемспекаемости шихты при изменении долиплохо или хорошо спекающегося компонента. Так, например, увеличениедоли плохо спекающегося угля марки 7с 35 до 552 (варианты 1 и 2) приводитсоответственно к уменьшению показателя веса прикоксовавшегося материала с 2, 1828 до 1,6923 г; увеличениедоли хорошо спекающегося угля марки Кс 10 до ЗОБ (варианты 5 и 6) закономерно увеличивает показатель весаприкоксовавшегося материала с 1,8248ро 1,9485 ги т.д. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с методом Гога позволяет более точно дифференцировать спекаемость угольных шихт.Эффективность предлагаемого способа подтверждается и приведенными в табл. 7 данными по прочности кокса, полученного при коксовании угольных шихт в печи с загрузкой 200 кг, Иэ данных табл, 7 следует, что при увеличении доли слабоспекающихся углей в шихте получается кокс с худшими прочностными характеристиками (показатель дробимости М понижается, а показатель истираемости Мщ повы-. шается), что находится в соответствии с изменением показателя веса прикоксовавшегося твердого остатка, Так, например, при увеличении в шихте доли угля марки К с 10 до 307. (варианты 5 и 6) величина показателя М(дробимость кокса) увеличивается с 85,1 до 88,9 Е, а величина показателя Мр (истираемость кокса) снижается с 7,9 до 7,22, что закономерно соответствует увеличению показателя веса прикоксовавшегося твердого остатка с 1,8248 до 1,9485 г по предлагаемому способу, По методу Рога получается наоборот: величина индекса Рога (К 1) при увеличении содержания угля марки К в шихте даже несколько понизилась (с 62 до 60 ед,), что не дает возможность достаточного дифференцирования угольных шихт по спекаемости с целью их характеристики как сырья для коксования.5 13Сопоставительный параметры метода Рога и предлагаемого способа представлены в табл. 8. 26602 сования, охлаждение и взвешивание образовавшегося твердого остатка, о тл и ч а ю щ и, й с я тем, что, с целью повышения точности определения, пробу нагревают путем помещенияо в нее нагретого до 825-850 С стального стержня, выдерживают его 0,5- 1,0 мин и отделяют от стержня прикок совавшийся твердый остаток. Формула изобретения Способ определения спекаемостиуглей и угольных шихт, включающийнагревание пробы до температуры кокТаблица 1 Маркаугля ехнический анализ Показатели пластометрии Проба угля Зольность Усадка,Толщинапластичеслажностьабочая,% на сухую массу, % кого слоя, м ОктябрьскаяЦОФ 36,70 28 7,10 3,1 ДуванскаяЦОФ 7,06 29,73 23 12 Криворожская ЦОФ 12 20,54 7,33 2,4 Колосниковская ЦОФ 13,99 20 6,94 ОСОпределяют по ГОСТ 1186-69. Т а б л и ц а 2 арка угля Вес прикоксовавшегося твердого остатка, г, при начальной темпеоратуре нагрева стержня, С 50 800 82 700 0,8448 0,9806 1,7020 665 0,218 964 356 0,44 2227 0,962 71 312. 480 420 380 420 370 470 580 Т а б л и ц а 4 Спекаемость (вес прикоксовавшегося твердого остатка) по предлагаемому способу (температура стержня 825 С),г Маркаугля Спекаемость1 К по известномуспособу 54 6941 ОС Содержание марок угля, 7ГжкПримечание Вариантугольныхшихт ОС 20 20 Эталон 25 35 55 14 14 Сравнивается с шихтой 1 посодержанию угля марки Г 17 18,5 18,5 30 33 Г 825 Ж 825 К825 ОС 825 1,2439 1,6662 1,5392 0,6929 Таблица 51326602 1 О Продолжение табл.5 Вариант Содержание марок угля, 7 Примечание 24 42 10 24 Сравнивается с шихтой 3марки по содержанию марки Ж 39,5 28 10 22,5 30,6 21,9 17,5 Сравнивается с шихтой 5 посодержанию угля марки К 30,6 21,9 17,5 30 28 39,5 22,5 10 Сравнивается с шихтой 7па содержанию угля марки ОС ТаблицабТВес прикоксовавшегося материла, г, при разной температуре вводимого в шихту стержня, С 850 550 700 750 800 825 835 1 (Г) 0,0900 0,7365 0,8609 1,5236 2,1828 2,3070 2 (Г) 0,1344 0,7340 3 (Ж) 0,1501 1,0288 1, 1303 1,6923 1,5854 1,3150 2, 0175 1, 6435 2, 1886 4 (ЖЖ) 0,07990,9371 0,7129 1,5740 5 (К%) 0,0512 0,8187 1,0176 1,1678 1,9974 1 8643 1,5079 1,8248 2,2500 1,7772 1,9485 2,4564 1,7867 6 (К) 0,0808 0,8397 0,8148 1,1985 7 (ОС-ЗОБ) 0,0593 0,8291 0,8376 1, 1296 8 (ОС) 0,0977 0,8849 0,9373 1,4553 Вариантших ты 1,02760,9848 1,5986 2,0878 1, 669 2, 1285 1,7520 1,7141 1,8862 1, 73181326602 Вариантшихт ИндексРога,К 1 Вес прикок- Прочность кокса совавшегося Дробимость стираемость,твердого остатка (температурастержня825 ф С), г 92,1 6,6 84,2 8,9 91,4 7,0 8,3 85,2 8,9 85,1 88,9 10,4 83,7 84,0 9,2 Т а б л и ц а 8 Способ Время проведения одного КоличеОтносиЧисло Температура нагрева уг ля и ших ты, С ремя нагрева угя и шихты, мин операций ствоприботельнаяошибка определения,Х ров ивспомогательопыта,мин ных при- способ- лений Метод Более Более Более 15Рога 12 10 90 840-860 10-15 Предлагаемый 0,5-1,5 825-850 3-5 8-12 4-5 1 (Г) 60 2 (Г) 58 3 (Ж) 64 4 (Ж) 61 5 (КЖ) 62 6 (К) 60 7 (ОС-ЗОБ) 54 8 (ОС) 63 2, 1828 1,6923 2,0175 1,8643 1,8248 1,9485 1,5986 1,6697 ехническая характе- ристика Недостаточно дифференцирует хорошо спекающиеся угли, Недостаточно дифференци рует угольные шихты для коксования Возможна дифференциация хорошо спекающихся углей. Достаточно дифференцируетугольные шихты длякоксования