Конденсаторна комірка для визначення спікливості кам’яного вугілля

Реферат: UA 71650 U UA 71650 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до коксохімічної промисловості і може знайти застосування в інших процесах і наукових дослідженнях, пов'язаних з використанням кам'яного вугілля. Спікливість кам'яного вугілля визначає можливість зерен вугілля, що стикаються, при нагріванні без доступу повітря, утворювати суцільний кусковий матеріал. Така можливість досягається завдяки утворенню рідких речовин і переходу вугілля у пластичний стан в процесі нагрівання вугілля. Кількість утворених таким чином рідких речовин характеризує окремі марки вугілля: Г (газове), Ж (жирне), К (коксівне), ПС (піснувате спікливе). Рівень спікливості вугілля різних марок дає можливість скласти вугільну шихту для виробництва кам'яновугільного (у тому числі, доменного) коксу. Відомі різні пристрої для визначення спікливості кам'яного вугілля. Більшість з них дають непряму оцінку цього показника, наприклад, за рахунок візуального огляду твердого залишку, виготовленого при нагріванні вугілля до 820 °C у закритому тиглі /1/. Визначення індексу спікливості включає підготовку суміші з 1 г вугілля та 5 г антрациту, яку нагрівають у тиглі при температурі 850 °C. Виготовлений кокс обробляють у барабані, що обертається і вимірюють утворену вагу частинок розміром менш 1 мм /1/. Стандартизований пристрій дає можливість визначити товщину пластичного шару ("у") вугілля різних марок. Але метод не дає можливість чіткого визначення слабоспікного вугілля, відрізняється суб'єктивним принципом вимірювання, потребує багато часу з підготування і більш 3-х годин на проведення вимірювань /1/. Найбільш близьким до запропонованого є пристрій для визначення спікливості кам'яного вугілля з використанням конденсаторної комірки з двома електродами, корпус якої виготовлений з металу та служить електродом. Другий електрод розміщено коаксіально з корпусом комірки. У комірку між двома електродами завантажують вугілля крупністю 0-3 мм та нагрівають до температур переходу вугілля у пластичний стан. Характер термохімічних перетворень органічних речовин вугілля при цьому вимірюється показниками високочастотного приладу /2/. Суттєвим недоліком цього пристрою є неможливість забезпечити рівнозначні умови проведення вимірювання властивостей кам'яного вугілля різних марок. Це пояснюється різним рівнем вспучування окремих марок вугілля при нагріванні. Початкова висота неспікного вугілля, завантаженого у комірку, мало змінюється у процесі його нагрівання до 450-500 °C, у той час як висота слабоспікного вугілля збільшується до 2-3 разів, а добреспікного - більш ніж у 4-5 разів. Як слідство, на результат вимірювання спікливості вугілля різних марок може впливати не тільки зміна властивостей їх речовин (об'єктивна складова), а й похибка вимірювань за рахунок зміни висоти (об'єму) вугілля в процесі вимірювань. В основу корисної моделі поставлена задача усунення відміченого недоліку і можливість підвищення точності вимірювань спікливості вугілля різних марок за рахунок забезпечення рівнозначних умов проведення вимірювань. Технічний результат досягається тим, що конденсаторна комірка з двома електродами, одним з яких є корпус комірки з металу і, згідно з корисною моделлю, другий електрод виготовлений з перфорованого металу, розміщений паралельно днищу корпусу і закріплений на стержні гвинтовим фіксатором для запобігання його переміщення при вимірюванні спікливості вугілля. Вказана відмінність дозволила усунути зміну початкової висоти завантаженого вугілля різних марок у процесі вимірювання їх спікливості. Це досягається тим, що вугілля різних марок завантажують у комірку на однакову висоту, на завантажене вугілля встановлюють другий перфорований електрод, можливість переміщення якого обмежується гвинтовим фіксатором. Зафіксоване положення другого електрода утримує початкову висоту завантаженого вугілля різних марок, а перфорації електрода дають можливість вільного виходу газоподібних речовин, що утворюються при нагріванні вугілля. Таким чином досягнуті рівнозначні умови проведення вимірювання, коли однакова висота завантаженого у комірку вугілля різних марок обмежена другим перфорованим електродом і не змінюється у процесі нагріванні вугілля. На фіг. 1 представлена схема конденсаторної комірки, згідно з корисною моделлю. Конденсаторна комірка включає корпус 1 з днищем 2, перфорований електрод 3, стержень 4 з різьбою 5, гвинтовий фіксатор 6, упорну планку 7, ізолятор 8, термопару 9, вугілля 10. Установка для визначення спікливості кам'яного вугілля, згідно з корисною моделлю (фіг. 2), включає конденсаторну комірку 1, високочастотний прилад 2, електропіч 3, потенціометр 4 з термопарою 5. Для визначення спікливості було прийняте вугілля різних марок з характеристикою, наведеною у табл. 1. 