Експрес-процес визначення марки кам’яного вугілля та контролю марочного складу вугільних сумішей для отримання коксу заданої якості

Експрес-процес визначення марки кам'яного вугілля та контролю марочного складу вугільних сумішей для отримання коксу заданої якості за показником оптичної густини екстракту, що включає підготовку проби подрібненого вугілля (проби млива вугільного) в 2г, обробки її 5см 3 диметилсульфоксиду, утворення суспензії й фугування, отримання вугільного екстракту, визначення оптичної густини по відношенню до чистого розчинника при довжині хвилі 540нм, який відрізняється тим, що вугілля подрібнюють до розмірів часток 00,2мм, а до суспензії перед фугуванням додають 0,2см3 0,05% розчину поверхнево-активної речовини. Корисна модель відноситься до вугільної та коксохімічної промисловості і може бути використана для прискорення встановлення марки вугілля та контролю відповідності марочного складу вугільних сумішей для завбачення показників якості коксу, що буде отриманий з даної вугільної шихти. В Україні діє класифікація кам'яного вугілля згідно державного стандарту ДСТУ 3472-96, де вказано, що є 7 марок кам'яного вугілля: Д, ДГ, Г, Ж, К, ОС, Т. Кожну марку вугілля визначають з 3-5 показників: Ro - середній показник відбиття вітриніту, \Ґа* - вихід летких речовин, У - товщина пластичного шару, Ri - індекс Рога, Q s d a f - теплота згоряння. Середній показник відбиття вітриніту Ro - один з основних показників для визначення марки вугілля та майбутніх показників якості коксу. Визначення величини Ro процес тривалий та трудомісткий, потребує високої кваліфікації спеціалістів. Відомий спосіб управління процесом складання вугільної шихти для коксування (ав. св. СССР №1620921А "Способ управления процессом составления шихты для коксования", 15.01.91, Бюл. №2), в якому визначення марки вихідних компонентів вугільної шихти проводиться згідно оптичним густинам їх екстракту від обробки подрібненого до 0-1,6мм вугілля диметилсульфоксидом (ДМСО) протягом 25-30 хвилин при кімнатній температурі з наступним виміром оптичної густини екстракту (Д). До недоліків даного способу слід віднести те, що в класифікації марок кам'яного вугілля України ДСТУ 3472-96 немає багатьох марок, які передбачалися класифікацією СРСР, (тобто в ГОСТІ 25543-88), а саме немає марок ГЖО, ГЖ, КС, ТС, та інших В зв'язку з цим визначення марки українського вугілля за старим ГОСТом приводить до недостовірних відомостей як про марку вугілля, так і про очікувану якість коксу. Другим недоліком відомого способу є значна похибка виміру величини Д котра щодо високометаморфізованого вугілля марок ТС та Т складає відповідно 0,017 та 0,022 абсолютних одиниць або 28,3% та 73,3% відносних відсотків. В основу корисної моделі поставлена задача збільшення достовірності визначення марок кам'яного вугілля згідно класифікації України (ДСТУ 3472-96 "Вугілля буре, кам'яне та антрацит") за рахунок підвищення точності виміру величини оптичної густини, як вугілля однієї марки, так і суміші вугілля, шляхом більшого здрібнення вугілля, відповідно, - збільшення зовнішньої поверхні часток та додавання до суспензії розчину поверхневоактивної речовини. Поставлена задача вирішується тим, що в експрес-процесі визначення марки кам'яного вугілля та контролю марочного складу вугільних сумішей для отримання коксу заданої якості по показнику оптичної густини екстракту вугілля, що включає підготовку проби подрібненого вугілля 4911 масою 2г, обробки й 5см диметилсульфоксиду, утворення суспензії, її фугування, отримання вугільного екстракту, визначення