СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ СЕРНОГО АНГИДРИДА В БУРОУГОЛЬНОЙ ЗОЛЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК G01N33/38 

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве золосодержащих строительных материалов.

Известен способ определения содержания серного ангидрида в золе путем химического анализа в соответствии с ГОСТ 5382, на проведение которого требуется затратить 6 часов для одной пробы золы.

Недостатком указанного способа являются длительность определения содержания серного ангидрида в золе, необходимость наличия аналитического оборудования, персонала соответствующей квалификации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающий химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₂, однократное установление зависимости между содержанием в золе серного ангидрида и косвенными характеристиками. В качестве косвенных характеристик используют содержание в золе свободной извести, которую определяют спиртово-сахаратным методом, разность температур при твердении золы - Δt, остаток золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученный при ее просеивании - ост 80. Для определения содержания серного ангидрида во вновь поступающих партиях золы используют заранее установленную зависимость между содержанием серного ангидрида и косвенной характеристикой (см. Овчаренко Г.И., Плотникова Л.Г., Францен В.Б. Оценка свойств зол углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетонах. - Барнаул: Изд-во Алт. гос. тех. ун-та, 1997. - С. 8-23, табл. 1.7). Описанный способ выбран в качестве прототипа и к остальным предлагаемым вариантам заявляемого изобретения.

Основным недостатком описанного способа является пониженная точность определения содержания серного ангидрида в золе вследствие низкого коэффициента корреляции (r = 0,66) зависимости между содержанием серного ангидрида и свободной извести (однопараметрическая зависимость), что указывает на недостаточно тесную связь между отмеченными параметрами.

Предлагаемыми изобретениями решается задача повышения точности определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе.

Для получения названного технического результата в способе определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающем химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между содержанием серного ангидрида и косвенными характеристиками - содержанием извести в золе, разностью температур при твердении золы Δt, остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании - ост. 80, используют в качестве содержания свободной извести в золе
содержание суммарной свободной извести в золе - CaO_сум ^св, а зависимость - двухпараметрическую от CaO_сум ^св и Δt или CaO_сум ^св и ост.80.

Двухпараметрическая зависимость может иметь следующий вид:
SO₃=0,10+0,54СаО_сум ^св+0,13 Δt при r = 0,76 (1)
Двухпараметрическая зависимость может иметь следующий вид:
SO₃=1,01+0,76CaO_сум ^св-0,23 ост.80 при r = 0,91 (2)
За суммарную свободную известь в золе принято ее содержание, определяемое спиртово-сахаратным или этилово-глицератным методами после помола навески золы до полного прохождения через сито с отверстиями в 60 микрон. Здесь и далее приводятся статистические регрессионные уравнения, связывающие независимые параметры. Поэтому размерность величин параметров не принимается во внимание (см., например, Романенко В.Н., Орлов А.Г., Никитина Г.В. Книга для начинающего исследователя - химика. - Л.: Химия, 1987.-280 с., стр.122).

Таким образом, для определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе по первому варианту способа используют одну из двух альтернативных двухпараметрических однократно установленных зависимостей, между содержанием серного ангидрида и вышеописанными косвенными характеристиками, что повышает коэффициент корреляции с r = 0,66 до r = 0,76-0,91 и, следовательно, точность определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе.

Для получения названного технического результата в способе определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающем химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между содержанием серного ангидрида и косвенными характеристиками - остатком золы с размерами частиц не менее 80 мкм, полученным при ее просеивании - ост.80, содержанием свободной извести в золе, разностью температур при твердении золы - Δt, используют в качестве содержания свободной извести в золе содержание открытой свободной извести в золе - CaO_откр ^св, а зависимость - двухпараметрическую от CaO_откр ^св и ост. 80 или Δt и ост.80. Двухпараметрическая зависимость может иметь следующий вид:
SO₃ - 3,23 + 0,64 СаО_откр ^св - 0,31 ост.80 при r = 0,83
(3) Двухпараметрическая зависимость может иметь следующий вид:
SO₃ = 3,77 + 0,16 Δt - 0,15 ост.80 при r = 0,72 (4)
За открытую свободную известь золы CaO_откр ^св принято ее содержание, определяемое спиртово-сахаратным или этилово-глицератным методами без какого-либо измельчения навески золы. Таким образом, для определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе по второму варианту способа используют одну из двух альтернативных двухпараметрических однократно установленных зависимостей между содержанием серного ангидрида и вышеуказанными косвенными характеристиками, что повышает коэффициент корреляции с r = 0,66 до r = 0,72-0,83 и, следовательно, точность определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе.

