Павлов В.И. Метрология, стандартизация и управление качеством продукции(для угольной промышленности)

Подождите немного. Документ загружается.

1 - ковш: 2- привод вертикального перемещения ковша; 3-4 - привод дугового

перемещения ковша; 5 — желоб для пробы

Рисунок 10.3. Маятниковый пробоотборник

Пробоотборники ПМ1-20 и ПМ1-25 применяют для отбора проб угля

крупностью до 150 мм с конвейерных лент шириной 2000 и 2500 мм.

Пробоотборник с отсекающей планкой предназначен для отбора проб

на перепадах потоков мелких рядовых углей, угольных концентратов и от-

севов.

Пробоотборник баровый ПБ2 (рис. 4) предназначен для отбора проб

рядовых углей и антрацитов, продуктов их обогащения на перепадах пото-

ков. Пробоотборник состоит из рамы, рабочего органа — бара, привода и

станции управления. Принцип действия пробоотборника заключается в

том, что из мощного потока быстро движущимися зубьями вырезается не-

большая по ширине полоска материала, которая выносится за пределы

потока в сборник для пробы. Для создания равновозможной вероятности

попадания в пробу материала с различных частей потока бар с режущими

зубьями совершает возвратно-поступательное движение поперек потока.

Работает пробоотборник в автоматическом режиме. Поскольку в процессе

отбора материал пробы измельчается, то проба, отбираемая баровым про-

боотборником, не может быть использована для определения грануломет-

рического состава.

Рис. 10.4. Пробоотборник баровый ПБ2:

1- отбойная плита с калиброванной щелью: 2- канат; Л - тележка; 4 - бу-

фер; 5- ограничитель хода тележки; 6 - привод тележки; 7 — режущая цепь

отбирающего органа; 8 - отбирающий орган; 9 - зубки; 10 — привод режущей

цепи

Установка типа МПВ-2 (машина для отбора проб из вагонов) со

шнекобуровым рабочим органом предназначена для отбора проб из же-

лезнодорожных вагонов и обработки отобранных проб (рис. 19).

Все узлы установки смонтированы на козловом кране, который автономно

передвигается по специальному рельсовому пути вдоль железнодорожных

вагонов. Установка обеспечивает отбор проб на всю глубину погруженного

в вагоны материала.

Основные узлы установки — каретка, рукав для удаления отходов

проб, сократитель, молотковая дробилка, пробоотборник, рама вертикаль-

ная, механизм передвижения каретки, опорные тележки, режущая коронка.

Питание электроэнергией осуществляется по кабелю, размещенному на

подвесках. Управляет установкой оператор, который находится в кабине.

Отбор проб производится по набираемой оператором программе. Портал,

передвигаясь вдоль вагона, останавливается у линии, на которой нахо-

дятся точки отбора точечных проб. Затем кареткой пробоотборник уста-

навливается над требуемой точкой и погружается практически на всю глу-

бину находящегося в вагоне слоя. Буровой штангой проба поднимается

вверх и поступает в дробилку, в которой измельчается до крупности О -

3 мм. Сократителем проба сокращается до требуемой массы и собирается в

сборники. Отходы пробы через рукав возвращаются в железнодорожный

вагон. После окончания отбора точечной пробы пробоотборник поднимается

и устанавливается над следующей точкой.

Машина МПА-150 (рис. 10.5) предназначена для обработки объеди-

ненных проб крупностью до 150 мм с целью одновременного приготовления

аналитических и лабораторных проб.

Основные узлы машины - ленточный питатель, дробилка молотковая,

сократитель с двойным ковшом, рама, печь, молотковая мельница, течка

для удаления отходов, делитель аналитических проб, сборник лабораторной

пробы.

Первичная проба крупностью до 150 мм питателем подается в молот-

ковую дробилку, где происходит ее дробление до крупности 0 - 3 мм. Под

молотковой дробилкой установлен горизонтальный цепной сократитель,

двойной ковш которого пересекает поток дробленой пробы при движении

как на верхнем, так и на нижнем участке цепи сократителя. Зеркальное

расположение ковшей позволяет выделять две пробы крупностью 0 - 3 мм,

одна из которых поступает в печь для просушивания при температуре

135±5°С, а другая - в сборник лабораторной пробы. Подсушенная до воздуш-

но-сухого состояния проба из печи направляется в молотковую мельницу,

где измельчается до крупности 0 - 0,2 мм, а затем с помощью механического

делителя делится на три части. Отходы пробы удаляют по желобу.

