Способ определения спекаемости углей и угольных шихт

 

Изобретение относится к коксохимии , в частности к способам испытания углей и угольных шихт, используемых при коксовании, и позволяет повысить точность определения спекаемости углей и угольньк шихт. Измельченный уголь или угольную шихту помеш,ают в фарфоровый стакан, нагревают в муфель.ной печи до 825-850 С стальной стержень с вмонтированной в него термопарой. Нагретьш стержень вводят в угодь вертикально центральной оси стакана, выдерживают 0,5-1,0 мин и извлекают из тля. Прикоксовавшийся твердый остаток отделяют от стержня ножом в тарированную чашку, охлаждают и взвешивают. Вес прикоксовавшегося твердого остатка характеризует спекаемость углей и угольных шихт. 8 табл. а со ю 05 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) Ь0 (ll) 1

)

t (()

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818941/31-26 (22) 30.11.84 (46) 30.07.87, Бюл. Ф 28 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Ю.В.Бирюков и М.И.Максимова (53) 66.092.89(088.8) (56) Скляр М.Г. и др. Лабораторный практикум по химии горючих ископаемых. Харьков, ХГУ, 1962, с. 126. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКАЕМОСТИ

УГЛЕЙ И УГОЛЬНЫХ ШИХТ (57) Изобретение относится к коксохимии, в частности к способам испытания углей и угольных шихт, используемых при коксовании, и позволяет (50 4 С 10 В 57/14 G 01 N 33/22 повысить точность определения спекаемости углей и угольных шихт. Измельченный уголь или угольную шихту помещают в фарфоровый стакаи, нагревают в муфельной печи до 825-850 С стальной стержень с вмонтированной в него термопарой. Нагретый стержень вводят в уводь вертикально центральной оси стакана, выдерживают 0,5-1,0 мин и извлекают из угля. Прикоксовавшийся твердый остаток отделяют от стержня ножом в тарированную чашку, охлаждают и взвешивают. Вес прикоксовавшегося твердого остатка характеризует спекаемость углей и угольных шихт.

8 табл.

326602

1

Изобретение 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.

Пример 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 гпубину

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 прикоксовавшегося твердого остатка. Если разница между результатами параллельных опытов более 47, то определение необходимо повторить.

Проводили определение спекаемости донецких углей разной степени метаморфизма, характеристики которых представлена в табл.1.

На основании испытания более 28 параллельных проб углей и угольных шихт было установлено, что расхождения между параллельными пробами не превысило 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 высокой точностью, чем способ-прототип, что дает возможность осуществить более тонкую дифференциацию углей.

В табл. 2 представлены результаты испытаний углей предлагаемым способом прн разной температуре вводимого в уголь металлического стержня.

Из данных табл. 2 видно, что вес прикоксовавшегося твердого остатка с увеличением температуры нагрева от 550 до 860 С возрастает для всех и;-ы.;гапных углей, Дифференциация же углей по спекаемости наблюдается в интервале температур нагрева стержня 825-250 С (хорошо спекающиеся угли марок Ж и К имеют в этой области температур повышенное значение веса прикоксовавшегося твердого остатка, а плохо спекающие угли марок Г и ОС характеризуются пониженным значением веса прикоксовавшегося твердого остатка). На основании этого принята температура нагрева стержня при введении в уголь 825-850 С.

Проводили исследование падения температуры с момента погружения стержня для различных углей для обос.— ,.нования времени выдержки 0,5-1 мин.

Результаты представлены в табл.3.

Из данных табл. 3 видно, что уже через 30 с температура стержня снижается ниже температуры образования полукокса (550 С) для всех углей, поэтому вьдержка более 1 мин практически не увеличивает вес прикоксовавшегося твердого остатка. В связи с этим принято время вьдержки нагретого стержня в угле в пределах 0,5—

1 мин, В табл. 4 приведено сопоставление

З0 спекаемости углей, определенных известным методом Рога (ГОСТ 93 18-79).

Из данных табл. 4 видно. что способом †прототип плох: .:. „ ференцируются хорошо спекающиеся угли марок

Ж и К (IR — индекс Рога для них ра35 вен 69 и 67, что находится в пределах ошибки опыта — 5 ед.). Предлагаемым способом эти же угли различаются

1 существенно — 1,6662 и 1,5392 соот4О ветственно, разница составляет 0,13, т.е. при ошибке опыта 0,04 в этом диапазоне может G û. ü продифференцировано 3-4 класса углей разной спекаемости, Таким образом, предлагаемый способ имеет преимущество перед известным способом в более четкой дифференциации углей.