Для получения названного технического результата в способе определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающем химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между содержанием серного ангидрида и косвенными характеристиками - содержанием свободной извести в золе и остатком золы с размерами частиц не менее 80 мкм, полученным при ее просеивании - ост. 80, разностью температур при твердении золы - Δt, в качестве содержания свободной извести в золе используют содержание суммарной свободной извести в золе CaO_сум ^св, а зависимость - трехпараметрическую от CaO_сум ^св и ост. 80 и Δt или четырехпараметрическую от CaO_сум ^св и ост.80, и Δt, и CaO_б.к, где СаО_б.к - дополнительная косвенная характеристика - содержание извести, находящейся в борнокислой вытяжке золы.

Зависимость может иметь следующий вид:
SO₃=1,01+0,04 Δt + 0,7CaO_сум ^св - 2,1 ост.80 при r=0,92 (5)
Зависимость может иметь следующий вид:
SO₃ = 4,7 + 0,04 Δt + 0,95 CaО_сум ^св - 2,6 ост. 80 - 0,23СаО_б.к при r = 0,94 (6)
Таким образом, для определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе по третьему варианту способа используют одну из двух альтернативных трехпараметрическую и четырехпараметрическую однократно установленные зависимости между содержанием серного ангидрида и вышеописанными косвенными характеристиками, что повышает коэффициент корреляции с r = 0,66 до r = 0,92-0,94 и, следовательно, точность определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе.

Связь содержания серного ангидрида с содержанием суммарной и открытой свободной известью в золе, известью, находящейся в борнокислой вытяжке золы, разностью температур при твердении золы объясняется тем, что эти косвенные характеристики отражают основность золы, а также тем, что свободная известь золы при сжигании угля связывает сернистый ангидрид из дымовых газов с образованием ангидрита. Связь содержания серного ангидрида и остатка золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученного при ее просеивании, определяется тем, что с уменьшением указанного остатка уменьшается количество частиц золы с развитой удельной поверхностью и, следовательно, уменьшается улавливаемое золой количество сернистого ангидрида из дымовых газов и, наоборот, с увеличением указанного остатка увеличивается удельная поверхность золы и поверхность взаимодействия золы с дымовыми газами.

Введение дополнительных косвенных характеристик для определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе (три варианта способа) позволяет устанавливать двух-, трех- и четырехпараметрические зависимости. Использование многопараметрических зависимостей повышает коэффициент корреляции и, следовательно, точность определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе.

Способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе поясняется таблицами 1, 2, 3 для первого, второго и третьего вариантов способа, отражающими физико-химические характеристики различных проб буроугольной золы, имеющие наиболее тесную связь (наибольший коэффициент корреляции) с определяемым параметром.

Примеры конкретного осуществления заявляемого способа
Пример 1 конкретного осуществления первого варианта заявляемого способа
Отбирают на тепловой электростанции 12 проб высококальциевых зол от сжигания бурых Канско-Ачинских углей. Определяют для каждой пробы золы содержание серного ангидрида путем химического анализа по ГОСТ 5382, в качестве косвенных характеристик - содержание суммарной свободной извести в золе спиртово-сахаратным методом, разность температур при твердении золы, а именно зольного теста, или остаток золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученный при ее просеивании по ГОСТ 310.2 (остаток на сите 008).

Затем по полученным данным, приведенным в таблице 1, однократно устанавливают зависимость между содержанием серного ангидрида SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием суммарной свободной извести в золе и разностью температур при твердении золы, имеющую вид
SO₃ = 0,10+0,54 СаO_сум ^св+ 0,13Δt, при r=0,76 (7)
или зависимость между содержанием серного ангидрида SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием суммарной свободной извести в золе и остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании, имеющую вид
SO₃ = 1,01+0,76 CaO_сум ^св -0,23 ост.80, при r=0,91, (8)
где CaO_сум ^св - содержание суммарной свободной извести в золе, %,
Δt - разность температур при твердении золы, ^oС,
ост. 80 - остаток золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученный при ее просеивании через сито, %,
r - коэффициент корреляции зависимости.

