Конденсаторна комірка для визначення спікливості кам’яного вугілля

УКРАЇНА (19) UA 01,7218 із, U ( (51,7С10В57/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54, КОНДЕНСАТОРНА КОМІРКА ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ СПІКЛИВОСТІ КАМ'ЯНОГО ВУГІЛЛЯ (21)20041108924 (22, 0111 2004 (24)15 06 2005 (46,15 06 2005, Бюл № 6, 2005 р (72, Слободськой Станіслав Олександрович, Подражанський Владислав Володимирович (73, НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" (57, Конденсаторна комірка для визначення СПІКЛИВОСТІ кам'яного вугілля, що містить корпус із двома електродами, яка відрізняється тим, що корпус конденсаторної комірки виготовлений з металу та служить електродом, інший електрод розміщений коаксіально з корпусом конденсаторної комірки Корисна модель має відношення до коксохімічної промисловості і може знайти застосування в інших процесах і наукових дослідженнях, пов'язаних з використанням кам'яного вугілля СПІКЛИВІСТЬ вугілля - це властивість окремих зерен вугілля, при нагріванні без доступу повітря, утворювати суцільний кусок більшої або меншої МІЦНОСТІ Рівень СПІКЛИВОСТІ вугілля залежить від КІЛЬКОСТІ та якості рідких речовин, що утворюються при протіканні термохімічних реакцій на стадії переходу вугілля у пластичний стан у межах 300500°С Рівень СПІКЛИВОСТІ - є основним з показників, що характеризує окремі марки вугілля Г (газове), Ж (жирне), К (коксівне), ПС (піснувате спікливе), які знаходять використання у КОКСОХІМІЧНІЙ промисловості Існує ряд пристроїв для визначення СПІКЛИВОСТІ вугілля, основу яких складають непрямі методи визначення цього показника Приблизну оцінку СПІКЛИВОСТІ вугілля дає пристрій для визначення показника спучування при швидкому нагріванні проби вугілля до температури 820±5°С у закритому тиглі Візуальна оцінка результатів такого випробування носить суб'єктивний характер і має низьку точність Пристій не дає можливість диференціювати властивості і визначити чисельний рівень СПІКЛИВОСТІ вугілля різних марок [1] Існують удосконалені дилатометричні методи оцінки спучування вугілля, найбільш розповсюджений з яких метод ІП-ДметІ, що включає підготовку брикету із 2г вугілля і послідуюче його нагрівання При цьому визначають початок, термін та розмір спучування вугільного брикету Пристрій не дає можливості провести визначення властивостей вугілля різних марок в однозначних умовах Вугілля, що мають середній рівень СПІКЛИВОСТІ не можна чітко диференціювати [1] Відомий стандартизований пристрій для оцінки СПІКЛИВОСТІ вугілля дає можливість визначити товщину пластичного шару "у" при нагріванні 100г вугілля у спеціальнім стакані до температури 730°С [1] Прийняті такі чисельні показники "у" (мм) для вугілля різних марок Г 10-16, Ж 17-38, К 1328, ПС 6-12 Однак цей метод є складним, потребує великих витрат ручної праці як при ПІДГОТОВЦІ К досліду, так і у процесі його проведення, що триває більш ніж 4 години Пристрій не дає можливості ЧІТКОГО визначення (розмежування) слабосп/кного вугілля, а також вугілля різного петрографічного складу Різна ступінь вспучування при нагріванні вугілля спотворює величину "у", знижуючи, наприклад, н значення і для деяких видів добре спікливого малометаморфізованого вугілля Близьким до пропонуємого, є пристрій для визначення характеру термохімічних перетворень на різних стадіях нагрівання вугілля з використанням методу діелектротермічного аналізу [2] Пробу вугілля завантажують у вимірювальну ячейку конденсаторного типу, виготовлену з кварцового скла Конденсатор комірки утворено двома електродами, розташованими зовні на різній висоті комірки Електроди конденсатора з'єднані з високочастотним кондуктометричним реєструючим приладом При нагріванні вимірювальної комірки з вугіллям відбуваються термохімічні перетворення його органічних речовин, що супроводжується змінюванням їх комплексної електропровідності Ха 00 7218 рактер зміни електропровідності вугілля реєструється високочастотним кондуктометричним приладом Це дає можливість зафіксувати діапазон температур стадії переходу вугілля у пластичний стан, який обумовлює СПІКЛИВІСТЬ вугілля Цей пристрій дозволяє лише приблизно визначити температуру переходу вугілля у пластичний стан, не дає можливості визначити чисельний рівень СПІКЛИВОСТІ вугілля різних марок Це пояснюється тим, що при нагріванні вугілля у першу чергу у периферійній зоні завантаженого вугілля утворюється шар напівкоксу Сформований напівкокс має велику електропровідність, що призводить до електричного шунтування конденсатора комірки та різкого зниження чутливості вимірювань Суттєвим недоліком цього пристрою являються труднощі виготовлення комірки зі скла та м експлуатація Задачею корисної моделі є усунення відмічених недоліків і можливість визначення чисельного рівня СПІКЛИВОСТІ вугілля різних марок Технічний результат досягається тим, що конденсаторна комірка містить корпус із двома електродами, згідно корисної