Способ определения пластичности каменных углей при их нагревании

 

Класс 421,:Q 1. " г

6 И "i JfMATК.". вобл 1.;, л p- ":f ° p- . я из.бр-; и 1 (г с---л-че C Р

М 49478:

AHftIPI 70E СВЙДЕТЕЛЬСТВΠ— НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа определения пластичности каменных углей при их нагревании.

К авторскому свидетельству И. В. Геблера, заявленному 11 июля

1935 года (спр. о перв. № 172766).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 августа 1936 года.

По современным воззрениям степень размягчения или вязкость угля в пластическом состоянии является одним из параметров, характеризующих коксовые угли.

Существующие способы для определения степени размягчения дают или только качественную характеристику явления (способ Foxwell — Fuel, 3, 1924) или же, давая числовую характеристику, имеют недостаток в отсутствии общеприложимости для спекающихся углей всех типов (методы Rgde-Brennst-Chemic, 5, 86, 1929;

Baum Heuser — Gluckauf, 1931, $. 432;

Pieters, Koopmaus u Howers — Fuel, 13, 82, 1934; Сапожникова — Химия твердого топлива, 1935 г., вып. 1. стр. 34), будучи пригодными только для жидкоплавких углей или же, наоборот, только для углей с умеренной степенью размягчения.

Кроме того, некоторые из указанных методов требуют довольно сложной обстановки при продолжительности опыта приблизительно от 1 — 2 часов.

Предлагаемый метод является приложимым для спекающихся углей всех типов и дает возможность в течение короткого времени (10 — 15 минут) получить числовую характеристику степени пластичности угля при определенных (стан-дартных) условиях. Метод может быть использован в широкой практике по оценке и характеристике. спекающихсв углей.

Малая продолжительность опыта, простота определения и несложность прибора допускают большую продуктивность при производстве определений и обусловливают их невысокую стоимость.

Получаемые числа пластичности имеют следующие значения: 1) они устанавливают градации в характере спекающихся углей, в связи с чем могут лечь в основу промышленной классификации их;

2) они могут служить одним из параметров коксующей способности углей, так как для углей или их смесей, доставляющих хороший кокс, числа эти лежат в определенных границах; 3) числа пластичности характеризуют изменение углей при окислении и устанавливают степень окисленности их, так как при окислении угля происходит снижение чисел пластичности в связи с тем, что при этом текучесть угольного расплава уменьшается и он становится менее однородным.

Предлагаемый способ определения пластичности каменных углей при их нагревании заключается в том, что поверх. помещаемой в печь пробы исследуемого угля в виде брикета насыпают песок,. подвергают во время нагревания пробу и песок действию нагрузки и определяютпластичность -угля по количеству песка, связанного углем при его размягчении.

Для осуществления предлагаемого способа может быть применен прибор," изображенный на прилагаемом чертеже; фиг. 1 изображает разрез прибора без рубки и цилиндра; фиг. 2 †труб при бора; фиг.3 и 4 — цилиндр прибора в двух проекциях.

Прибор, который может быть при.менен для осуществления способа, состоит из стального диска 7 с привинчивающейся муфтой 2, внутри которой проходит стальной стержень 3, имеющий

:на нижнем конце навинчивающийся поршень 4. При помощи винта 5 стержень может закрепляться в любом положении.

В муфту снизу вставляется и закрепляется винтом б стальная трубка 7 (длина трубки 7 зависит от высоты трубчатой печи, в которой производится нагревание) (фиг. 2) с двумя отверстиями диаметром б мм внизу для выхода газов. В таком виде прибор является собранным. Для чистки прибора он легко разбирается.

Стальной цилиндр 8 (фиг. 3) для

-большей устойчивости по отношению к высокой температуре может быть сделан из жароупорного хромо-никельжелезного сплава (Ni: 65%, Cr: 15 /, Fe 200(о) со вставным дырчатым дном имеет площадь сечения (в свету) 1 слР.

При помощи шипов, имеющихся в верхней части, цилиндр этот может укрепляться в трубке 7, для чего внизу последней имеются соответствующие прорезы.

Опыт по определению степени размягчения угольного расплава производится следующим образом. На дно цилиндра кладется кружок из асбестовой бумаги толщиной 0,5 — 0,7 мм и затем помещается 1 г воздушно-сухого угля (из лабораторной пробы) в измельчении, соответствующем прохождению через сито с 324 отв/см . Так как получаемые числа не зависят непосредственно от веса угля, а лишь от его поверхности в трубке, то уголь с целью ускорения работы может быть взят меркой емкостью 1,85 см, в которую уголь насыпается ложечкой и избыток срезается металлической пластинкой.