Для определения содержания серного ангидрида во вновь поступивших партиях буроугольной золы используют одну из установленных зависимостей (7) или (8).

Пример 2 конкретного осуществления второго варианта заявляемого способа
Отбор проб золы, определение содержания серного ангидрида, остатка золы при просеивании или разности температур при твердении золы осуществляют по примеру 1, определяют содержание открытой свободной извести в золе спиртово-сахаратным методом. Для определения открытой свободной извести используют навеску золы в естественном состоянии, без какой-либо обработки (см. Овчаренко Г.И., Плотникова Л.Г., Францен В.Б. Оценка свойств зол углей КАТЭКа и их использование в тяжелых бетонах. - Барнаул: Изд-во Алт. гос. тех. ун-та, 1997. - С. 23-24).

Затем по полученным данным, приведенным в таблице 2, однократно устанавливают зависимость между содержанием серного ангидрида SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием открытой свободной извести в золе и остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании, имеющую вид
SO₃ = 3,23 + 0,64 CaO_откр ^св - 0,31 ост.80, при r = 0,83, (9)
где CaO_откр ^св - содержание открытой свободной извести в золе, % или зависимость между содержанием серного ангидрида и косвенной характеристикой - разностью температур при твердении золы и остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании, имеющую вид
SO₃=3,77 + 0,16Δt - 0,15 ост.80, при r - 0,72 (10)
Для определения содержания серного ангидрида во вновь поступивших партиях буроугольной золы используют одну из установленных зависимостей (9) или (10).

Пример 3 конкретного осуществления третьего варианта заявляемого способа
Отбор проб золы, определение содержания серного ангидрида, остатка золы при просеивании, разности температур при твердении золы, суммарной свободной извести в золе осуществляют по примеру 1 или дополнительно к этим характеристикам определяют количество извести, содержащейся в борнокислой вытяжке золы.

Затем по полученным данным, приведенным в таблице 3, однократно устанавливают зависимость между содержанием серного ангидрида SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием суммарной свободной извести в золе, остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании, и разностью температур при твердении золы, имеющую вид
SO₃=1,01+0,04Δt+0,7CaO_сум ^св - 2,1 ост.80 при r=0,92 (11)
или зависимость между содержанием серного ангидрида SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием суммарной свободной извести в золе, остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании, разностью температур при твердении золы и содержанием в золе извести, находящейся в борнокислой вытяжке, имеющую вид:
SO₃=4,7+0,04Δt+0,95CaO_сум ^св-0,26 ост.80-0,23СаО_б.к при r-0,94, (12)
где CaO_б.к - содержание извести, находящейся в борнокислой вытяжке золы, %.

Для определения содержания серного ангидрида во вновь поступивших партиях буроугольной золы используют одну из установленных зависимостей (11) или (12).

Заявляемый способ позволяет достоверно определять содержание серного ангидрида в буроугольной золе, тем самым контролировать гидравлическую активность зол, прочность золоматериалов и величину их собственных деформаций (см. , например, Овчаренко Г.И. Золы углей КАТЭКа в строительных материалах. - Изд-во Краснояр. ун-та, 1992. - С. 68-69).

