• 5.6. Адсорбционная активность горелых пород как показатель степени обжига



  • страница4/7
    Дата15.05.2017
    Размер0.89 Mb.

    5 Минералогический состав и микроструктура характерных разновидностей горелых пород


    1   2   3   4   5   6   7

    5.5. Дифференциально-термический анализ горелых пород

    Исследование горелых пород с помощью дифференциально-термического анализа (ДТА) является одним из способов установления термической инертности материала, т.е. полноты прошедшего самообжига. Вместе с тем по форме кривых ДТА горелых пород можно до некоторой степени судить об их минералогическом составе (хотя для полной его расшифровки необходимо комплексное исследование).


    новый рисунок (22)

    Рис. 5.9. Термограммы природных горелых пород; потери при прокаливании в % по весу для проб [ ]:

    1 - 1,29; 2 - 1,87; 3 - 2,03; 5 - 12,69; 6 - 1,43; 9 - 7.05
    Группа кривых ДТА природных горелых пород, представляющих технологические пробы, отобранные при геологической разведке 2 крупнейших месторождений в Кузбассе, наглядно иллюстрирует сказанное выше (рис. 5.9).

    Высокие величины потери при прокаливании, характеризующей в основном содержание несгоревших углистых примесей для проб 5 (13-14) и 9, вполне увязываются с наличием эндотермических температурных эффектов в области дегидратации глинистых минералов (500-600 °С), и при значительной величине п.п.п. наблюдается глубокий пик эндотермического эффекта [проба 5 (13-14)].

    Хорошо обожженные горелые породы являются термически инертными и на кривых ДТА у них практически не отмечается температурных эффектов (пробы 1, 2, 3, 6).

    Таким образом, метод дифференциально-термического анализа является при исследовании полноты самообжига горелых пород достаточно показательным и может применяться как самостоятельно, так и в комплексе с другими способами - химическим, петрографическим.


    5.6. Адсорбционная активность горелых пород как показатель степени обжига

    Исследование процессов адсорбции осуществляется рядом методов, зависящих от природы и степени дисперсности адсорбента. Различные материалы резко отличаются но своей дисперсности, характеризуемой удельной поверхностью [43].

    Порошки, получаемые размолом твердых тел (шлаки, песок или цементный клинкер), имеют небольшую удельную поверхность, обычно не превышающую 2-3 тыс. см2/г.

    Выражением адсорбционных свойств вещества является величина а (характеристика адсорбционной активности) [ ]:



    a = С1 - С22*100%

    где: С1 - начальная концентрация красителя;

    С2 - концентрация красителя после обработки адсорбента.

    При изменении концентрации красителя в узких пределах степень адсорбции можно определить, пользуясь значением величины оптической плотности окрашенных растворов.

    По закону Бугера-Ламберта-Бера:

    D = хСl,


    где: D - оптическая плотность;

    х - показатель поглощения па единицу концентрации;

    С - концентрация красителя;

    l - толщина слоя раствора.

    Изучение данного вопроса осложняется тем, что уголь в отходах топливной и энергетической промышленности — горелых породах, шлаках и дисперсных золах ТЭЦ и ГРЭС — может находиться в различных модификациях в зависимости от условий и степени тепловой обработки вплоть до ококсованных частиц, а адсорбционная активность различных модификаций и видов различна (табл. 5.6).

    Таблица 5.6

    Адсорбционная активность Кузнецких углей и их модификаций [ ]


    Проба

    Месторождение

    Углехимическая характеристика

    Оптическая плотность

    Уголь

    № 1


    Шахта Журинка, пласта № 3

    Ас=3,24%; ωр=5,23%;

    υр=44,60%



    0,044

    № 2

    Шахта Прокопьевская, пласт Горелый

    Ас=4,23%; ωр=0,55%;

    υр=20,18%



    0,058

    № 2а

    Шахта Прокопьевская, пласт Горелый

    Ас=4,23%; ωр=0,55%;

    υр=20,18%




    0,044

    № 3

    Шахта Киселевск-уголь, пласт Мощный

    Ас=4,90%; ωр=3,25%;

    υр=25,72%




    0,23

    № 4

    Шахта имени Кирова, пласт Паленовский

    Ас=4,23%; ωр=0,60%;

    υр=41,7%



    0,044

    Графит

    -

    -

    0,08

    Полукокс

    Кузнецкий

    -

    0,04

    Кокс

    -

    -

    0,251

    Изменение оптической плотности по величине адсорбционной активности зависит от активности углистого компонента [ ]. По величине оптической плотности смеси (горелой породы, золы) трудно установить, в какой модификации находится уголь, так как AD для углистых ингредиентов очень разнообразна (табл. 5.7).

    Из приведенных данных видно, что оптическая плотность углистых адсорбентов чрезвычайно разнообразна, хотя у большинства каменных углей она близка к оптической плотности среднеактивных цемянок 0,04-0,06, для свежеизмельченного графита она несколько выше - 0,08 и для некоторых проб угля и кокса она резко увеличивается до 0,23-0,251.

