Лабораторна установка для визначення тиску розпирання вугілля та шихт різної насипної щільності

1. Лабораторна установка для визначення тиску розпирання вугілля та шихт різної насипної щільності, що містить нагрівальну електропіч, сталеву реторту, футеровану по торцях та в нижній частині теплоізоляційним матеріалом - піношамотом, і обладнану кришкою з патрубком для відведення газів коксування, яка футерована знизу піношамотом, кварцовий стержень для передачі тиску розпирання, що проходить через патрубок, 3 установка для определения давления распирания при коксовании угольных шихт // Кокс и химия. 1988. -№ 2. - С. 15-16] герметичність печей досягається тим, що шихту заздалегідь завантажують в сталеву реторту, заварюють її і через дверний отвір завантажують в розігріту до необхідної температури (1000°С) камеру коксування. Рухливу стінку, виконану в металевій рамі, встановленій на спеціальний візок, що рухається по рейках на підшипниках, щільно присувають до реторти з шихтою і фіксують в цьому положенні. Недоліком цих печей є громіздкість апаратурного оформлення, трудомісткість, дороговизна, велика тривалість одного визначення. Крім того, тиск розпирання повинен долати опір металевих стінок реторти (завтовшки 1,5мм), хоча їх пластичність з підвищенням температури в процесі коксування підвищується. Це повинно призводити до заниження абсолютних значень тиску розпирання, що мають місце в промисловій печі. Напівпромисловий спосіб визначення тиску розпирання з використанням рухливого вкладиша, вмонтованого в гріючу стіну, є значно простішим [Васильєв Ю.С., Кузниченко В.М. Способ измерения давления распирания коксуемой загрузки в полупромышленной печи // Кокс и химия. - 1999. № 6. -С. 16-21]. Вкладиш з динасового вогнетрива встановлений в центральній частині стінки камери коксування на двох керамічних катках діаметром 20мм. Від попадання шихти в проміжки між вкладишем і вогнетривкою кладкою стіни печі він захищений екраном з жерсті завтовшки 0,25мм. Передача тиску від вкладиша на датчик тиску (пружинний динамометр) здійснюється через керамічний стержень, що проходить через перемичку між обігрівальними каналами простінка. Цей спосіб дозволяє отримувати значення тиску розпирання, які відповідають значенням, що мають місце в промисловій печі, оскільки площа вкладиша, що сприймає тиск коксуємої завантажки, до2 сить велика - 700см , а тонкий жерстяний екран, нагрітий до 950-1000°С є абсолютно еластичним. Якщо площа однієї окремості коксу, що примикає до гріючої стінки печі, складає в середньому 9x9см, то з вкладишем контактує 7-8 таких окремостей, через які передається тиск (розпирання) на гріючу стінку печі, що повноцінно відбиває середній питомий тиск усього коксового пирога на гріючу стінку камери коксування. Недоліком цих печей є громіздкість апаратурного оформлення, трудомісткість, дороговизна, велика тривалість одного визначення, жерстяний екран недовговічний - витримує 1-2 коксування. Відома лабораторна піч Н.Р. Кушніревича [Скляр М.Г., Тютюнников Ю.Б. Химия твердых горючих ископаемых. - К: Вища школа, 1985 -С. 161162.] для визначення тиску розпирання, розрахована на завантаження 5кг вугілля (шихти). Піч з двостороннім електричним обігрівом, однією рухливою стінкою є, приблизно, в 100 разів зменшеною копією напівпромислової печі. Тиск розпирання, що виникає в процесі коксування, через систему важелів передається від рухомої стінки на реєструючий механізм - т.з. маятник з відомим вантажем. Величина відхилення маятника від ну 57708 4 льового положення пропорційна тиску розпирання коксуємої завантажки. Недоліком цього пристрою є складна система сталевих важелів, лінійне розширення яких при різній температурі різне, що може вносити істотну помилку визначення, тривалий попередній нагрів печі - 4,5÷5,0год., відносно низька температура камери коксування – 800°С. Завантаження вугіллям (шихтою) камери коксування ведуть пошарово - 6 шарів, притрамбовуючи їх вручну до потрібної насипної щільності. Як відомо, при завантаженні вугілля (шихти) в розжарену камеру коксування виділяються гази піролізу і пил, що погіршує екологічні умови її обслуговування. Для запобігання витискуванню пластичної маси з камери перед кожним дослідженням використовують азбест для її ущільнення. Тривалість самого випробування досить велика - 2,5-3,5год., що в сумі з попереднім нагрівом печі складає ~ 8 год. Крім того, рухливий обігріваючий простінок печі має значне вільне переміщення в дослідах – до 2мм. Оскільки вільне переміщення простінка в процесі дослідження знижує абсолютне значення тиску розпирання, то це зниження може бути тим більшим, чим більший тиск розпирання. Тобто, спотворення результату дослідження буде тим більше, чим більша величина тиску розпирання. Відомий пристрій для прискореного визначення тиску розпирання та пластичних властивостей вугілля і вугільних шихт [Патент України № 32980 від 10.06.2008, Бюл. № 11]. Це пристрій лабораторного масштабу, маса випробовуваної вугільної завантажки складає усього 2г. Перед нагрівом вона ущільнюється пресом у випробній трубці тиском 218МПа (2180кг/см2). Передача тиску розпирання на гідравлічну мембрану, сполучену з перетворювачем тиску, здійснюється т.з. "чутливим елементом", що є сталевим штоком, встановленим на верх вугільної завантажки. Тобто, цей пристрій фактично є дилатометром, оснащеним датчиком тиску. Тому фіксуються (окрім тиску розпирання) такі показники, характерні для дилатометричного випробування, як "період термічної стійкості вугілля до початку розм'якшення", "період розм'якшення", "період мінімального розм'якшення", що інтерпретується авторами як "період між закінченням розм'якшення і початком дії тиску розпирання", "період затвердіння пластичної маси", що інтерпретується авторами як "тривалість дії тиску розпирання" та "період руйнування твердого залишку", що утворюється. Тривалість самого експерименту коксування складає 15-25хв. Проте слід врахувати, що підготовка проби вугілля, а, особливо, шихти в даному випадку є досить тривалою і клопіткою оскільки необхідно відібрану пробу подрібнити в спеціальному млині до крупності