1 - бункер для пробы; 2 - ленточный питатель; 3 - молотковая дробилка;

4 - контрольная решетка; 5 - направляющая решетка; 6 - направляющая для

отходов; 7 - сократитель; 8 - желоб для удаления отходов; 9 - банки для лабо-

раторных проб; 10 - направляющие для пробы

Рисунок 10.6 - Машина для подготовки лабораторных

Лекция №14

ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНОГИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ УГЛЯ

14.1. Требования к состоянию лабораторной пробы

Методические стандарты устанавливают единые методы контроля ка-

чества углей, средства и порядок проведения испытаний. Основные показа-

тели качества: зольность, массовую долю влаги и серы, выхода летучих

веществ, удельную теплоту сгорания и другие - определяют при техниче-

ском анализе. При необходимости проводят анализ элементного состава

топлива. Показатели качества и физические свойства угля определяются

по весу проб в различном состоянии. Вес в рабочем состоянии определя-

ется по весу лабораторной пробы (точные пробы смешали получили объ-

единенную; после отобрали простым делением лабораторную) с естест-

венной влажностью. Рабочее состояние отмечается верхним индексом r Р

Вес в аналитическом состоянии - уголь измельчается до размеров зер-

на 0,3 см и выдерживается для стекания свободной влаги. Отмечается верх-

ним индексом a Р

а.

Вес в сухом состоянии - без содержания свободной (внешней) влаги в

трещинах и порах ( сумма этих видов влаги называется общей). Отмечается

верхним индексом Р

. Пробу измельчают до 0,2 мм , высушивают при 105 -

110°С в течение 60 мин (каменные угли и горючие сланцы), 90 мин (бурые

угли) или 120 мин (антрацит).

Вес в сухом беззольном состоянии - условный расчетный вес угля, не

содержащего влаги и золы. Отмечается верхним индексом Р

daf

= Р

- Р

золы

Вес органической составляющей угля – вес условное состояние топлива

без содержания влаги и минеральной массы. Отмечается верхним индексом

Таблица 11.1 - Масса топлива и его состав

Индекс массы С

Сера Балласт Б

рга-

нич

Другие

виды

ость

Зольн

Влаг

Об-

щая

о Орга-

ническая

daf Сухая

масса

беззольная масса

d Сухая

масса

а Анали-

тическая масса

Рабочая масса (рабочее топливо)

14.2 Технологические и физические свойства углей

Сущность определения зольности в лаборатории (ГОСТ 11022 -

75) Вес золы – взвешивают остаток после полного сжигания в муфеле двух

навесок угля, взятых из проб крупностью 0—0,2 мм, и прокаливании зольно-

го остатка при температуре 800—830°С в течение 1,5 ч (каменные угли и ан-

трацит) или 1 ч (бурые угли, горючие сланцы).

= Р

золы

100% / Р

При ускоренном методе анализа при 850—875°С зольный остаток про-

каливается в течение 20 - 35 мин, а если в муфель подается кислород, то в те-

чение 10 - 25 мин

Влага определяется по выражению

= Р

/ Р

100%

Сера содержится в органической и неорганической составляющей

углей, потому определяется по отношению к сухому состоянию (в воде

нет серы). Наблюдается в основном в виде тонкодисперсных включений

крупностью до 4 мкм, что очень затрудняет ее удаление в процессе обогаще-

ния. Практически для этого необходимо измельчение угля и применение

специальных методов обогащения, из которых наиболее эффективен цен-

тробежный. При современных схемах обогащения достигается лишь по-

путное снижение серы в концентрате на 10 - 15%. Определение массовой до-

ли общей серы по ГОСТ 8606 - 72 заключается в химическом её извлече-

нии путем сжигании навески топлива со смесью. Эшка (смесь оксида

магния и углекислого натрия), растворении об-разовавшихся сульфатов,

осаждении их хлористым барием и весовом определении образовавшегося

сернокислого бария

серы

100% / Р

Минеральные примеси. Основная масса минеральных примесей по-

падает в уголь из прослойков пластов и боковых пород. Часть минераль-

ных примесей вошла в угольное вещество в процессе углеобразования.