Пример 2. Проводили предла-.. гаемым способом исследования угольных шихт разного состава. Шихты приготавливали таким образом, чтобы при изменении содержания одного компонента на 207, содеожание других менялось

55 пропорционально их отношению в эталонной шихта. Таким образом, можно выявить влияние на спекаемость. угольной шихты изменение содержания одного какого-либо компонента.

1326602

Состав приготовленных из углей (характеристика их дана в табл.1) угольных шихт приведен в табл. 5.

Измельченную до содержания класса

5 крупностью 3 -0 мм 100Х угольную шихту помещают в фарфоровый стакан до метки, 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 отделяют и взвешивают.

Результаты опытов приведены в табл. 6.

Из данных табл. 6 видно, что дифференциация шихт по спекаемости на-. блюдается при температуре вводимого стержня 825-850 С. B этом интервале температур наблюдается соответствие

45 показателя веса прикоксовавшегося твердого остатка изменению доли хорошо или слабоспекающихся углей. Так, например, при температуре стержня 25 о

825 С увеличение доли слабоспекающегося угля марки Г с 35 до 55Х (вариант 1 и 2) вес прикоксовавшегося твердого остатка уменьшается с 2,1828 до 1,6923 г; при увеличении доли хорошо спекающегося угля марки Ж с 10 до ЗОХ (вариант 4 и 3) вес прикоксовавшегося твердого остатка закономерно увеличивается с 1,8643 до 2,0175 г и т.д. Таким образом, чем выше доля хорошо спекающихся углей в шихте, тем выше показатель веса прикоксовавшегося твердого остатка, что дает воэможность дифференцировать шихты по спекаемости.

В табл. 7 приведено сопоставление показателя веса прикоксовавшегося твердого остатка предлагаемым способом при температуре стержня 825 С с показателем индекса Рога (ТК), определенным по ГОСТ 9318-70.

Сопоставление данных табл. 7 показывает, что метод Рога недостаточно дифференцирует угольные шихты. При увеличении доли слабоспекающегося угля марки Г с 35 до 55Х индекс Рога практически не изменяется (60 и

58 ед. — в пределах ошибки опыта).

Аналогично и в вариантах 3 и 4 расхождение в индексе Рога всего 3 ед., 55 что не обеспечивает достоверность дифференциации шихт, Для вариантов 5 и 6 вообще наблюдается обратная тенленция — при увеличении доли хорошо спекающегося коксового угля с 10 до 30Х. показатель индекса Рога даже несколько снизился (с 62 до 60 ед;).

В то же время вес прикоксовавшегося материала, определенного предлагаемым способом, коррелируется в соответствии с ухудшением или улучшением спекаемости шихты при изменении доли плохо или хорошо спекающегося компонента. Так, например, увеличение доли плохо спекающегося угля марки 7 с 35 до 55Х (варианты 1 и 2) приводит соответственно к уменьшению показателя веса прикоксовавшегося материала с 2, 1828 до 1,6923 г; увеличение доли хорошо спекающегося угля марки К с 10 до 30Х (варианты 5 и 6) закономерно увеличивает показатель веса прикоксовавшегося материала с 1,8248 ро 1,9485 r и 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 ЗОХ (варианты 5 и 6) величина показателя М (дробимость кокса) увеличивается с 85,1 до 88,9Х, а величина показателя М р (истираемость кокса) снижается с 7,9 до 7,2Х, что закономерно соответствует увеличению показателя веса прикоксовавшегося твердого остатка с 1,8248 до 1,9485 r по предлагаемому способу.

По методу Рога получается наоборот: величина индекса Рога (RZ) 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 13

Сопоставительный 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, и с я тем, что, с целью повышения точности определения, пробу нагревают путем помещения о в нее нагретого до 825-850 С стального стержня, выдерживают его 0,51,0 мин и отделяют от стержня прикок» совавшийся твердый остаток.

Формула изобретения

Способ определения спекаемости углей и угольных шихт, включающий нагревание пробы до температуры кокТаблица1

Марка угля ехнический анализ

Показатели пластометрии*

Проба угля

Зольность

Выход летучих веществ на горючую массу, %

Усадка, мм

Толщина пластичеслажность

А абочая, % на сухую массу, %

КОГО слоя9 м

Октябрьская

ЦОФ

36,70 28

7,10

3,1

Дуванская

ЦОФ

7,06

29,73

2,5

12

Криворожская ЦОФ 6

20,54

7,33

2,4

Колосниковская ЦОФ

13,99 20

6,94

ОС

* Определяют по ГОСТ 1186-69.

