Способ определения влажности природного материала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (ii) 748182 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 249577 (21) 2488743/ 23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150780 Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 20.0 780

<51)М, Кл.2

G 01 N 5/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 551.508.7 (088. 8) (72) Автор изобретения

Б, Т, Акиньшин (71) Заявитель

Всесаюэный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПРИРОДНОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к области

1горного дела, преимущественно связанной с разработкой угольных месторождений. 5

Учитывая, что уголь является хорсшим сорбентом и в естественных условиях в той или иной степени заполнен влагой, находящейся в различных агрегатных состояниях, при решении 1р 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, в ключающей в себя как прочно связанную, 2п так и рыхло связанную капиллярную влагу в переходных порах, по величине максимальной гигроскопической влажности (1)

Пробу горной породы помещают в атмосферу с относительной влажностью воздуха 95-98% и выдерживают до установления равновесного состояния.

Однако разделения физически связанной влаги на прочно связанную в виде полималекулярных 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 f2) .

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 attсорбции для образцов угля 1 и 2 на

Фиг. 2 — изотермы адсорбции и десор748182 постоянная. При затухании ее на 3050%, т. е. при V;+,((06- 0,7) Vj по величине m соответствующей постоянной скорости, определяется влажность, соответствующую прочно связанной в виде моно- и полимолекулярных слоев влаге под mi — mo

1Ь - "„,„ 100 /о о

10,29

Время измерений после устан ки в сикат дни,ч ли влаж-. ор ир я

У тноситель ое затуха ие скорос и прираще ия К, Ъ чин аще мас робы

«е «

+/î %t o/î

23 ° 10 ° 76 31«17

9,00

10 ° 00

11 ° 30

l3 00

15,00

17,00

24 ° 10 ° 76

31 21 0,04

Зlр26 Ор09

31,314 0,144

31 35 0 18

31,376 0,206

0,039

0,035

О 034

0,017

0i0013

1,4

93

98,5

0,00022

31 р 412 . О, 242

31 ° 410 0,24

31,41 0,24

9,00

100

13,00

17 ° 00. 2,33 0,93

100

На фиг. 1 - кривая 1 характеризует ца, взятого из пласта fp, Пугачевка, иэотерму адсорбции и десорбции образ- 65 опасный по внезапным выбросам угля и бции для образца Зу на фиг. 3 - гра- фик изменения влажности образца 1 в течение времени; на фиг, 4 — график изменения влажности образца, раздробленного до крупности зерна менее

0,25 мм до кусков размером 15-20 мм; иа фиг. 5 - график изменения влажнос ти образца, раздробленного до крупности зерна менее 0,25 мм до 5-7 мм, Способ осуществляется следующим образом.

Пробы угля массой около 10 r каждая набирают в специальные бюксы, полностью высушивают, например при

105-110о С, и после охлаждения и взвешивания устанавливают в эксикатор, в котором поддержив ается относительная влажность воздуха Р=95-98,,Для создания такой воздушной среды на дно зксикатора наливают 10Ъ-ный раствор серной кислоты или другие растворы насыщенных солей.

Через определенные промежутки времени (если неавтоматическая запись), например через каждый час, производят взвешивание проб угля и фиксируют их массу. Определяют приращение массы ь m. скорость приращения V = +m и относительное затухание г- д / "4.. скорости ориреиеиия k = 1001.

В начальный момент скорость приращения массы пробы угля практически

10 По величине стабилизировавшейся массы пробы угля оценивают максимальную гигроскопическую влажность

w = — ЯЕЯ01 — ясот макс m - rn

15 r rllo

В свою очередь, величину влажности, соответствующую рыхло св язанной капиллярной влаге, определяют как

К макс пол

4 г r

Пример. В таблице приведен пример определения параметров М/ к и Ч угля пласта h Смоляниновский, разрабатываемый на глубине 1050 м (шахта им. Скочинского п/о Донецк25 уголь)

Масса абсолютной сухой пробы угля в. бюксе, r 31,17

Масса бюкса, r 20, 88

Масса. абсолютной сухой

30 пробы ю г

748182 газа (шахта Комсомолец, п/о йртемуголь) . Уголь сильно нарушенный, прочность на одноосное сжатие не более 13 кг/см .

Кривая 2 — для образца иэ пластап „„,,четвертый, угражаемий 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 )() из антрацитового пласта h шахта

Дружба п/о Донбассантрацит. Прочность угля на одноосное сжатие до

260 кг/см

Заштрихованная область на изотермах адсорбции и десорбции характеризует область капиллярной конденсации. Соответствующие уровни влажностей.W„м" и 9/" " на фиг, 1 отмечены пун ктйром, Проведен ан ализ 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 кинетик а сорбции существенно изменяется. Для сильно нарушенного угля пласта Пугачевка (см. фиг. 3) независимо от крупности зерна (на фиг. 3 и 5 крупность з ерн а отмечена цифрами) до зерна менее 0,25 мм и до кусочков размером 10-15 мм) сорбция вла и пробой угля (приращение влажности ) практически не э ависит от крупности зерна.

Проведенное сопоставление резуль- З5 татов экспериментального определения видов влаги с помощью адсорбционноструктурного метода (см,фиг,1 и 2) и результатов по кинетике сорбции пробой угля, раздробленного до эер- 40 на менее 0,25 мм, показало, что влажность различных типов угля (от нарушенных до самых прочных), соот ветствующая прочно связанной влаге в виде МоНо- и полимолекулярных слоев (9, " ), соответствует прямолинейному участку кинетической сорбции 1 (для наглядности и простоты даны примеры непрерывных зависимостей изменения, представленных в виде графиков1-.

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 изобретения

Способ определения влажности природного материала, включающий высушивание образца до постоянного веса, размещение его во влажной среде с последующим насыщением и измерением приращения массы образца, по величине которой определяют гигроскопическую влажность, отли ч ающ и й— с я тем, что, с целью возможности определени я видов влаги в угле, перед высушиванием образец дробят до крупности зерна 0,2-0,25 мм, по величине приращения массы на момент резв кого затухания ее изменения определяют величину прочно связанной влаги, а величину влажности, соответствующей рыхло связанной влаге, определяют как разность между гигроскопической и прочно св яэ анной влажностями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ломтадзе В, Д. Методы лабораторных исследований фиэи ко-механических свойств горных пород. Недра, 1972, с. 121-122.

2. Авторское свидетельство СССР

У 96997, кл, G 01 Ы 5/02, 1954, 748182

g nna

97uaf

Ф щ пея

Ф

Ф

gO 4Ag 6n an Ч »

ЯгР,l gnwu

4вжя

Составитель О. Чернуха

Техред M. Петко

° Редактор Е. Яковчик

Корректор М. Шарсыи

Заказ 4223/28 Тираж 1019

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписи ое

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул, Проектная, 4