18.3. Определение спекаемости углей по индексу свободного вспучивания
Индекс свободного вспучивания – это показатель спекаемости угля, определяемый по виду нелетучего остатка, полученного при быстром нагревании измельченного угля в закрытом тигле установленных размеров, путем сравнения контура этого остатка со шкалой нумерованных контуров стандартных образцов.
Методика определения индекса свободного вспучивания углей установлена в ГОСТ 20330-91 «Уголь. Метод определения показателя вспучивания в тигле».
Уголь, используемый для определения показателя свободного вспучивания, представляет собой аналитическую пробу, измельченную до прохождения через сито 200 мкм. Следует избегать слишком тонкого измельчения и влияния атмосферного воздействия на измельченный уголь, так как это приводит к ошибочным результатам.
Пробу готовят в день испытания. Угли, подверженные быстрому окислению, испытывают не более чем через 2 ч после измельчения, если пробу не хранят в инертной атмосфере.
Опыт проводят в тигле из кварцевого стекла объёмом 16-17,5 см3 с крышкой. Для нагревания можно использовать установку с газовой горелкой или электропечь.
Навеску угля массой (1±0,01) г помещают в тигель и выравнивают поверхность легким 10-12-кратным постукиванием дна тигля о твёрдую поверхность. Затем закрывают тигель крышкой и вносят его в пламя газовой горелки или в электропечь, предварительно нагретую до 850°С. Через 90 с температура в тигле должна стать (800±10)°С, а через 150 с – (820±5)°С.
Если через 150 с от начала нагревания еще наблюдается горение летучих веществ над тиглем, то нагревание продолжают, пока пламя не исчезнет. После этого тигель вынимают и охлаждают. Нелетучий остаток сравнивают со шкалой стандартных профилей (рис 18.3). Номер профиля шкалы, с которым совпадает профиль нелетучего остатка, представляет собой показатель свободного вспучивания SI.
Всего в шкале имеются 17 профилей. Их номера начинаются с 1 и различаются между собой на 1/2.
Последний номер профиля – 9. Если при испытании получают нелетучий остаток, совпадающий с профилем номер 1, то этот остаток кладут на гладкую поверхность и помещают на него груз массой 500 г. Если при этом остаток разрушается полностью или распадается более чем на 4 части, то его номер будет 1/2. Если остаток не разрушается или распадается не больше чем на 2-3 куска, то его номер будет 1. В том случае, когда образуется порошкообразный нелетучий остаток, индекс вспучивания считают равным 0. Показатель вспучивания пробы угля (SI) от 1/2 до 9 выражается индексом профиля на рис. 18.3, которому в большей степени соответствует вспученный коксовый королек. Если профиль нелетучего остатка, полученного при испытании угля, превышает по своим границам профиль 9 стандартной шкалы, то он обозначается номером «более 9».Показатель свободного вспучивания определяют как среднее арифметическое результатов пяти параллельных определений. Расхождения между ними при испытаниях в одной лаборатории не должны превышать 1/2 ед., в разных лабораториях не должны превышать 1 ед.
Показатель свободного вспучивания позволяет различать по спекаемости угли, которые трудно или невозможно разделить по толщине пластического слоя. Например, угли с Y ниже 6 мм могут иметь значения SI от 0 до 1 1/2, а угли с Y = 6-7 мм могут иметь значения SI до 4.
Индекс свободного вспучивания более четко дифференцирует угли с пониженной спекаемостью, но в области хорошо спекающихся углей теряет чувствительность и остается на уровне максимальных величин (SI = 8-9).
Индекс свободного вспучивания изменяется со стадией метаморфизма, достигая максимума при Ro,r = 1,1-1,4%, и существенно зависит от петрографического состава, снижаясь при увеличении содержания инертинита и липтинита. Более высокие значения показателя SI характерны для более восстановленных углей.
Рисунок 18.3.
Стандартные профили с соответствующими номерамИндекс свободного вспучивания SI входит в число основных параметров Международной системы кодификации углей среднего и высокого рангов (ГОСТ 30313-95), а также принят в виде дополнительного параметра в классификации по ГОСТ 25543-2013 (раздел IV).