При помощи стального цилиндра, плотно входящего в трубку, и ручного пресса уголь сваливается в трубке до высоты 8 мм, для чего на цилиндре имеется соответствующая метка. Объемный вес прессованного угля в трубке составляет около 1,25 г/см . Незначительное количество мелкого порошка угля, остающегося у стенок трубки в месте соприкосновения с поверхностью брикета, удаляется путем опрокидывания и легкого постукивания трубки.

На поверхность спрессованного угля помещается 3 г песка; песок берется крупный и с округленными зернами.

Наиболее пригодным для этого является

Вольский кварцевый песок из карьеров близ ст. Привольская, Рязано-Уральской жел. дор. Песок этот, согласно техническим условиям, является нормальным при испытании цементов, причем берется фракция между ситами 64 и 144 ome/ñì2 (толщина проволок соответственно равна

0,4 и 0,3 мм; ширина отверстий 0,85 и

0,533 млг). В этом же гранулометрическом составе песок берется и при работе с углем, для чего он может быть принят как стандартный.

Песок перед употреблением должен быть прокален, а остающийся не поглощенным при опытах, будучи прокаленным для удаления смоляного кокса, практически не содержит посторонних веществ и после поверочного просеивания через указанные сита может быть вновь употребляем.

Трубка с углем и песком вставляется в трубку 7 прибора, поршень опускается на поверхность песка и на верхний конец стержня помещается груз в 1 кг, что создает давление на поверхность песка в 1 кг,,. см . Нагрев трубки с углем производится в вертикальной трубчатой электрической печи, в которой устанавливается температура в 850 . Снизу в печь помещается термопара. Нагревание ведется в продолжение 5 минут, после чего груз снимается и прибор переносится на штатив.

Трубка с углем и песком, еще накаленная, при помощи щипцов вынимается и песок высыпается в тарированный фарфоровый тигель или лодочку, где он быстро остывает и затем взвешивается, Разность, полученная вычетом этого песка из первоначального его количества, т. е. из 3 г, дает количество песка, связанного с углем, и: характеризует степень размягчения угля. При быстром нагреве уголь, воспринимая тепло главным образом с боковых сторон, размягчается во всей массе и под давлением проникает в песок, заполняя пустоты между зернами, причем в тонких струйках быстро закоксовывается. Размягченная угольная масса с ббльшею текучестью успевает до затвердевания дальше проникнуть в слой песка и соответственно этому связывает большее его количество, которое остается фиксированным в коксе.

Количество песка, фиксированного в коксе, пересчитывается на 1 кв. дл поверхности угля, т. е. вес песка после опыта умножается на 100, и таким образом получаются отчетливо выраженные числа, характеризующие пластические свойства угля при данныхусловиях ведения опыта. Весь опыт заканчивается в продолжение 10 минут.

Жирные спекающиеся угли (ПЖ) дают числа от 110 до 150 и больше, коксовые (К) 30 — 40, тощие спекающиеся 8 — 25.

Все взвешивания выполняются с точностью до 0,01 г, при более точной работе и низких числах — 1 мг. Расхождение результатов при параллельных опытах не превышает 3 — 4О О по отношению к среднему значению.

При очень тощих спекающихся углях количество поглощенного песка составляет несколько сотых грамма (например, 0,08 г), причем уменьшается точность определения. Этот недостаток может быть устранен путем применения в таких случаях не трубки вышеуказанного размера, а коробки с шириной, равной диаметру трубки, и той же высотой, но такой длины, чтобы площадь внутреннего сечения коробки была больше внутреннего сечения трубки, например, в два или три раза. Тогда соответственно увеличивается количество поглощенного песка (например, вместо 0,08 г — 0,16 или

0,24 г) и, тем самым, будет достип ута большая чувствительность и точность определения. При пересчете "на 1 кв. дм получатся числа того же порядка, что и при работе с трубкой.

При окислении угля происходит снижение характеристических чисел, так как при этом уменьшается текучесть угольного расплава и он становится менее однородным.

Для одного первично-жирного угли„ при окислении его в лаборатории (при

105 ), наблюдалось следующее изменение чисел пластичности:

Свежий уголь......... 140

Через 70 часов .. - . ° . ° . 82

168 „........ 46

240 „.. ...... 28

410 „........ 18

Таким образом, изменения угля при окислении илй степень окисленности его весьма легко и быстро устанавливаютси настоящим способом.

Предмет изобретения.

1. Способ определения пластичности каменных углей при их нагревании, ОТличающийси тем, что поверх помещаемой в печь пробы исследуемого угли в виде брикета насыпают песок или тому подобный сыпучий материал, подвергают во время нагревания пробу и песок действию нагрузки и определяют пластичность угля по количеству песка, связанного углем при его размягчении.

Z. Для осуществления способа пап.1 применение прибора, состоящего из муфты 2 с пропущенным внутри нее стержнем 3, снабженным поршнем 4, закрепляемой в муфте 2 трубки 7 и закрепляемого в трубке 7 цилиндра 8, служащего для помещения пробы угли с песком и снабженного дырчатым дном.