Способ определения степени минерализованности твердых горючих ископаемых

Способ определения степени минерализованности твердых горючих ископаемых

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Совет сник

Социалистических

Респубпин (1Ц1000876 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Зая влено 24. 07. 81 (21) 332265 4/18-25

; с присослинениетт заявки М (23) Прноритет(1публиковано 28.02 .83. Бюллетень 1тЪ 8, Дата опубликования описания 28 .02 .83

\ (51)M. Кл.

G 0 l N 27/14

Гвсудврствеевк1 кеактет

СССР во аелзм «мбретеккй к еткрытик (53) УДК 536.096 (088 ° 8) (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ МИНЕРАЛИЗОВАННОСТИ

ТВЕРДЫХ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к измерению минералиэованности твердых горючих ископаемых и может быть использовано для определения степени минера-. лиэованности горючих сланцев, каменных и бурых углей, торца и др. полезных ископаемых.

Известны способы термогравиметрического анализа степени минерализованности твердых горючих ископаемых, состоящие в сжигании навески пробы массой около 1 r в течение времени окало 1,5 ч для медленного способа и около 40 мин для быстрого способа и определения убыли веса в процессе сжигания, по которой определяют минерализованн сть топлива (мерой минерализованности -зольности - топлива является относитель- о ное содержание несгоревшего в процессе прокаливания остатка )(1 ).

Значительная продолжительность прокаливания не позволяет использовать

2 данные известного способа для оперативного вмешательства в технологию добычи, обогащения или пераработ-. ки топлива. Несоответствие качествен" но-количественного состава золы фактическому содержанию минеральных примесей приводит к низкой точности on"" ределения минералиэованности известным способом, Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является способ, состоящий в нагреве ма» териала энергетическим воздействием, обладающим избирательностью по отношению к анализируемым составляющим, и регистрации изменения его температуры 2), Недостатками известного способа являются низкая точность измерения состава и узкий диапазон измерения.

Низкая точность обусловлена двумя основными обстоятельствами: на величине изменения температуры пробы горючих ископаемых сказывают .я не толь00876 ф

3 10 ко содержание анализируемых составляющих (минерализованности), но и содержание водорода {а так как удель ная теплоемкость водорода намного выше удельной теплоемкости других составляющих твердых горючих ископаемых, то даже небольшие изменения содержания водорода приводят к существенным изменениям прироста температуры); на величине прироста температуры пробы угля, сланца или торфа сказываются не только изменение суммы минеральных составляющих, .но также и перераспределение минеральных составляюших между собой (замена алюмосиликатов окислами железа или кальция изменяет величину прироста температуры при той же степени минералиэованности). Узкий диапазон измерения обусловлен тем, что величина прироста температуры неодинаково изменяется при низких и высоких содержаниях минеральных примесей.

Цель изобретения - повышение точности определения степени минералиэованности и расширение диапазона измерения.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу, состоящему в нагреве материала энергетическим воз действием, обладающим избирательностью к анализируемым составляющим, одновременно нагревают две порции материала от одного генератора высокой частоты, первую - в электрическом поле конденсатора, а вторую-в магнитном поле индуктора, а о степени минерализованности материада судят по величине отношения зарегистрированных изменений температур обеих порций.

Повышение точности достигается за счет компенсации влияния колебаний содержания водорода с одной стороны, за счет компенсации влияния взаимного перераспределения минераль ных составляюших с другой. стороны, а также за счет увеличения чувствительности к степени минерализованности . Расширение диапазона измерения достигается тем, что величина отношения зарегистрированных температур является линейной функцией сте пени минерализованности в широком диапазоне ее изменения.

На чертеже схематически показано устройство для реализации предлагaeмого способа определения степени ми5

19

26

ЗО

46

Ю

55 нерализованности твердых горючих ис ., паемых (измерительные кюветы с npol бами материала показаны в разрезе).

Устройство включает керамическую измерительную кювету 1 с пробой 2 и металлическую измерительную кювету

3 с пробой 2. Керамическая кювета 1 с пробой 2 установлена в индукторе

4, а металлическая кювета 3 с пробой 2 установлена между пластинами конденсатора 5. Индуктор 4 и конденсатор 5, включенные в параллель, представляют собой колебательный контур, являющийся нагрузкой генератора 6 высокой частоты. В металлической кювете 3 с пробой 2 установлена термопара 7. В керамическую кювету 1 с пробой 2 с помощью подъемника 8 с приводом 9 может опускаться (и подниматься) термопара 10. Выходы термопар 7 u lO подсоединены к входам измерителя 11 отношений, выход которого через масштабный преобразователь 12 соединен с регистратором 13. Включение и выключе" ние генератора 6 высокой частоты реверс и остановка привода 9, включение измерителя 11 отношений осуществляются от устройства 14 управления.

Устройство работает следующим образом.

Сигналом с устройства 14 управления запускается привод 9 и тевмопаоа

10 опускается а кювету 1 с пробои измерителе отношений фиксируются .значения температур t,òåðìoïàðû 7 и термопары 10. Затем сигналом с устройства 14 управления включается на реверс привод 9 и с помощью подъемника 8 поднимается термопара 10.

Сигналом с устройства 14 управления включается генератор 6 высокой частоты. При этом проба 2 нагревается в керамической кювете 1 высокочастотным магнитным полем индуктора

4, а проба 2 в металлической кювете 3 нагревается высокочастотным электрическим полем конденсатора

5. По истечении промежутка времени

0,5-3 мин сигналом с устройства 14 управления выключается генератор 6 высокой частоты, включается привод который с помощью подъемника 8 опускает термопару 10 в кювету 1 с пробой 2.