Таким образом, использование предложенного изобретения позволяет повысить точность определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе за счет изменения значения коэффициента корреляции с 0,66 до 0,72-0,94.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве золосодержащих строительных материалов. В первом варианте осуществления изобретения способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе включает химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между SО₃ и косвенными характеристиками - содержанием суммарной свободной извести в золе - CaO_сум ^св, разностью температур при твердении золы - Δt, остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании - ост. 80, при этом используют двухпараметрическую зависимость от CaO_сум ^св и Δt или CaO_сум ^св и ост. 80. Зависимость имеет следующий вид: SO₃=0,10+0,54 CaO_сум ^св+0,13Δt, при r=0,76, или SO₃=1,01+0,76 CaO_сум ^св-0,23 ост. 80, при r=0,91, где r - коэффициент корреляции. В другом варианте изобретения способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе включает химический анализ пробы золы на SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между SO₃ и косвенными характеристиками - ост. 80, содержанием открытой свободной извести в золе - CaO_откр ^св, Δt, при этом используют двухпараметрическую зависимость от CaO_откр ^св и ост. 80 или Δt и ост. 80. Зависимость имеет следующий вид: SO₃= 3,23+0,64 CaO_откр ^св-0,31 ост. 80, при r=0,83, или SО₃=3,77+0,16Δt-0,15 ост 80, при r=0,72. В третьем варианте изобретения способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе включает химический анализ пробы золы на SО₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между SО₃ и косвенными характеристиками - CaO_сум ^св, ост. 80, Δt, при этом используют зависимость - трехпараметрическую от CaO_сум ^св и ост. 80, и Δt или четырехпараметрическую от CaO_сум ^св и ост. 80, и Δt, и СаО_б.к, где СаО_б.к - дополнительная косвенная характеристика - содержание извести в золе, находящейся в борнокислой вытяжке. Зависимость имеет следующий вид: SО₃= 1,01+0,04Δt+0,7 CaO_сум ^св-2,1 ост. 80 при r=0,92, или SO₃= 4,7+0,04Δt+0,95 CaO_сум ^св-0,26 ост. 80-0,23 СаО_б.к при r-0,94. Технический результат - повышение точности определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе. 3 с. и 6 з. п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающий химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием свободной извести в золе, разностью температур при твердении золы - Δt, остатком золы с размерами частиц не менее 80 микрон, полученным при ее просеивании - ост. 80, отличающийся тем, что используют в качестве содержания свободной извести в золе содержание суммарной свободной извести в золе - CaO^св _сум., а зависимость - двухпараметрическую от CaO^св _сум. и Δt или CaO^св _сум. и ост. 80. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зависимость имеет следующий вид:
SO₃=0,10+0,54 СаО^св _сум.+0,13Δt, при r=0,76,
где r - коэффициент корреляции. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что зависимость имеет следующий вид:
SO₃=1,01+0,76 CaO^св _сум.-0,23 ост. 80, при r=0,91,
где r - коэффициент корреляции. 4. Способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающий химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между SO₃ и косвенными характеристиками - остатком золы с размерами частиц не менее 80 мкм, полученным при ее просеивании - ост. 80, содержанием свободной извести в золе, разностью температур при твердении золы - Δt, отличающийся тем, что используют в качестве содержания свободной извести в золе содержание открытой свободной извести в золе - CaO^св _откр., а зависимость двухпараметрическую от CaO^св _откр. и ост. 80 или Δt и ост. 80. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что зависимость имеет следующий вид:
SO₃=3,23+0,64СaO^св _откр.-0,31 ост. 80, при r=0,83;
где r - коэффициент корреляции. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что зависимость имеет следующий вид:
SO₃=3,77+0,16Δt-0,15 ост. 80, при r=0,72;
где r - коэффициент корреляции. 7. Способ определения содержания серного ангидрида в буроугольной золе, включающий химический анализ пробы золы на серный ангидрид - SO₃ и использование заранее установленной с учетом полученных данных зависимости между SO₃ и косвенными характеристиками - содержанием свободной извести в золе, остатком золы с размерами частиц не менее 80 мкм, полученным при ее просеивании - ост. 80, разностью температур при твердении золы - Δt, отличающийся тем, что в качестве содержания свободной извести в золе используют содержание суммарной свободной извести в золе - CaO^св _сум., а зависимость - трехпараметрическую от CaO^св _сум. и ост. 80, и Δt или четырехпараметрическую от СaO^св _сум. и ост. 80, и Δt, и СаО_б.к., где СаО_б.к.- дополнительная косвенная характеристика - содержание извести в золе, находящейся в борнокислой вытяжке. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что зависимость имеет следующий вид:
SO₃=1,01+0,04Δt+0,7СаО^св _сум-2,1 ост. 80 при r=0,92;
где r - коэффициент корреляции. 9. Способ по п.7, отличающийся тем, что зависимость имеет следующий вид:
SO₃=4,7+0,04Δt+0,95 CaO^cв _сум.-0,26 ост. 80-0,23 СаО_б.к. при r-0,94;
где r - коэффициент корреляции.