Способ определения влажности природного материала Советский патент 1980 года по МПК G01N5/02 

Изобретение относится к области 1горного дела, преимущественно связанной с разработкой угольных месторождений.5

Учитывая, что уголь является хороним сорбентом и в естественных условиях в той или иной степени заполнен влагой, находящейся в различных агрегатных состояниях, при решении ю вопросов, связанных с разработ крй методов прогноза и борьбы с внезапными выбросами угля и газа, горными ударами, самовозгоранием, необходимо учитывать не только абсолютные j показатели влажности, но и разделять ее по видам связи.

Известен способ определения величины физически связанной влаги, включающей в себя как прочно связанную, 20 так и рыхло связанную капиллярную влагу в переходных порах, по величине максимальной гигроскопической влажности 1 .

Пробу горной породы помещают в 25 атмосферу с относительной влажностью воздуха 95-98% и выдерживают до установления равновесного состояния.

Однако разделения физически связанной влаги на прочно связанную в зо

иде полимолекулярных слоев и рыхло связанную - капиллярную в переходных порах не осуществляется.

Известно устройство и способ определения влажности природного материала, в .частности почв, включающийвысушивание образца до постоянного веса, размещение его во влажной среде с последующим насыщен ием и измерением приращения массы образца, по величине которой определяют гигроскопическую влажность, т.е. конечное значение абсолютной влажности 2J .

Цель изобретения - возможность определения видов влаги в угле.

Указанная цель достигается тем, что по предлагаемому способу перед высушиванием образец дробят до крупности зерна 0,2-0,25 мм, по величине приращения массы на момент резкогд затухания ее изменения определяют величину прочно связанной влаги, а величину влажности, соответствующей рыхло связанной влаге, определяют как разность между гигроскопической и прочно связанной влажностями.

На фиг; 1 изображены изотер « адсорбции для образцов угля 1 и 2; на Фиг. 2 - изотермы адсорбции и десорОции рля образца 3; на фиг. 3 - гра фик изменения влажности образца 1 в течение времени; на фиг, 4 - график изменения влажности образца, раздробленного до крупности зерна менее 0,25 мм до кусков размером 15-20 мм на фиг, 5 - график изменения влажно ти рбразца, раздробленного до крупности зерна менее 0,25 мм до 5-7 мм Способ осуществляется следующим образом. Пробы угля массой около l6 г каждая набирают в специальные бюксы, полностью высушивают, например при t 105-110 С, и после охлаждения и взвешивЕШИя устанавливают в эксикаTCqp, в котором поддерживается относительная влажность воздухаф 95-98 Для создания такой воздушной среды на дно эксикатора наливают 10%-ный раствор серной кислоты или другие растворы насыщенных солей. Через определенные промежутки времени (если неавтоматическая запись) , например через каждый час, производят взвешивание проб угля и фиксируют их массу. Определяют при ращение массы и пц , скорость прираще ния Х. Ш1и относительное затухани .„„„„„„„„„ 1/ Vtt(-Vi, inna. скорости приращения В начальный момент скорость приращения массы пройл угля практически постоянная. При затухании ее на 30 50%, т,е, при X4,4(0,S-0,7)Vi по величине mi, соответствующей постоянной скорости, определяется влажность, соответствующую прочно связанной в виде моно- и полимолекулярных слоев влаге Wr S.100/o По величине стабилизировавшейся массы пробы угля оценивают максимальную гигроскопическую влажность -«JZlc rilb.oov, в свею очередь, величину влажности, соответствующую рыхло связанной капиллярной влаге, определяют как г.с.«. При мер. в таблице приведен пример определения параметров и Vp угля пласта h , Смоляниновский, разрабатываемый на глубине 1050 м (шахта им, Скочинского п/о Донецкуголь) f Масса абсолютной сухой пробы угля в. бюксе, г Масса йокса, г Масса, абсолютной сухой пробы, г

На фиг, 1 - кривая 1 характеризует изотерму адсорбции и десорбции образ- 65

2,33 0,93 ца, взятого из пласта , Пугачевка, опасный по внезапным выбросам угля и газа (шахта Комсомолец, п/о Арт уголь). Уголь сильно нарушенный, прочность на одноосное сжатие не бо лее 13 кг/см. Кривая 2 - для образца из пласта п , четвертый, угрожаекый по горны ударам (шахта № 25, п/о Воркутаугол Прочность угля на одноосное сжатие 55-90 кг/см. На фиг. 2 - кривая 3 для образца из антрацитового пласта h, шахта Дружба п/о Донбасеантрацит. Прочность угля на одноосное сжатие до 260 кг/см -. Заштрихованная область на изотер мах адсорбции и десорбции характери зует область капиллярной конденсации. Соответствующие уровни влажнос тей . и на фиг. 1 отмечены пунктиром. Проведен анализ кинетики сорбции углем этих же пластов, раздробленным до зерна крупности (см. фиг.3-5 Было выявлено, что в зависимости от типа угля, его нарушенности и прочности кинетика сорбции существенно изменяется. Для сильно нарушенного угля пласта Пугачевка (см. фиг. 3) независимо от крупности зерна (на фиг. 3 и 5 крупность зерна отмечена цифрами) до зерна менее 0,25 мм и до кусочков размером 10-15 мм сорбция влаги пробой угля (приращение влажности) практически не зависит от крупности зерна. Проведенное сопоставление резуль татов экспериментального определени видов влаги с помощью адсорбционноструктурного метода (см.фиг.1 и 2) и результатов по кинетике сорбции пробой угля, раздробленного до зерна менее 0,25 мм, показало, что влажность различных типов угля (от нарушенных до самых прочных), соответствующая прочно связанной влаге в виде моно- и полимолекулярных слоев ( W ) , соответствует прямолинейному участку кинетической сорбции J (для наглядности и простоты даны примеры непрерывных зависимостей изменения, представленных в виде графиков ).. Предлагаемый способ дает возможность существенно упростить и ускорить в 8-10 раа по сравнению с известными методами определение влаги в угле и определять виды влаги в угле. Формула изобретения Способ определения влажности природного материала, включающий высушивание образца до постоянного веса, размещение его во влажной среде с последующим насыщением и измерением приращения массы образца, по величине которой определяют гигроскопическую влажность, отли ч ающи йс я тем, что, с целью возможности определения видов влаги в угле, перед высушиванием образец дробят до крупности зерна 0,2-0,25 мм, по величине приращения массы на момент резкого затухания ее изменения определяют величину прочно связанной влаги, а величину влажности, соответствующей рыхло связанной влаге, определяют как разность между гигроскопической и прочно связанной влажностями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ломтадзе В. Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород. Недра, 1972, с. 121-122. ;,. 2.Авторское свидетельство СССР 96997, кл. G 01 N 5/02, 1954.