После этого в измерителе отношений фиксируются значения температур

t> термопары 7 и t4 термопары 10

О о

S . - 10008 и вычисляется величина отношения

Е 0 О прироста температур (»А, »2)/(ty ф=

=Л, которая является мерой степени минерализованности пробы 2. Масштабный преобразователь 1 2 преобразует полученную величину В непосредственно в проценты содержаний минес ральных примесей в пробе А, которые Регистрируются регистратором 13.

На этом полный цикл измерения за- 10 канчивается. До начала .следующего цикла кюветы 1 и 3 заполняются следующей пробой, снова устанавливаются и только после этого начинается новый цикл измерений. IS

Физической основой Работы устройства является то обстоятельство, что скорость нагрева порции материала в высокочастотном магнитном поле прямо пропорциональна удельной проводи- 2ô мости материала j и его магнитной проницаемости м., а скорость нагрева горючих ископаемых в высокочастотНоМ электрическом поле рабочего конденсатора прямо пропорциональна их 23 диэлоктрической проницаемости j и величине s ангенса диэлектрических паерь tg К.

Для больши нст ва твердых горючих ис.копаемых с увеличением степени ми не рализованнос ти увеличивается удельное электрическое сопротивление (уменьшается удельная проводимость j), уменьшается магнитная проницаемость v- увеличивается. ди1

35 электрическая проницаемость K и растет величина тангенса угла диэлектрических потерь tgd . Поэтому с увеличением степени минералиэованности скорость нагрева пробы в кювете 1

46 уменьшается и, следовательно, падает величина прироста температуры (t+- t2), а скорость нагрева пробы в кювете 3 увеличивается и, следовательно,:растет величина прироста температуры (t>- »„). Как следствие

0» о 45 величины отношения прироста темпера тур Ь будег с увеличением степени минерализованности уменьшаться быстрее, нежели изменяется любой из при-. ростов температуры (t — » J или .о

° О 0

4 2 (» - »„). Таким образом, относитель.ная чувствительность измерения степени минерализованности по величине д будет приблизительно равна сумме относительных чувствительностей измерения степени минералиэованности

Отдельно ПО.(tg- »2) и ПО (»g »g).

3а счет увеличения чувствительности

76 4 повышается точность измерения степени минералиэованности. Кроме того, величина отношения Ь уменьшается с ростом минерализации по близкому к линейному закону изменению минерали" зации в широком диапазоне.

Увеличение содержания водорода в пробах эа счет значительной теплоемкости водорода приводит к одновре" менному уменьшению обоих приростов температур (t<- »2J и (, t3- »ч1) так, что величина отношения Ь практически не изменяется с изменением содержания водорода. Известно, что в твердых горючих ископаемых содержится до 10": водорода (на сухую массу пробы),а при постоянной степени минера" лизованности пробы содержание водо. рода в ней может колебаться на несколько процентов. Поэтому реализованный в данном случае измерения принцип повышения точности за сче- компенсации влияния колебаний содержания водорода в пробе является существенным его преимуществом we только по сравнению с прототипом, но и по сравнению с другими известными методами измерения степени минералиэации твердых горючих ископаемых.

Одновременно Отметим, что перераспределение минеральных составляющих между собой при постоянной степе I ни ми не рали зова нности, выражающееся в замене aJIIQMocHBHKGTQB окислами железа, приводи т к примерно оди на ковым изменениям (»4- »Z) и (tg tq) а величина отношения д при этом практически не H зменяе тся .

Проводилось измерение зольности

А (степени минерализованности) проб угля. Использовался генератор высокой частоты на частоту 40,68 МГц и колебательную мощность 0,63 кВт. B измерительные кюветы 1 и 3 засыпались пробы угля массой около 100 г и крупностью 0-3 мм каждая. Нагрев проб в поле рабочего конденсатора и индуктора проводился в течение времени t--30 с. По величине Ь определяли зольность А с чувствительностью около 34 на 1 3 золы. Было установлено, что средне квадратическая погрешность измерения зольности при этом не превышает 0,1 абсолютный по золе, т.е. точность измерения зольности предлагаемым способом за

30 с выше, нежели точность измерения зольности методом оэоления эа 1,5 ч.

При этом стоимости оборудования для .

7 1000876 8 измерения зольности предлагаемым спо пени минерализованности и расширения собом и по ГОСТ.11922-64 примерно диапазона измерения, одновременно одинаковы. нагревают две порции материала от

:одного генератора высокой частоты, первую - в электрическом поле конФормула изобретения денсатора, а вторую - в магнитном поле индуктора, а о степени минераСпособ определения степени минерат лизованности материала судят по велизованностй твердых, горючих ископае личине отношения зарегистрированных мых, состоящий.в нагреве материала 1в изменений температур. обеих порций. энергетическим воздействием,облада- Источники информации, ющим избирательностью к анализируе- принятые во внимание при экспертизе мым составляющим, и регистрации из- 1. ГОСТ 11022-64. менения-его температуры, о т л и - 2. Авторское свидетельство СССР ч а ю шийся тем, что, с целью 1$ Ю 775674, кл. G О1 и 25/00,1980 повышения точности определения сте- (прототип}.

ВНИИПИ Заказ 1369/45 Тираж 871 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4