    Таблица 5.7



    Влияние модификации угля на адсорбционную активность [ ]

    Адсорбенты

    Добавка углистого вещества в вес. %

    Оптическая плотность

    Цемянка из клещихинских глин, обожженных при температуре в СС

    Углистый

    Цемянки

    Углистой

    добавки

    Смеси




    Уголь № 3

    1

    0,156

    0,23

    0,159

    600

    Кокс

    1

    0,156

    0,251

    0,171




    Графит

    1

    0,156

    0,037

    0,153




    Уголь № 2

    3

    0,058

    0,058

    0,058

    800

    Графит

    3

    0,058

    0,08

    0,063




    Кокс

    3

    0,058

    0,04

    0,058


    Адсорбционная активность горелых пород. Исследование адсорбционной активности горелых пород Кузбасса методом фотоэлектроколориметрии воспроизводит результаты и зависимости, полученные для цемянок из железистых закварцованных глин [44].

    Данные для большого количества проб отвальных и природных хорошо обожженных горелых пород многих шахт Кузбасса при содержании углистых от 0,35 до 6,14% нанесены на кривые (рис. 5.10) и при некотором разбросе повторяют очертание эталонной кривой, полученной для цемяночно-углистой смеси.



    Рис. 5.10. Изменение оптической плотности при адсорбции в зависимости от содержания углистых примесей []:

    1 - кривая для демяночно-углистых смесей; 2 - кривая для горелых пород
    Методом адсорбционного анализа при помощи фотоэлектроколориметра было установлено:

    1) адсорбционная активность железисто-алевритовых цемянок и горелых пород Кузбасса прямо пропорциональна оптической плотности растворов МГ;

    2) по величине разности оптических плотностей исследованные адсорбенты подразделяются на определенные группы (в соответствии с табл. 5.8);

    3) адсорбционная активность горелых пород, зависит от содержания углистых примесей, повышаясь с их увеличением;

    4) адсорбционная активность цемянок и горелых пород зависит от температуры тепловой обработки адсорбента.

    Таблица 5.8

    Классификация адсорбентов по оптической плотности [ ]


    Адсорбенты

    Активность

    адсорбента

    Пределы изменения

    разность оптических плотностей ∆ D раствора

    МГ

    емкости поглощения Е в мг-экв

    Угли, цемянки обжига при 800-1000°С

    Низкая


    0-0,025


    0-6


    Горелые породы и цемянки обжига при 300-600° С, графит

    Средняя


    0,025-0,07


    6-14


    Цемянки обжига при 500-600° С

    Высокая


    0,07-0,15


    14-30


    Угли, кокс

    Очень

    высокая

    0,15-0,25

    30-50

    Вполне естественным было бы предположение, что величина адсорбционной активности горелой породы прямо пропорциональна количеству глинистых и углистых примесей, но различная активность углей не дает возможности сделать этот вывод.



    Большое количество проведенных исследований показывает, что для большинства горелых пород (особенно для глиежей), величина Еадс может служить непосредственной характеристикой степени самообжига, но иногда встречаются отклонения, необъяснимые без глкбокого изучения природы материала и примесей. Обычно они связаны с наличием тонкодисперсных глинисто-сланцевых пород и адсорбционно-активных модификаций угля (табл. 5.9).

    Таблица 5.9

    Адсорбционная активность глиежей и степень самообжига [ ]

    Потеря при прокаливании в вес. % на сухое вещество

    Адсорбционная

    активность

    Потеря при прокаливании в вес. % на сухое вещество

    Адсорбционная

    активность

    0,69

    7,63

    2,27

    24,2

    0,73

    3,06

    2,5

    10,72

    0,96

    4,55

    2,74

    25,02

    1,17

    5,9

    5

    14,68

    1,28

    11,15

    5,02

    12,44

    1,43

    1,5

    5,4

    22,28

    1,51

    4,05

    7,06

    19,82

    1,87

    6,82

    8,15

    12,46

    1,98

    2,56

    12,62

    12,44

    1,99

    8,11

    13,1

    24,31

    2,02

    5,94

    14,6

    20,16

    2,09

    20,69







    Примечание. Результаты исследования 23 проб глиежей порядке возрастания величины потери при прокаливании: менее более 5 %.

    расположены в по- 2о/ от 2 до 5с/в и

    Если п.п.п. менее 2 %, адсорбционная активность для большинства проб меньше 6 мг-экв, а почти для всех проб, имеющих п.п.п. более 2 и 5 %, адсорбционная активность значительно выше 10 мг-экв и колеблется в широких пределах.



    1   2   3   4   5   6   7

    Коьрта
    Контакты

        Главная страница


    5 Минералогический состав и микроструктура характерных разновидностей горелых пород