18.2. Определение спекающей способности по методу Рога

Спекаемость углей можно оценить также по их спекающей способности. В соответствии с ГОСТ 17070-87 «Угли. Термины и определения» спекающая способность – это свойство измельченного угля спекать инертный материал с образованием в установленных стандартом условиях связанного нелетучего остатка.

Для определения спекающей способности используется индекс Рога RI. Спекающую способность угля определяют по механической прочности кокса, полученного в тигле при карбонизации в стандартных условиях тщательно перемешанной смеси 1 г угля и 5 г эталонного антрацита. Полученный в тигле кокс затем испытывают в барабане строго установленным способом и по результатам вычисляют индекс Рога.

Методика определения индекса Рога установлена в ГОСТ 9318-91 (ИСО 335:1974) «Уголь каменный. Метод определения спекающей способности по Рога».

Для проведения испытания уголь, доведенный до воздушно-сухого состояния, измельчают до крупности менее 0,2 мм, не допуская переизмельчения. Масса частиц размером от 0,1 до 0,2 мм в пробе должна составлять не менее 40%. Зольность угля не должна превышать 10%. Чтобы избежать окисления угля и снижения его спекаемости, пробу измельчают в день испытания. Инертной добавкой служит эталонный антрацит со строго установленными показателями: выход летучих веществ V^af – от 5 до 6,5%, зольность A^d – не более 4%, содержание витринита – не менее 85%, показатель отражения витринита R_or – от 2,60 до 3,00%, анизотропия отражения витринита A_R – не менее 30%.

Этим требованиям отвечает антрацит Донецкого бассейна пласта к₅ шахты Коммунарская.

Взвешивают чистый сухой тигель, помещают в него 1 г угля и 5 г эталонного антрацита, взвешенные с погрешностью не более 0,01 г . Тщательно перемешивают мешалкой в течение 2 мин, разравнивают поверхность и помещают на нее стальной груз. Прессуют смесь не менее 30 с под грузом массой 6 кг.

Доводят температуру печи до (850±10)°C и помещают в неё тигель. Проверяют температуру в печи сбоку от тигля и следят, чтобы температура вновь достигла (850±10)°С через 5 мин после внесения в печь тигля. После нагревания общей продолжительностью 15 мин вынимают тигель из печи и оставляют его охлаждаться на асбестовом листе в течение 45 мин.

После охлаждения вынимают груз из тигля с помощью стержня. Сметают кисточкой обратно в тигель частицы кокса, прилипшие к грузу, и взвешивают тигель с содержимым с погрешностью не более 0,01 г. Очень осторожно переносят содержимое тигля на сито. Затем также осторожно переносят крупные куски кокса обратно в тигель, используя щипцы или пинцет. Очень осторожно просеивают оставшийся кокс и переносят надрешетный продукт обратно в тигель. Снова взвешивают тигель с содержимым. Переносят содержимое тигля в стальной барабан с двумя ребрами, приваренными к внутренней боковой стенке, и закрывают его крышкой. Соединяют барабан с валом, включают секундомер и вращают барабан в течение 5 мин со скоростью (50±2) мин. Извлекают кокс из барабана и снова его просеивают. Переносят кокс, оставшийся на сите, в тигель и снова взвешивают. Возвращают кокс из тигля в барабан и повторяют процедуру истирания, просеивания и снова взвешивают надрешетный продукт точно так же, как описано выше. Выполняют третье испытание на истираемость при тех же условиях, просеивают и взвешивают конечный надрешетный продукт. Все взвешивания производят с погрешностью не более 0,01 г.

Для каждой пробы угля должны проводиться параллельные определения, но их не следует выполнять одновременно.

Индекс Рога (RI) определяют по формуле:

RI = 100·(m₂/2 + m₅/2 + m₃ + m₄)/3 m₁, (18.1)

где m₁ – общая масса кокса в тигле после карбонизации, г;

m₂ – масса кокса, оставшегося на сите перед первым испытанием на истираемость, г;

m₃ – масса кокса, оставшегося на сите после первого испытания на истираемость, г;

m₄ – масса кокса, оставшегося на сите после второго испытания на истираемость, г;

m₅ – масса кокса, оставшегося на сите после третьего испытания на истираемость, г.

Индекс выражают ближайшим целым числом как среднее арифметическое результатов двух отдельных определений, которые различаются не более чем на 3 единицы. При большем расхождении испытание следует повторить.

Индекс Рога – величина безразмерная. Значения индекса Рога могут составлять от 0 до 80-85 ед. Расхождения между результатами двух параллельных определений в одной лаборатории не должны превышать 3 ед., при испытаниях в разных лабораториях – 5 ед.

Индекс Рога применяют для характеристики углей с невысокой спекаемостью. С помощью этого показателя можно подразделять угли с толщиной пластического слоя ниже 6 мм. Если спекаемость углей очень низкая, то испытания проводят со смесью 2 г угля и 4 г антрацита. Угли с высокой спекаемостью мало различаются по индексу Рога или вообще не различа­ются. Например, угли с толщиной пластического слоя около 20 и более 30 мм могут иметь одинаковый показатель RI – около 80.

Индекс Рога является одним из параметров единой классификации по ГОСТ 25543-2013, в которой он используется для определения подтипа каменных углей при толщине пластического слоя у менее 6 мм. В Между­народной системе кодификации углей среднего и высокого рангов (ГОСТ 30313-95) индекс Рога включен в число дополнительных параметров.