Спосіб визначення пластометричних показників вугілля за вдосконаленим методом л.м. сапожнікова та л.п. базилевич

Відомо, що тільки деякі марки кам'яного вугілля здатні утворювати кокс, придатний для потреб чорної металургії. Кокс утворює тільки таке вугілля, яке при нагріванні розм'якшується і переходить в пластичний стан. При подальшому нагріванні пластична речовина розкладається з утворенням газоподібних речовин та твердого залишку - напівкоксу. Деяке вугілля здатне не тільки саме запікатися з утворенням твердого поруватого залишку, але і здатне запікати нейтральні добавки, в тому числі і неспікливе вугілля. Через обмежені запаси коксівного вугілля в промисловості коксують суміші різних марок вугілля - шихти. Для оцінки спікливості вугілля та ши хт існує багато методів: тигельна проба; по Мерісу; по Катвінкелю; проба Маршалла та Бірда; метод Дамма; метод Баума; метод Агде - Лінкера; метод Пітерса; метод Копперса; метод Фоксвелла; метод Девіса; метод Агде - Дамма та інші [1]. Значна кількість цих методів свідчить про про їх недоліки. Ні один із них не характеризує достатньо повно технологічні властивості вугілля та ши хт, зокрема, їх спікливість. Найбільш поширеним на території колишнього СРСР а нині - в Росії, на Україні та в Казахстані показником спікливості вугілля та шихт є товщина пластичного шару, що визначається за методом Л.М.Сапожнікова та Л.П.Базилевич [2, 3, 4], покладеним в основу ГОСТ 1186-87 [5]. За цим стандартом процес визначення пластометричних показників називається «випробування» («испьггание»), найбільш суттєві вимоги якого, що стосуються даного винаходу, викладені далі. Пробу вугілля або шихти (далі - пробу), подрібнену до розміру часточок меньше 1,6мм масою (100 ± 0,1)г завантажують в сталевий стакан заданих розмірів -пластометричний стакан. В пробу вставляють за допомогою сталевої спиці паперову тр убку діаметром 2,5 - 3 мм для вимірювання товщини пластичного шару. Стакан з пробою вміщують в спеціальну піч, яка гріє тільки дно стакана. Дно нагрівають зі швидкістю 3°С/хв. Під впливом температури в стакані відбувається пошарове коксування проби та, відповідно, руйнування паперової трубки. В інтервалі температур від 350 до 650°С вимірюють товщину пластичного шару за допомогою спеціальної голки, оснащеної вимірювальною лінійкою та стрілкою-показчиком. Виконують це вимірювання наступним чином. Голку вводять в паперову трубк у до зіткнення її з верхньою межею пластичного шару та фіксують положення показчика на вимірювальній лінійці. Потім проколюють пластичний шар до нижньої межі (до напівкоксу) і знову фіксують положення показчика на вимірювальній лінійці. Різниця між цими значеннями і є товщина пластичного шару. Під час випробування реєструють також графік зміни висоти проби в часі, так звану пластометричну криву, а також фіксують різницю між початковою та кінцевою висотою проби - пластометричну усадку, які також є пластометричними показниками за методом Л. М. Сапожнікова та Л. П. Базилевич. Достоїнством цього методу є те, що він в мініатюрі відтворює процеси, що відбуваються в промислових коксівних печах і тому пластометричні показники досить добре характеризують технологічні властивості вугілля та ши хт. Недоліком цього методу є незадовільне відтворення результатів визначення. Різниця між паралельними визначеннями на практиці часто перевищує допустимі межі по ГОСТ 1186-87, через що доводиться відбраковувати випробування. На нашу думку причиною цього явища є наступна обставина. ГОСТ 1186-87 дуже ретельно регламентує умови нагрівання низа проби і зовсім ігнорує умови охолодження її верха навколишнім середовищем. Ми спостерігали, що товщина пластичного шару залежить від розподілу температури по висоті проби, точніше - від градієнта температури по висоті проби. Інакше кажучи, товщина пластичного шару не є фізико-хімічною характеристикою вугілля, такою як, наприклад, є зольність, вологість, вихід летких речовин, елементарний склад. Температура початку термічного розкладу та температура початку напівкоксування є фізико-хімічними характеристиками, але товщина пластичного шару є лише відстанню між цими температурами по висоті проби. Це твердження проілюструємо малюнком. Припустимо, що ми маємо два стакани з тотожніми пробами вугілля, що має температуру початку термічного розкладу Тр, та температуру початку напівкоксування Тк. Висота проб в обох стаканах однакова і дорівнює Н. В результаті нагрівання низ обох проб має температуру Тн, а верх проби 1 температуру Т1 і верх проби 2 - температуру Т2 , причому, Т1