оптичної густини по відношенню до чистого розчинника при довжині хвилі 540нм згідно з корисною моделлю вугілля подрібнюють до розмірів часток 0-0,2мм, а до суспензії перед фугуванням додають 0,2см 3 0,05% розчину поверхнево-активної речовини Зменшення розмірів часток вугілля у порівнянні з відомим процесом у 8 разів (до 0,2мм проти 1,6мм) забезпечило збільшення загальної зовнішньої поверхні вугільних часток, які обробляються диметилсульфоксидом, що сприяло значно більшому і глибшому проникненню молекул диметилсульфоксида всередину вугільних часток Додавання до екстракту вугілля, що оброблене диметилсульфоксидом, перед фугуванням 0,2см3 0,05% поверхнево-активної речовини (ПАР) сприяє більш ефективному розділенню твердої та рідкої фаз при фугуванні Це дозволяє зменшити час фугування з ЗО до 15 хвилин, ВІДПОВІДНО, зменшується і час визначення марки кам'яного вугілля Додавання до проби вугілля поверхнево-активної речовини частково зменшує значення показника оптичної густини, тому її КІЛЬКІСТЬ вибирається з умов мінімуму, який забезпечує ефективне розділення твердої та рідкої фаз прифугуванні Заявлений процес і відомий процес з визначення марки кам'яного вугілля по оптичній густині здійснюються таким чином Відомий процес проби подрібненого до розміру часток 0-1,6мм вугілля масою 2г обробляли 5см диметилсульфоксиду протягом 15 хвилин та фугували протягом 2230 хвилин, потім визначали оптичну густину отриманого екстракту при довжині хвилі 540нм по відношенню до чистого розчинника - диметилсульфоксиду Результати виміру оптичної густини екстракту проб різних марок кам'яного вугілля наведені в таблиці 1 В таблиці 1 наведені також результати отримані у відомому процесі тільки за умови здрібнення вугілля різних марок до розмірів часток 0-0,2мм У заявленому процесі проби масою 2г подрібненого вугілля різних марок до розміру часток 00,2мм обробляють 5см 3 диметилсульфоксиду, отримують суспензії, в які перед фугуванням додають 2см 3 0,05%розчину поліакриламіду (ТУ 14266-01-92), -поверхнево-активної речовини потім фугують протягом 15 хвилин і визначають оптичну густину екстрактів вугілля різних марок Отримані результати наведені в таблиці 1 Таблиця 1 Процес визначення показника Д Марка вугілля по ДСТУ 3472-96 Д дг Г Ж к ос т Відомий (розмір часток 0-1,6мм) 1,235±0,14 0,993±0,15 0,595±0,20 0,170±0,10 0,102±0,07 0,059±0,03 0,021 ±0,03 Подібний відомому (розмір Заявлений (розмір часток 0-0,2мм часток 0-0,2мм) з додаванням ПАР) 1,396±0,04 1,408±0,06 1,320±0,07 1,300±0,04 1,118±0,24 0,988±0,02 0,380±0,33 0,361±0,15 0,179±0,02 0,180±0,06 0,106±0,04 0,097±0,03 0,047±0,02 0,045±0,01 Дані таблиці 1 показують, що при встановленні величини оптичної густини екстракту вугілля різних марок відомим процесом, а також при здрібненні проби вугілля до 0,2мм без додавання поверхнево-активної речовини встановити марочну належність вугілля України не завжди вдається, бо інтервали значень показника Д - оптичної густини часто перекриваються (наприклад, для марок Д та ДГ, К та ОС, ОС та Т Додавання до екстракту вугілля 0,2см3 0,05% розчину поліакриламіду, тобто поверхневоактивної речовини, дещо знижує абсолютний показник оптичної густини екстрактів вугілля різних марок, але значно підвищує точність вимірів, про що свідчать дані таблиці 2 Таблиця 2 Марка вугілля Номер виміру Д 4 5 6 1,156 1202 1,163 1,140 1,096 1,132 Середня або похибка 0,028 0,020 Середня відновна Похибка, % 2,36 1,81 0,200 0,194 0,013 0,007 6,50 3,63 0,123 0,096 0,114 0,101 0,053 0,036 46,5 35,6 0,051 0,048 0,053 0,047 0,036 0,016 70,5 34,0 