60 1 UA 71650 U Таблиця 1 Характеристика вугілля 1,7 0,7 0,8 Вихід летких d речовин V , % 33,3 29,6 25,2 Товщина пластичного шару "у", мм 11 30 24 0,4 10,0 18,6 10 Волога W , % Газове (Г) Жирне (Ж) Коксівне (К) Піснувате спікливе (ПС) 5 d Зольність A , % 9,3 8,1 8,6 a Марка вугілля Визначення спікливості кам'яного вугілля проводили у двох режимах: в першому - у відповідності з корисною моделлю, в другому - з виведенням дії фіксатора, що забезпечило вільне вспучування вугілля. Це дозволило порівняти результати вимірювань. Результати вимірювань спікливості кам'яного вугілля, згідно з корисною моделлю, наведені у табл. 2. Таблиця 2 Результати вимірювань у відповідності із корисною моделлю Марка вугілля Г Ж К ПС 10 Висота шару вугілля, мм ПочатКінцева кова 10 10 10 10 10 10 10 10 Перехід вугілля у пластичний стан Початок Закінчення ВЧ прилад, ВЧ прилад Т1, °С Т2, °C П1, мА П2, мА 370 13 450 32 425 9 480 113 450 3 490 71 470 9 495 20 Спікливість вугілля П2-П1, мА 19 104 68 15 Перш за все, слід відмітити, що висота шару, завантаженого вугілля, не змінилася під час вимірювань і складала 10 мм. Перехід кам'яного вугілля різних марок у пластичний стан, у період зміни температур від Т1 до Т2, відображений перепадом показань високочастотного приладу у мА. Цей перепад, що характеризує спікливість вугілля (П 2 – П1) для газового вугілля складає 19 одиниць, для жирного 104, для коксівного 68 і піснувато спікливого 15 одиниць. Інший результат досягнуто при вільному вспучуванні вугілля (табл. 3). 15 Таблиця 3 Результати вимірювань при вільному вспучуванні вугілля Марка вугілля Г Ж К ОС 20 25 Висота шару вугілля, мм Початкова Н1 Кінцева Н2 10 25 10 68 10 52 10 21 Вспучування вугілля, мм Н2 – Н1 15 58 42 11 Спікливість вугілля, мА 14 57 41 11 Рівень спікливості вугілля різних марок не співпадає з наведеними у табл. 2 і особливо суттєво відрізняється для добреспікного вугілля марок Ж і К. Порівняння цих результатів, підтверджують залежність показників спікливості від рівня вспучування вугілля. Так, для слабоспікного вугілля марок Г і ПС, що мають порівняно невеликий рівень вспучування (15 і 11 мм), спікливість нижче, відносно, на 5 і 4 одиниці, у той час, як для добреспікних марок Ж і К, що мають великий рівень вспучування (58 і 42 мм), спікливість відрізняється суттєво - на 47 і 27 одиниць, порівняно з корисною моделлю. Основні результати, наведені у табл. 2 і табл. 3 винесені у табл. 4, що підкреслює похибку вимірювань спікливості при вспучуванні вугілля і підтверджує доцільність корисної моделі. Дійсно, вільне вспучування вугілля призводить до великої похибки вимірювань спікливості. Так, 2 UA 71650 U у порівнянні з результатами корисної моделі, спікливість при вільному вспучуванні газового вугілля нижче на 26 %, жирного - на 45 %, коксівного - на 40 % і піснувато спікливого - на 27 %. Таблиця 4 Співвідношення результатів вимірювання спікливості вугілля Марка вугілля Г Ж К ПС 5 10 15 Вимірювання спікливості, мА З корисної моделі 19 104 68 15 Розходження у порівнянні з корисною моделлю При цільному вспучуванні вугілля 14 57 41 11 мА % 5 47 27 4 26 45 40 27 Отримані результати по корисній моделі погоджуються як з теоретичними положеннями властивостей вугілля, так і з даними стандартного методу визначення показника "у" (табл. 1). Позитивний ефект корисної моделі полягає у можливості суттєво підвищити точність результатів оцінки спікливості вугілля різних марок за рахунок впровадження технічних прийомів, що забезпечили рівнозначні умови проведення вимірювань. Джерела інформації: 1. "Химия твѐрдых горючих ископаемых. Лабораторный практикум". Скляр М.Г., Тютюнников Ю.Б. 2-е изд., перераб. и доп. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985. - 247 с. 2. Слободськой C.O., Подражанський В.В. Конденсаторна комірка для визначення спікливості кам'яного вугілля. Деклараційний патент № 7218, Україна. Опубл. 15.06.2005. Бюл. № 6. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Конденсаторна комірка для визначення спікливості кам'яного вугілля, що містить корпус з двома електродами, одним з яких є металевий корпус, яка відрізняється тим, що другий електрод, виготовлений з перфорованого металу, розміщений паралельно днищу корпусу на стержні з гвинтовим фіксатором. 3 UA 71650 U Комп’ютерна верстка M. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 016014