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

Подождите немного. Документ загружается.

метрическая усадка (ГОСТ 1186 - 69), индекс Рога (ГОСТ 9318 - 79), харак-

теристика нелетучего остатка в тигле после определения выхода летучих

веществ (ГОСТ 6382—80), спекаемость (ГОСТ 201375) и показатель свобод-

ного вспучивания (ГОСТ 20330—80). Пластометрические показатели у и х

определяют в пластометрическом аппарате (рис. 28). Определение этих по-

казателей производится нагреванием под нагрузкой помещенных в гермети-

чески закрытый стальной стакан 100 г угля крупностью менее 1,6 мм, золь-

ностью до 10% (при необходимости пробу предварительно обогащают за

счет отделения в тяжелой жидкости частиц высокой плотности по ГОСТ

4790—80). Этот вид испытаний моделирует коксование угля. Коксование

в стакане протекает снизу от источника тепла вверх.

Толщина пластического слоя у - один из основных классифика-

ционных параметров углей и используется для оценки их как сырья для

коксования. Выпускают автоматизированные пластометры, созданные в

НИИЧермет, позволяющие одновременно проводить испытание двух

проб.

Спекаемость углей, выраженную индексом Рога R1 определяют по

ГОСТ 9318—79. Сущность метода заключается в быстром нагревании при

постоянном давлении смеси угля с отощающей добавкой и определении ме-

ханической прочности нелетучего остатка. Из лабораторной пробы берут

навеску массой 50 г, просевают на ситах с размерами отверстий 0,2 и 0,1 мм,

зерна крупностью более 0,2 мм доизмельчают. Подготовленная к испыта-

нию проба должна содержать не менее 40% класса 0,1—0,2 мм. Расхож-

дения между двумя определениями при RI менее 20 не должны превышать 3

единиц, при RI более 20 - 5 единиц.

Плотность. Для углей различают действительную, кажущуюся и

насыпную плотности.

Действительная плотность угля d

по ГОСТ 2160 - 82 определяется

по пробе угля, измельченного до 0—0,2 мм. Для удаления из пор пузырьков

воздуха раствор смачивающей жидкости с пробой угля в пикнометре кипя-

тят в течение 1 ч и выдерживают такое же время при постоянной температу-

ре 20°С. В результате анализа определяют объем навески, а делением ее

массы на объем вычисляют действительную плотность угля.

Гравиметрический метод определения кажущейся плотности d

основан на

определении массы кусков угля (не менее 10), измерении их объема путем

взвешивания в воздухе и в жидкости (дистиллированной воде или мине-

ральном масле). Взвешивание производят в цилиндрической корзинке, из-

готовленной из металлической сетки.

При использовании мерных ящиков размеров lXlXl м отбирают 15 - 20

точечных проб, равномерно распределенных по площади штабеля. Пробу

частями засыпают во вспомогательную тару (ящики) вместимостью 50 - 80

кг, взвешивают и засыпают в мерный ящик до краев и выравнивают с по-

мощью рейки.

Насыпную плотность угля определяют отношением массы угля в каж-

дой из перечисленных видов мерных емкостей к их объему

Механическая прочность влияет на крупность угля, выбор и усло-

вия эксплуатации транспортного и технологического оборудования. ГОСТ

15490 - 70 регламентирует два метода определения механической прочности

- в большом и малом барабанах. Испытания в барабане проходят в условиях,

близких к условиям транспортирования. Для удаления мелочи перед за-

грузкой в большой барабан пробы рассеивают на ситах с размерами

отверстий, мм: 50X50 (антрацит крупностью 70—120 и более 25 мм);

25X25 (антрацит классов 25—70 и 25—125 мм). Из проб рядового угля для

испытаний выделяют класс 13—100 мм. При испытании проб грохоченного

каменного угля и антрацита из них предварительно отсеивают мелочь на

ситах с размером отверстий, соответствующих нижнему пределу крупно-

сти. Для испытаний в малом барабане выделяют пробу крупностью 25 - 50

мм. После испытания проб в большом барабане определяют массу подре-

шетного продукта после рассева на тех же ситах, на которых перед испы-

таниями отсеивалась мелочь, а при испытании в малом барабане - на сите с

размером отверстий 25 мм. Механическая прочность П (%) определяется по

формуле

tf = 100G,/G,

где G — начальная масса пробы, кг;

(

— масса надрешетного продукта, кг.