7 середнє 1,103 1,174 1,096 1,103 1 1,218 1,091 2 1,144 1,120 3 1,180 1,134 К 0,221 0,202 0,213 0,196 0,198 0,184 0,189 0,206 0,213 0,189 0,184 0,186 0,186 0,190 ОС 0,112 0,101 0,108 0,097 0,120 0,102 0,106 0,098 0,112 0,106 0,118 0,108 т 0,051 0,047 0,058 0,050 0,046 0,046 0,048 0,048 0,053 0,050 0,045 0,045 Г 4911 В таблиці 2 зіставлені результати вимірів показника Д 7 проб вугілля кожної з марок Г, К, ОС та Т за допомогою відомого процесу - чисельник, та за допомогою заявленого процесу - знаменник Дані таблиці 2 показують, що заявлений процес (вугілля здрібнене до розміру часток 0-0,2мм з додаванням поверхнево-активної речовини перед фугуванням суспензії"), хоча в ньому показник оптичної густини екстракту дещо занижений, дозволяє точніше віднести кам'яне вугілля до однієї з марок згідно діючого в Україні ДСТУ 3472-96 "Вугілля буре, кам'яне та антрацити Класифікація" Цей процес встановлення марочної належності кам'яного вугілля можна використовувати і при складанні шихти для коксування, оскільки він дозволяє проводити оперативний контроль та корегування масового співвідношення вугілля різних марок в сумішах, наприклад в концентратах, які поставляють збагачувальні фабрики на КОКСОХІМІЧНІ заводи Приклад 1 З двох марок вугілля Ж та ОС зі значеннями оптичної густини ВІДПОВІДНО 0,385 та 0,071 склали бінарні суміші з масовими співвідношеннями 20 80, 40 60, 60 40 та 80 20 Значення оптичної густини сумішей розраховували теоретично та вимірювали за допомогою заявленого процесу Результати зведені в таблицю З Таблиця З Масове співвідношення вугілля марок Ж та ОС 100 0 80 20 60 40 40 60 0 100 Як бачимо, величини оптичних густин розрахованих та визначених експериментально практично співпадають, що свідчить про адитивнють використаного фізичного параметру вугілля Різниця МІЖ розрахованими та дослідними значеннями оптичної густини Д не перевищує середньоарифметичної похибки паралельного визначення Д вугілля однієї і тієї ж марки (табл 2), тобто контроль складу суміші вугілля різних марок можна проводити з достатньою точністю при використанні заявленого процесу на збагачувальній фабриці при збагачуванні вугілля двох різних марок Приклад 2 Значення оптичної густини,Д Розраховане Д р Заміряне Д Різниця Д Р - Д В 0,354 0,298 0,293 0,005 0,241 0,007 0,248 0,007 0,192 0,185 0,071 В вуглепідготовчому цеху Харківського КОКСОХІМІЧНОГО заводу готували 3-х компонентну суміш із вугілля різних марок - ДГ-20%, Г-30% та Ж-50% Значення оптичної густини кожної марки вугілля ВІДПОВІДНО дорівнювало 1,314, 1,020 та 0,416 Роз рахована величина оптичної густини цієї суміші (шихти) дорівнює 1,314x0,2+1,02x0,3+0,416x0,5=0,777 В вугільну башту подавали вугільну шихту, що утворена сумішшю вугілля цих 3 різних марок, які дозовано подавалися на конвеєрну стрічку, з якої і брали проби для визначення оптичної густини Д В таблиці 4 зведені результати визначених показників оптичної густини 10 проб шихти, відібраних поспіль з інтервалом у ЗО хвилин Таблиця 4 Номер проби Значення Д 1 0,763 2 0,781 3 0,785 4 0,912 Підвищене значення оптичної густини проби №4, що дорівнює 0,912, стало свідченням того, що відсутнє належне дозування подачі вугілля марки Комп'ютерна верстка Л Литвиненко 5 0,834 6 0,769 7 0,781 8 0,769 9 0,770 10 0,783 Ж Після ліквідації зависання в силосі вугілля марки Ж було відновлене задане масове співвідношення вугілля різних марок у складі шихти Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ, МСП 03680 Україна ДП "Український інститут промислової власності' вул Глазунова,! м К и ї в - 4 2 , 01601