Влияние влажности и гранулометрич. состава на насыпную плотность шихты.

Гран. состав опред-ся плотностью угольных частиц и степенью заполнения объёма этими частицами. Плотность угля опред-ся его природой и колеблется от 1300-1600 кг/м³. При неизменной плотности угля насыпная плотность зависит только от степени заполнения объёма угольными частицами, кот в свою очередь определяются количеством влажности в угле, его гранулометр. составом, условиями загрузки и т. д. Если бы все частицы угля имели форму шаров один-го размера, то насыпная плотность имела бы минимальную величину. Фактически угольная смесь состоит из различных по форме и размера частиц, меньшие из них могут располагаться в промежутках между крупными, уменьшая тем самым объём пустот. Вместе с тем мелкие частицы могут вклиниваться между большими, раздвигая их и увеличивая при этом объём кусков (пустот). Насыпная плотность шихты загруженной в камеру коксования непостоянна и колеблется в пределах от 700-800 кг/м³. т.е. насыпная плотность шихты далеко не достигает насыпн. плотности угля.

Наиболее существенное влияние на величину насыпн. плотности шихты оказывает влажность углей. Мин насыпн. плотность наблюдается при W=10%

Зависимость насыпной плотности шихты от W^r при обычном кр.1. и избирательном кр.2. измельчении.

В зависимости от гранулометрического состава шихт эти кривые могут занимать разные положения в системе координат, могут иметь min при различных значениях влажности, но при таких условиях характер этой зависимости остаётся неизменным. Т.О. применение избирательного измельчения углей имеет преимущество перед обычным способом подготовки шихты к коксованию. Уменьшается насыпная плотность шихты при увеличении влажности. Дальнейшее увеличение влажности приводит к некот. увеличению насыпной плотности в ряду заполнения пустот м/у частицами угля Н₂О и более плотной упакованных угольных частиц. Для увеличения насыпной плотности шихты и соответственно разовой загрузки коксующих печей широко применяются обмасливание шихты с добавлением к ней микрокомпон-в (0,1-0,5%) к/у и нефтяных масел. Механизм действия масл-х добавок заключается в образовании вокруг зёрен угля плёнки масла, поверхностное натяжение кот меньше чем у воды. Это способствует более высокой подвижности зерен относительно друг друга, что обеспечивает более плотную упаковку в свободной засыпки. Наблюдается закономерность, чем выше температура кипения обмасливаемой добавки, тем больше её кол-во необходимо для достижения макс. насыпной плотности шихты. Зависимость приращения насыпн. плотности шихты от различных микродобавок.

Чем более легко кипящий и менее вязкий продукт ввод-ся в шихту, тем в большей степени он уменьшает поверхностное натяжение пленок жидкость вокруг зерен угля, тем легче эти зерна перемещаются друг относительно друга и тем более плотно упаков-ся в объём. Применение микродобавок, масел для увеличения насыпной плотности шихты широко применяется на заводах. Существенное влияние на величину насыпн. плотности шихты оказывает её гранулометрический состав. С целью определения оптимального гранулометр. состава проводились исследования кот. заключаются в следующем: угольная шихта подвергалась рассеиванию на узкие фракции 0-3мм; 3-5мм; 5-10мм; 10-20мм; 20-40мм; Из отдельных классов составлялись смеси различного гранулометр. состава с целью определения их плотности. Результаты показали, что насыпн. плотность отдельных классов ниже насыпной плотности смесей приготовленных из этих же классов. Чем шире диапазон крупных углей входящих в состав угольной шихты, тем насыпн. плотность её выше. Максим крупность угля входящая в шихту ограничивается – 10мм. Оптимальный гранулометрический состав, обеспечиваемый оптим. насыпн. плотность для шихты крупностью меньше 10мм был получен расчетным путём.

Более длительные исследования показали, что насыпная плотность смесей разного гранулометрического состава в большей степени зависит от W.

Для смесей, W до 4% укрупнение помола вызывает понижение насыпной плотности, при W шихт 4 – 8% насыпная плотность увеличивается при переходе к более крупному помолу, причем это увеличение тем больше, чем больше влажность угля. Укрупнение зерен угля в смеси приводит к уменьшению числа частиц в единице объема и это обстоятельство вызывает уменьшение числа контактов между частицами, следовательно, расклинивающее действие влажности с укрупнением помола снижается, а насыпная плотность увеличивается.

Рациональная схема дробления углей перед коксованием должна обеспечивать: понижение предела верхней крупности угля для снижения трещиноватости кокса, наименьшее образование мелких классов угля способствует избежать самоотощение шихты и ее насыпной плотности. При одном и том же верхнем пределе крупности (5 мм) гранулометрический состав шихты в зависимости от схемы дробления и свойств углей может изменяться в широких пределах.

Кривые распределения угля по классам крупности и соотв. насыпной плотности.

1кр. – 60% класс < 1мм, 45% класс < 0,5 мм

2 кр. – 40% 0 – 1 мм,40% 4 – 5 мм, 20% 1 – 4 мм

3 кр. – равномерный размер частиц, мм.

4 кр. – 35% > 4,5 мм, 2% <1 мм

Низкая насыпная плотность (кр. 1) объясняется чрезмерно высоким содержанием пыли, что приводит к значительному действию сил поверхностного натяжения воды на поверхности частиц. Низкая насыпная плотность (кр. 4) объясняется значительным содержанием крупных классов, а мелких классов не хватает для заполнения свободного пространства между крупными зернами. Высокая насыпная плотность (кр. 2) объясняется тем, что рациональное сочетание крупных и мелких классов угля создает наилучшие условия для максимально плотной упаковки частиц. Отмечается низкое содержание средних классов, если верхний предел крупности снижается с 5 до 3 мм, сохранив прежнее распределение классов по крупности, изменение насыпной плотности влажного угля сохраняет тот же характер, но абсолютные значения насыпной плотности снижаются.

Применение избирательного измельчения углей снижает содержание в шихте мелких классов и несколько увеличивает содержание крупных классов при одновременном снижении верхнего предела крупности угольных частиц. В результате это приводит к увеличению насыпной плотности угольной шихты.