Термическая стойкость. В процессе использования сортового топ-

лива для получения термоантрацита, в слоевом сжигании и других про-

цессах оно подвергается термическому воздействию, влияющему на

его физико-химические свойства. При этом могут увеличиваться имею-

щиеся в нем трещины или образовываться новые, в результате чего снижает-

ся его сопротивление дроблению. Термическая стойкость отражает ме-

ханическую прочность угля после термической обработки

Лекция №15.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА УГЛЯ

15.1. Определение зольности

Для управления качеством в процессе добычи и обогащения угля необ-

ходимы средства оперативного определения его показателей. Разработаны

электрофизические методы определения зольности, удельной теплоты сго-

рания, массовой доли серы и влаги. На основе этих методов созданы при-

боры, основанные на отборе и обработке проб с последующим анализом их

традиционными методами в лабораторных условиях. В ряде приборов пре-

дусмотрена выдача сигнала для автоматического управления технологиче-

скими процессами.

Основные требования к приборным методам определения показателей

качества угля - оперативность, относительно низкая погрешность и надеж-

ность. Разрабатываемые и действующие приборы рассчитаны для измерения

показателей качества углей в аналитических и лабораторных пробах или в

частично подготовленных пробах крупностью до 25 мм, а также для непо-

средственного измерения в технологическом или специально сформирован-

ном потоке дробленой пробы.

Преимущество приборов для измерения показателей качества в тех-

нологическом потоке топлива - отпадает необходимость в отборе и подго-

товке проб. Кроме снижения трудоемкости, это ценно еще и потому, что

исключаются погрешности проведения этих операций.

Наиболее перспективны приборы, основанные на использовании

взаимодействия ионизирующих излучений (рентгеновских и радиои-

зотопных) с углем. Эти методы обладают рядом таких преимуществ, как

зависимость показаний от содержания минеральных примесей, бесконтакт-

ность, возможность компенсации возмущающих факторов и измерение

зольности непосредственно в потоке угля без отбора и подготовки проб.

В качестве чувствительного элемента датчика радиоактивных излу-

чений применяют газоразрядный или сцинтилляционный счетчик. Газо-

разрядный счетчик представляет собой стеклянную трубку с галогенным

заполнителем, катодом и анодом, к которым подведено напряжение. Под

действием радиоактивного излучения газ в трубке ионизируется и возни-

кает разряд, а на выходе счетчика - соответствующий электрический им-

пульс. В сцинтилляционных счетчиках используют специальные кристаллы,

в которых под действием излучения возникают световые вспышки, пре-

образующиеся в электрические импульсы и усиливающиеся с помощью

фотоумножителей.

Наиболее результативной является работа по освоению приборов, ос-

нованных на обратном рассеянии излучения, на рассеянии излучения впе-

ред, поглощении излучения и использовании двухлучевого метода измере-

ний.

Имеется опыт использования нейтронных методов контроля для оп-

ределения основных элементов, входящих в состав угля. Эти методы ос-

нованы на применении быстрых нейтронов с энергией до 14 МэВ, полу-

чаемых с помощью нейтронных генераторов. Необходимость специальной

защиты и сложность аппаратуры ограничивают применение этих методов.

На угольных предприятиях страны используют разработанные Укр-

НИИУглеобогащением золомеры типа ЗАР, предназначенные для опреде-

ления зольности аналитических проб угля. Прибор позволяет за 1,5—2 мин

определить зольность угля. Шкала прибора имеет два диапазона: от 4 до 14%

и от 14 до 40%.

15.2 Определение массовой доли общей серы и теплоты сгорания

В настоящее время разработаны и успешно осваиваются инструмен-

тальные методы определения массовой доли серы в углях. Из известных

наиболее приемлемы ядерно-физические и рентгеноспектральные методы,

которые наиболее просты, оперативны и имеют сравнительно низкую по-

грешность. Благодаря их применению многочасовые анализы в лабора-

тории могут быть заменены оперативными методами (время определения

составляет несколько минут), что позволяет применять их для управления

технологическими процессами.