Входящая в состав угля негорючая минеральная часть при сжигании обра-

зует остаток, который называется золой. В отличие от этого понятия для

оценки балласта топлива в виде минеральных примесей в стандартизации

принят термин «зольность». Зольность - содержание негорючего остатка (в

процентах) после сжигания топлива в стандартных условиях. Часть мине-

ральных примесей при сжигании разлагается: из известняка выделяется

углекислый газ, колчедан переходит в оксид железа и серы, а последняя

выделяется в виде газа. Поэтому зольность угля не полностью характери-

зует содержание в нем минеральных примесей. Обычно зольность углей на

8—12% ниже содержания минеральных примесей.

Для оперативного определения балласта в топливе определяют мас-

совую долю минеральных примесей (видимой породы) по ГОСТ 1916- 75.

Минеральными примесями по ГОСТ 1916 - 75 условно считают куски

вмещающих пород и серного колчедана размером 25 мм и более, мело-

чью — куски размером менее нижнего предела, установленного для каждо-

го класса грохоченного топлива, куски размером менее 6 мм - для рядового

угля

По этому же стандарту определяют массовую долю мелочи. Если

нужно определить оба показателя, то испытанию подвергают одну и ту же

пробу. Вначале определяют массовую долю мелочи, а затем - минеральных

примесей. При определении массовой доли мелочи пробу взвешивают и

рассеивают на сите с отверстиями, соответствующими контролируемому

нижнему пределу крупности, подрешетный продукт взвешивают.

При определении массовой доли минеральных примесей пробу взве-

шивают, рассеивают на сите с размером отверстий 25 x 25 мм, из надре-

шетного продукта выбирают и взвешивают куски минеральных примесей

Максимальная влагоемкость максимальную массовую долю влаги.

При определении этого показателя определяется массовая доля влаги у

бурых углей в пробе крупностью до 3 мм после насыщения ее водой и

удаления поверхностной влаги фильтрованием и двукратным отжатием

под прессом, а у каменных углей и антрацитов - по потере влаги при высу-

шивании при температуре 105 - 110°С до постоянной массы аналитической

пробы после насыщения водой.

Фосфор. В ряде случаев, например, для получения малофосфористого

кокса в стандартах имеются ограничения массовой доли фосфора в углях.

В процессе коксования весь фосфор переходит в кокс, а при доменной плав-

ке - в чугун. Наличие фосфора является причиной ухудшения свойств ме-

талла - он приобретает хрупкость при понижении температуры и интенсивнее

проходит процесс коррозии. Массовая доля фосфора в углях по ГОСТ 1932—

82 определяется по анализу золы в лаборатории одним из предусмотрен-

ных этим стандартом методов - объемным, гравиметрическим или фотоко-

лориметрическим. Допустимые относительные расхождения от

среднего результата при двух определениях в одной лаборатории состав-

ляют 10%, в разных лабораториях - 15%.

Удельная теплота сгорания - важнейший показатель энергетической

ценности топлива. Значение этого показателя определяет затраты потре-

бителей, связанные с расходом, транспортировкой и хранением угля.

Удельная теплота сгорания определяется в джоулях (Дж) или килокалориях

(ккал) на 1 кг топлива (1 ккал = 4,187 кДж; 1 кДж = 0,23885 ккал). Теплоту

сгорания определяют по ГОСТ 147—74. В калориметрической установке

(рис. 2.7) навеска угля крупностью 0 - 0,2 мм сжигается в среде кислорода под

давлением. Выделяющееся тепло нагревает воду в сосуде.

Выход летучих веществ - основной показатель при определении марки

углей. С увеличением стадии метаморфизма его значение уменьшается.

Этот показатель является важной характеристикой углей для энергетического

и технологического использования. При повышенном выходе летучих ве-

ществ топливо легко загорается. Топочные устройства и технология сжига-

ния должны обеспечивать полное сгорание выделяющихся газов. При

большом выходе летучих веществ в коксовой шихте получается кокс с низ-

кой механической прочностью. Улавливаемые при коксовании летучие ве-

щества являются ценным сырьем для получения химических продуктов.

Определение выхода летучих веществ по ГОСТ 6382—80 состоит в нагре-

вании навески в закрытом тигле при температуре 840—860°С в течение 7

мин. Выход летучих веществ (в процентах) определяется по разности между

общей потерей массы и потерей за счет испарения влаги.

daf

= P

– Р

пркал

100%/Р

золы

Спекаемость - свойство измельченного угля при нагревании без дос-

тупа воздуха переходить в пластическое состояние с образованием крупных

пористых кусков кокса. Это свойство может быть оценено по таким стан-

дартизованным показателям, как толщина пластического слоя и пласто-