Т а б л и ц а 2 ((750 (Марка угля Вес прикоксовавшегося твердого остатка, r, при начальной темпео ратуре нагрева стержня, С

800 825 835 850

700

0,4126 0,8448 1,2665 1,2439 1,4186 1,7020

О, 2183

0,2227 0,4442 0,9806 1,3569 1,6662 1,7535 1,8964

0,1484 0,3128 0,7152 0,9629 1,5397 1,6435 1,8182

0,0238 0,0726 0,3203 0,4119 0,6929 0,7010 0,7014

ОС

1326602

Т аб лица 3

Температура стержня, С

Марка угля

В момент погруже ния в 15

Через интервалы времени, с

30 45 60 уголь

620

540

425

470

580

480

380

420

600. 480

420

380

420

370

470

580

Т а б л и ц а 4

Спекаемость (вес прикоксовавшегося твердого ос« татка) по предлагаемому способу (температура стержня 825 С), r

Марка угля

Спекаемость

IR по известному способу

69!

41

ОС

Содержание марок угля, 7

Г (Ж К (Примечание

Вариант угольных шихт

ОС

20

Эталон

14

Сравнивается с шихтой 1 по содержанию угля марки Г

18,5

18,5

33

Г 825

Ж 825

К 825

ОС 825

1,2439

1,6662

1, 5392

0,6929

Таблица5

1326602

Продолжение табл. 5

Вариант Содержание марок угля, %

Примечание (Г24

10

Сравнивается с шихтой 3 марки по содержанию марки Ж

39,5

10

22,5

30,6

21,9

17,5

Сравнивается с шихтой 5 по содержанию угля марки К

30,6

21,9

17,5

28

Сравнивается с шихтой 7 па содержанию угля марки ОС

39,5

22,5

Таблицаб (((f Т Г

Вес прикоксовавшегося материла, г, при разной температуре вводимого в шихту стержня, С

850

550 700 750 800 825 835

1 (Г-35%) 0,0900 0,7365 0,8609 1,5236

2 (Г-55%) О, 1344 О, 7340

3 (Ж-30%) О, 1501 1, 0288

1, 1303

1,3150 2,0175 1, 6435 2, 1886

0,9371 0,7129 1,5740

4 (Ж-10X) 0,0799

1,9974

1 8643 1,5079

1,8248 2,2500 1,7772

5 (К-10%) 0,0512 0,8187 1,0176 1, 1678

1,9485 2,4564 1,7867

6 (К-30%) 0,0808 0,8397 0,8148 1,1985

7 (ОС-30%) О, 0593 О, 8291

0,8376 1, 1296

8 (ОС-10%) 0,0977 0,8849 0,9373 1,4553

Вариант ших ты

1,0276

0,9848

2, 1828 2,3070

1,6923 1,5854

1, 5986 2, 0878

1, 6697 2, 1285

1, 7520

1,7141

1,8862

1, 7318

Таб лица 7

1326602

Вариант шихт

Индекс

Рога, RI

Вес прикоксовавшегося

Прочность кокса

Дробимость стираемость, 1 1 „, Х X твердого остатка (температура стержня

825 С), г

92,1

6,6

84,2

8,9

91,4

7,0

8,3

85,2

8,9

85,1

88,9

7,2

10,4

83,7

84,0

9,2

Таблица8

Способ

Время проведения одного

КоличеОтносиЧисло

Температура нагрева уг ля и шихты, С ремя нагрева угя и шихты, мин опера ций ство приботельная ошибка определения, Ж ров и вспомогательопыта, мин ных приспособлений

Метод Более Более Более 15

Рога 12 10 90

840-860 10-15

Предлагаемый

0,5-1,5 825-850 3-5

8-12

4-5

1 (Г-357) 60

2 (Г-55X) 58

3 (Ж-30X) 64

4 (Ж-107) 61

5 (К-10X) 62

6 (К-307) 60

7 (ОС-ЗОБ) 54

8 (ОС-10X) 63

2, 1828

t 6923

2,0175

1,8643

1,8248

1,9485

1,5986

1,6697 ехническая характеристика

Недостаточно дифференцирует хорошо спекающиеся угли. Недостаточно дифференцирует угольные шихты для коксования

Возможна дифференциация хорошо спекающихся углей. Достаточно дифференцирует угольные шихты для коксования