В анализаторе БРА-11 аналитическая проба подвергается действию

гамма-излучения от изотопа же-леза-55 с энергией 5,9 кэВ, которое возбуж-

дает флуоресцентное излучение серы, регистрируемое пропорциональным

счетчиком.

При использовании нейтронных методов уголь облучают потоком

быстрых нейтронов от калифорння-252, которые при этом теряют свою

энергию. При взаимодействии с ними атомы серы испускают характери-

стическое гамма-излучение, плотность потока которого служит мерой

массовой доли общей серы в угле.

В США разработаны рентгеновские анализаторы угля для определе-

ния массовой доли серы и элементного состава золы. На приготовление

пробы и ее анализ затрачивается около 20 мин. Рентгеновские анализа-

торы основаны на возбуждении флуоресцентного излучения элементов по-

сле облучения испытуемого угля рентгеновской трубкой. Возбуждаемое из-

лучение анализируется спектрометром, а спектры обрабатываются на

ЭВМ, входящей в состав прибора. Приборы, работающие по этому прин-

ципу, выпускают также в Японии.

Известен метод спектрального анализа по инфракрасным спектрам.

В аппаратуре, разработанной в ФРГ, проба массой 50 - 500 мг в течение

нескольких секунд сжигается в кислородной струе. Газообразные продукты

сгорания охлаждают и направляют в адсорбционный измерительный при-

бор, где масса SO

, полученного в процессе сгорания, измеряется с помощью

инфракрасного детектора. Сигнал детектора обрабатывается микропроцес-

сором, и результат анализа выдается на табло и печатное устройство. Вре-

мя выполнения одного анализа 2 мин.

Фирма »Леко» (США) выпускает автоматические анализаторы серы

нескольких типов, основанных на этом принципе и имеющих относитель-

ную погрешность ±5%- Для некоторых углей из-за разницы в содержании

серы в продуктах сгорания и исходной пробе погрешности определения

могут быть и выше.

Нейтронно-активационный метод определения общей серы применяет-

ся в анализаторе, разработанном в США. Через измерительный бункер (рис.

47) высотой 10 м и диаметром 1 м, в центре которого установлена капсула с

изотопом, пропускают поток угля производительностью 6—7 т/ч.

15.3 Определение массовой доли общей влаги

Для автоматического определения массовой доли общей влаги в

углях применяют электрические и электрофизические методы. Электриче-

ские методы основаны на прямом измерении электрических характеристик

угля (удельное сопротивление, диэлектрическая проницаемость и др.), ко-

торые зависят от содержания в нем влаги. К электрофизическим методам

относят нейтронный и ядерного магнитного резонанса (ЯМР), а так-

же метод диффузионного инфракрасного отражения.

Преимущество электрических методов определения влажности по

сравнению с традиционными методами сушки проб состоит в том, что они

оперативны. Если для определения влажности методом сушки требуется не

менее 1 ч (экспресс-методом - до 0,5 ч), то с помощью электрических изме-

рительных приборов получают результат в течение одной или нескольких

минут; автоматические приборы дают непрерывную информа-цию о мас-

совой доле общей влаги.

Основное направление в создании влагомеров угля - использование ди-

элькометрического метода измерения влажности. Этот метод основан на

измерении полного сопротивления датчика вместе с контролируемым ма-

териалом.

УкрНИИУглеобогащением разработан и внедрен на многих углеобога-

тительных фабриках автоматический к о н вейерный влагомер

ВАК, который предназначен для непрерывного определения и записи значений

влажности угля крупностью не более 13 мм в технологических или специ-

ально сформированных потоках (рис. 48).

Действие прибора основано на измерении диэлектрических свойств

угля, проходящего в электромагнитном высокочастотном поле датчика ем-

костного типа. В комплект прибора входят датчик, выполненный в виде

полой лыжи с системой шарнирной подвески его над ленточным конвей-

ером, и регистрирующий автоматический потенциометр КСПЗ с записью

показаний на дисковой диаграмме.

