22.1. Определение микротвёрдости и микрохрупкости

Физико-механические свойства ТГИ зависят от их строения, т.е. от характера связи между атомами в молекулах и плотности упаковки последних, а также от трещиноватости, пористости, влажности, содержания, характера распределения минеральных примесей и других факторов.

Учитывая ярко выраженную неоднородность состава и характеристик поверхности ТГИ, важно применять такой способ оценки их механических свойств, который позволил бы испытывать минимальные, следовательно, однородные по свойствам участки образцов ТГИ. Таким способом является метод определения микротвёрдости и микрохрупкости, регламентированный ГОСТ 21206-75. Настоящий стандарт распространяется на каменные угли и антрацит и устанавливает методы определения микротвёрдости и микрохрупкости витринита каменных углей и антрацита в аншлиф-брикетах и аншлиф-штуфах. Сущность методов заключается в измерении диагонали квадратного отпечатка, оставшегося на поверхности испытуемого образца после вдавливания алмазного наконечника правильной четырехгранной пирамиды под постоянной нагрузкой, приложенной в течение определенного времени. Метод определения микротвёрдости и микрохрупкости углей и антрацита предназначен для сравнительной оценки их физико-механических свойств (механической прочности, размолоспособности, дробимости и т.д.) по малому количеству среднепластовой пробы. Определение микротвёрдости и микрохрупкости в аншлиф-брикетах Аншлиф-брикеты готовят в соответствии с ГОСТ Р 55663-2013. Для проведения испытаний применяют микротвердометры типа ПМТ-3 и его модификации. Испытуемый образец устанавливают на предметном столике прибора так, чтобы в процессе испытания он не смещался и не прогибался. Поверхность участка, подлежащего испытанию, должна быть установлена перпендикулярно направлению перемещения пирамиды при вдавливании. Принимаемый к испытанию на микротвёрдость участок не должен иметь видимых трещин.

Рабочую поверхность испытуемого изделия смазывают иммерсионным маслом. Для этого на поверхность наносят одну-две капли масла и растирают тампоном до образования тонкой сплошной пленки. Смазанный аншлиф-брикет выдерживают при комнатной температуре 1-2 суток, после чего проводят испытания. При испытании на микротвёрдость применяют нагрузки: 0,196 Н (0,020 кгс) – для углей и 0,392 Н (0,040 кгс) – для антрацита. Количество отпечатков при испытании на микротвёрдость определяют в зависимости от требуемой точности окончательного результата, но оно должно быть не менее 30. При испытании на микрохрупкость применяют переменные нагрузки от 0,020 Н (0,002 кгс) до 1,960 Н (0,200 кгс) с шагом 0,020 Н (0,002 кгс) для каменных углей и от 0,294 Н (0,030 кгс) до 1,960 Н (0,200 кгс) с шагом 0,049 Н (0,005 кгс) – для антрацита. Количество отпечатков при каждой нагрузке должно быть равным 20. Измерение от меньших нагрузок к большим заканчивают при нагрузке, вызывающей появление сколов и трещин у всех отпечатков. Нагружение осуществляют вручную, плавно, без толчков в течение 10 с. Продолжительность выдержки под нагрузкой – 5 с, снятие нагрузки – 10 с. Измерение диагоналей отпечатков выполняют на микроскопе в светлом поле с точностью одного наименьшего деления шкалы. Испытания проводят при температуре 20±5°С. Число твёрдости (Н) в МПа вычисляют по формуле:

Н = sin(α/2) · 2Р/a²= 1,8544 · Р/a², (22.1)

где P – нагрузка на пирамиду, кгс;

α – угол между противоположными гранями пирамиды при вершине, равный 136°; а – длина диагонали после снятия нагрузки, мм. Контроль точности осуществляют по величине допустимого расхождения между двумя параллельными определениями средних значений микротвёрдости на одном аншлиф-брикете. Допустимое расхождение между параллельными определениями средних значений микротвёрдости по витриниту не должно превышать 5% относительных. Число хрупкости (N) в процентах вычисляют по формуле:

N = ∑2q_n ·100 /(P_n +P_n_-1)(N_n – N_n_-1), (22.2)

где P_n – нагрузка в n-й серии опытов; N_n – число отпечатков с трещинами и сколами в n-й серии опытов; q_n – общее количество отпечатков в n-й серии опытов.

Контроль точности осуществляют по величине допустимого расхождения между двумя параллельными определениями микрохрупкости, которое не должно превышать 5%. Определение микротвёрдости и микрохрупкости в аншлиф-штуфах проводится аналогично. Микротвёрдость определяют на двух полированных поверхностях, параллельных и перпендикулярных слоистости. Установлено, что каменные угли, как правило, обладают большей микротвёрдостью, чем бурые угли (в подмосковном буром угле она равна 60 МПа). Наименьшей микротвёрдостью характеризуются угли марки Д (140-180 МПа); для газовых углей она возрастает, затем в углях марок Ж, К и ОС примерно одинакова, но при переходе к тощим углям и антрацитам микротвёрдость резко повышается (составляя в последних в среднем 910 МПа). В ряду метаморфизма в направлении от стадии бурых углей к стадии антрацита микротвёрдость витринита возрастает в 5 раз, причем особенно значительно на стадиях тощих углей и антрацита. Микротвёрдость инертинита колеблется от 300 до 800 МПа, но в процессе метаморфизма она изменяется мало. Компоненты группы липтинита имеют небольшую микротвёрдость. В длиннопламенных углях микротвёрдость споринита равна 130-150 МПа, возрастая на стадии газовых и жирных углей до 150-240 МПа.

<< | >>

↑

Источник: Самойлик В.Г.. Классификация твёрдых горючих ископаемых и методы их исследований: [монография] / В.Г. Самойлик. – Харьков: Водный спектр Джи-Ем-Пи,2016. – 308 с.. 2016

Еще по теме 22.1. Определение микротвёрдости и микрохрупкости:

- Горное дело - Промышленность России - Строительство заводов - Угольная промышленность -

- Архитектура и строительство - Безопасность жизнедеятельности - Библиотечное дело - Бизнес - Биология - Военные дисциплины - География - Геология - Демография - Диссертации России - Естествознание - Журналистика и СМИ - Информатика, вычислительная техника и управление - Искусствоведение - История - Культурология - Литература - Маркетинг - Математика - Медицина - Менеджмент - Педагогика - Политология - Право России - Право України - Промышленность - Психология - Реклама - Религиоведение - Социология - Страхование - Технические науки - Учебный процесс - Физика - Философия - Финансы - Химия - Художественные науки - Экология - Экономика - Энергетика - Юриспруденция - Языкознание -