20.1. Определение действительной плотности ТГИ

Определение действительной плотности ТГИ производится пикнометрическим методом с использованием в качестве пикнометрической жидкости этилового спирта и 0,5%-ных растворов поверхностно-активных или катионо-активных веществ.

Стандартный пикнометрический метод определения действительной плотности твёрдого топлива регламентирован в ГОСТ 216-92 «Топливо твёрдое минеральное. Методы определения плотности». Данный стандарт распространяется на бурые и каменные угли, антрацит, горючие сланцы, брикеты и породные прослойки, сопровождающие пласты угля.

Сущность метода заключается в определении массы и объёма аналитической пробы топлива взвешиванием на воздухе и в пикнометрической жидкости.

Для определения действительной плотности топлива применяют: пикнометр вместимостью 50 см³ с притертой пробкой; термометр ртутный стеклянный с ценой деления шкалы 0,1°С и диапазоном измерения температуры от 0 до 50°С; термостат водяной вместимостью 2000-3000 см³ с мешалкой; сма­чиватели из группы поверхностно-активных или катионо-активных веществ (ОП-7, ОП-10, ДБ и т. д.); 0,5%-ный раствор; спирт этиловый.

Для проведения исследований приготавливается аналитическая проба топлива крупностью менее 0,2 мм и определяется массовая доля влаги в ней. Определение действительной плотности проводят или с использованием водного раствора смачивателя или с использованием спирта.

При испытании с использованием водного раствора смачивателя из аналитической пробы в бюксу или лодочку отбирают навеску топлива массой (5±0,2) г и через воронку переносят в сухой пикнометр. В пикнометр постепенно приливают 30 см³ свежеприготовленного раствора смачивателя, вращательным движением тщательно перемешивают содержимое пикнометра и открытым ставят на 60 мин в вакуумный эксикатор. Для удаления пузырьков воздуха вместо вакуумного эксикатора можно применять кипячение на водяной или песчаной бане в течение 60 мин.

Пикнометр помещают в термостат при температуре (20±0,1)°С и выдерживают 15-20 мин. Затем пипеткой добавляют раствор смачивателя до метки, при помощи фильтровальной бумаги удаляют капли раствора с внутренних стенок шейки пикнометра, вынимают его из термостата, закрывают пробкой, тщательно вытирают и взвешивают.

При испытании с использованием спирта из аналитической пробы отбирают навеску топлива массой (5±0,2) г и через воронку переносят в сухой пикнометр. В пикнометр с пробой вливают 30 см³ спирта при температуре 20°С, закрывают пробкой и встряхивают в течение 3 мин. Остатки пробы с пробки и шейки пикнометра ополаскивают таким количеством спирта, чтобы уровень его находился несколько ниже метки. Пикнометр периодически слегка встряхивают для удаления всех пузырьков воздуха с поверхности пробы. После полного удаления пузырьков воздуха пикнометр наполняют спиртом до уровня на 1-2 мм ниже метки, выдерживают в термостате при температуре (20±0,1)°С в течение 15 мин. Добавляют до метки в пикнометр спирт (температура 20°С), закрывают, вытирают и взвешивают.

Все взвешивание проводят с погрешностью не более 0,0002 г.

Действительную плотность сухого топлива d^d_r, г/см³, при испытании с водным раствором смачивателя вычисляют по формуле:

d^d_r = ρ_p·m₁/(m₁ + m₂ – m₃), (20.2)

где ρ_p – плотность раствора смачивателя, условно принятая равной 1 г/см³ при температуре 20°С;

m₁ – масса навески топлива в сухом состоянии, г, вычисленная по формуле:

m₁ = m₀ · (100 – W^a)/100;

m₀ – масса навески воздушно-сухой пробы топлива, г;

W^a – массовая доля влаги в топливе, %.

m₂ – масса пикнометра с раствором смачивателя, г;

m₃ – масса пикнометра с навеской топлива и раствором смачивателя, г.

Действительную плотность сухого топлива d^d_r, г/см³, при испытании со спиртом вычисляют по формуле:

d^d_r = m₁/((1/ρ_с · (m₄ + m₀ – m₅) – 1,0018 · (m₀ – m₁)), (20.3)

где ρ_с – плотность спирта при температуре 20°С, г/см³;

m₄ – масса пикнометра со спиртом, г;

m₅ – масса пикнометра с навеской топлива и со спиртом, г;

1,0018 – коэффициент, см³/г, равный 1/0,9982 (0,9982 – плотность дистиллированной воды при 20°С, г/см³).

Результаты анализа вычисляют до третьего десятичного знака и округляют его до второго десятичного знака. Расхождения между результатами двух определений действительной плотности не должны превышать значений, указанных в табл. 20.1.

Таблица 20.1 – Максимально допустимые расхождения между результатами определения действительной плотности