При увеличении массовой доли влаги возрастают диэлектрическая

проницаемость и активная проводимость угля. Эти параметры воспринима-

ются датчиком. Корпус датчика 4 изготовляют из нержавеющей стали в ви-

де лыжи. Воспринимающий элемент первичного преобразователя представ-

ляет собой электрический конденсатор, образованный днищем лыжи и

рабочим электродом, встроенным в днище корпуса на изоляторе. Корпус

датчика 4 и головка подвески 2 соединены между собой тягами 3, образуя

шарнирный параллелограмм для перемещения датчика, при изменении вы-

соты слоя угля на ленте конвейера. При отсутствии угля на ленте корпус

датчика фиксируется в нижнем положении на высоте 30 мм над лентой, пре-

дотвращая возможность ее повреждения.

15.4 Весоизмерительные устройства

Для расчетов за отгружаемые рядовые угли и продукты обогащения

необходим весовой учет продукции. Кроме того, учет потоков угля необ-

ходим для управления процессами и анализа работы технологических ап-

паратов. При поступлении или отгрузке угля в железнодорожные вагоны

учет ведется с помощью вагонных весов. На угольных предприятиях при-

меняют автоматические железнодорожные. весы типов 699П 200А и 700П

200А, вагонные РС-200 Д24В и стационарные электронно-

тензометрические 100Х2ТВД5. Автоматические весы предназначены для

взвешивания вагонов с подачей сигнала на окончание погрузки и регист-

рации массы вагона.

Весы 699П 200А применяют для взвешивания вагона, установленного

при погрузке на платформе или движущегося, а типа 700П 200А - при

погрузке в передвижной вагон. Регистратор печатает результат каждого

взвешивания, ручным набором могут быть напечатаны дата и номер ваго-

на.

Весы РС-200 Д24В применяют при взвешивании вагонов в неподвиж-

ном состоянии на платформе. Стационарные весы 100Х2ТВД5 применяют

при взвешивании вагонов во время движения со скоростью не более 6 км/ч.

Взвешивание производится в два приема (потележно). Вначале взвешивает-

ся одна половина вагона, затем вторая, результат суммируется и выводит-

ся на световое табло и печать. Погрешность взвешивания ±1%.

На шахтах, разрезах и углеобогатительных фабриках применяют в

основном следующие весоизмерительные устройства для конвейерных

лент: электронно-гидравлические электронные весы (ЭГВ), работающие на

принципе преобразования воздействия силы тяжести на гидравлический

датчик в пропорциональный ей электрический сигнал; конвейерные весы

ЛТМ-1М, работающие по принципу уравновешивания массы взвешивае-

мого груза (Q 4500 т/ч)

Лекция №16.

ОРГАНИЗАЦИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА УГЛЯ

16.1 Назначение контроля норм показателей качества угля

При эксплуатации шахты устанавливаются требования по качеству уг-

ля в зависимости от требований со стороны предприятий-потребителей, ко-

торым из шахты поступает уголь. Основные потребители угля – тепловые

электростанции и металлургическая промышленность. Для тепловых элек-

тростанций – контролируются показатели зольность и влажность, для нужд

металлургической промышленности эти два показателя и дополнительно –

сера.

Метрологической контроль качества угля во время эксплуатации шах-

ты осуществляется шахтными отделами технического контроля (ОТК) для

- обеспечения показателей качества, требуемых потребителем;

- расчета проектных показателей эффективности производства и обоснования

программы развития горных работ шахты;

- материального стимулирования ГРОЗ и ИТР участка для улучшения пока-

зателей качества (на большинстве шахт за невыполнение установленных

норм показателей качества снимается премия за выполнение плана по добы-

че).

16.2 Принципы расчета показателей качества угля

Расчет эксплуатационной нормы зольности по лаве производится путём

усреднения по пачкам угля и пород попадающих в общую горную массу

∑

⋅

⋅⋅

dmA

где n – количество слоев угольных и породных пачек, попадающих в добы-

ваемую горную массу в угольном забое;