моделі, корпус конденсаторної комірки виготовлений з металу та служить електродом, інший електрод розміщено коаксиально з корпусом комірки Вказана ВІДМІННІСТЬ дозволила уникнути шунтування конденсатора комірки на стадії утворення шару напівкоксу у периферійній зоні завантаженого вугілля, тому що утворений шар напівкоксу у зовнішнього електроду ізольований від внутрішнього електроду неелектропровідними шарами, що утворюються при фазових перетвореннях органічних речовин вугілля Це дало можливість визначити початкову температуру стадії суттєвих термохімічних перетворень органічних речовин вугілля, що супроводжується утворенням парогазоподібних і рідких речовин, визначити температуру переходу вугілля у пластичний стан, визначити екстремальну температуру пластичного стану вугілля, визначити чисельний рівень СПІКЛИВОСТІ вугілля у відносних одиницях, що відповідає різниці вимірювань комплексної електропровідності при екстремальній температурі пластичного стану ву гілля і при початковій температурі переходу вугілля у пластичний стан На Фіг 1 представлена схема установки для визначення СПІКЛИВОСТІ кам'яного вугілля, на Фіг 2 схема конденсаторної комірки ВІДПОВІДНО З корисною моделлю Установка для визначення СПІКЛИВОСТІ кам'яного вугілля складається з вимірювальної комірки 1, яка підключена до високочастотного кондуктометричного приладу 3 Температура нагрівання вугілля у печі 2 фіксується потенціометром 5, з'єднаним з термопарою 4 комірки 1 Конденсаторна комірка складається з металевого корпусу 6, внутрішнього електрода 7, поміж електродами завантажується вугілля 8, електроди з'єднані з високочастотним кондуктометричним приладом 3, температура нагрівання фіксується термопарою 4 Було проведено визначення СПІКЛИВОСТІ вугілля марок Г, Ж, К, ПС Характеристика вугілля наведена у табл 1 Таблиця 1 Характеристика вугілля Вихід Вміст летких Марка Зольність сірки речовин вугілля Ad% d s, , % Г Ж к ПС 6,7 6,7 6,8 7,4 1,71 2,54 1,75 1,47 v daf o/o Товщина пластичного шару "у", мм 35,1 32,3 20,2 18,4 13 23 17 11 У ячейку (Фіг 2) завантажують 20г повітряно сухого вугілля крупністю 0-Змм Швидкість нагрівання 10±3°С/хв Тривалість проведення досліду складає 1,5 години Характер термохімічних перетворень органічних речовин вугілля різних марок та змінення при цьому комплексної електропровідності, умовно виражені у АОтримані чисельні результати вимірювань, наведені у табл 2 Таблиця 2 Результати визначення СПІКЛИВОСТІ кам'яного вугілля Чисельні значення Початкова темПочаткова темпераЕкстремальна те- показань приладу І Чисельний ріпература переМарка тура стадії суттєвих мпература пласти- ( у^при темпера- вень СПІКЛИВОСТІ ходу вугілля у вугілля термохімічних перечного стану вупл- турах ВІДПОВІДНО t1, вуплля(13-12) творень вугілля t1 °С пластичний стан ляіЗ, °С (ВІДН ОД) t2, t3 t2, °С 11 13 12 270 Г 380 -6 -7,5 2,6 475 10,1 305 435 5 27 Ж -22 495 -23,3 325 450 12,1 к -11,4 490 -6 6,1 340 -14 7 ПС 480 -23,4 490 -21 Початок суттєвих термохімічних перетворень для газового вугілля відмічено при температурі 270°С, для вугілля марок Ж, К, ПС - при 305, 325 і 340°С, ВІДПОВІДНО Ця стадія термохімічних перетворень супроводжується утворенням парогазо подібних та рідких речовин, що обумовлює перехід вугілля у пластичний стан Перехід вугілля у пластичний стан, що характеризує СПІКЛИВІСТЬ вугілля, відмічено для газового вугілля при температурі 380°С, а для вугілля 7218 марок Ж, К, ПС при 435, 450, 480°С, ВІДПОВІДНО. Перехід вугілля у пластичний стан призводить до ослаблення міжмолекулярних зв'язків речовин вугілля і зниженню комплексної його електропровідності. Це визначається різким підйомом чисельних значень показань приладу, який закінчується екстремальним значенням вимірювань, далі значення показань різко знижуються. Перехід через екстремальні значення вимірювань пояснюється затвердінням пластичної маси. СПІКЛИВІСТЬ вугілля різних марок визначається у відносних одиницях як різниця між чисельними значеннями комплексної електропровідності при екстремальній температурі пластичного стану вугілля (t3) і при початковій температурі переходу вугілля у пластичний стан (t2). Для га зового вугілля СПІКЛИВІСТЬ становить 10,1відн. од.; для вугілля марок Ж, К, ПС-27; 12,1 і 7,0відн. од., відповідно. Отримані результати (по корисній моделі) відповідають як теоретичним положенням стосовно властивостей вугілля, так і погоджуються із даними стандартного методу визначення "у" (див. табл.1). Джерела інформації: 1. «Химия твердых горючих ископаемых Лабораторный практикум.» Скляр М.Г., Тютюнников Ю.Б. -2-изд., перераб. и доп. - К.: Вища школа. Головное изд-во, 1985. - 247с. 2. Слободской С.А. Диэлектрометрическая оценка процесса термохимических превращений органических веществ каменных углей. «Кокс и химия.» 1997. №11. Фіг. 1 Комп'ютерна верстка В Мацело Фіг. 2 Підписне Тираж 28 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, 1, м. Київ - 4 2 , 01601