Способ определения зольности угля Советский патент 1982 года по МПК G01N15/02 G01N27/46 

{ 5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗОЛЬНОСТИ УГЛЯ

Изобретение относится к способам |оценки качества вещества физическими (в частности, электрическими) методами и может быть использовано для контроля, например, зольности рядового угля на шахтах, углеобогатительных фабриках и коксохимических заводах а также для экспресс-знали-, за угля на зольность в лабораториях углеразведочных организаций. Известные способы определения зольности угля по измерению электропроводности и угольной пробы по средней (геометрической) удельной электропроводности , вычисленной из двух ее значений - продольной и поперечной (по отношению к слоистости угля) полученных из кривых электрокаротажа скважин или по приведенным кажущимся сопротивлениям угольных пластов в скважине, основаны на зависимости между зольностью угля и его удельным сопротивлением постоянному электричес кому току Cll. Однако вследствие непостоянства структуры ископаемых углей и многообразия физико-геологических факторов, осложняющих зависимость удельного электрического сопротивления углей от их зольности, получить удовлетворительные результаты этими способами во многих случаях не представляется возможным. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения зольности угля, заключающийся в пропускании постоянного электрического тока через образец, измерении поляризуемости после выключения тока, по величине которой судят о зольности. В основу этого способа положено наблюдаемое в скважине уменьшение потенциалов вызванной поляризации (8П) против угольных пачек, содержащих повышенное количество минеральных, (глинистых) частиц ,2. 3. Однако попытки использовать известный способ для оценки зольности угля в лабораторных условиях не дали положительных результатов. Объяс няется это существенным влиянием текстурных особенностей угля на его поляризационные свойства, а также слабой дифференциацией по поляризуемости ископаемых углей, обладающих ;различной зольностью. Цель изббретения - повышение точ ности и чувствительности определения зольности угля. Поставленная цель достигается те что в способе определения зольности угля, заключающемся в пропускании постоянного электрического тока чер образец, измерении поляризуемости этого образца после выключeниiя тока по величине которой судят о -его зол ности, перед пропусканием тока обра зец угля измельчают и спрессовывают в таблетку. Кроме того, измерение поляризуемости, определяемой в процентах как отношение амплитудного значения раз ности потенциалов ВП, измеренной после действия на образец постоянно го тока, к падению напряжения элект рического поля на образце угля в момент протекания через него поляри зующего ток-а, производят в микросекундной области времени. На чертеже приведен график зависимости параметра поляризуемости от процентного содержания примесей в угольных таблетках. Измельчение.угольной пробы в порошок с последующим превращением его в прессованную таблетку, исключает влияние текстурного фактора на результаты измерения поляризационного эффекта, повышает поляризуемость пробы и, обеспечивает тесную взаимосвязь между процентным содержанием в угле минеральных частиц и их удельной поверхностью, которая, в свою очередь, находится в прямой зависимости с поляризуемостью пористой среды. Следовательно, увеличение в спресованной уголь ной таблетке минеральных примесей I, зольности ведет к пропорционально му возрастанию ее поляризуемости. Измерение поляризуемости в микросекундном диапазоне времен также повышает точность определения зольности угля. Это обусловливается тем что ранняя ( микросекундная) стадия 4 ВП., в отличие от более поздней, обусловленной концентрационно-диффузионными изменениями в поровой . влаге, связана с физико-химическими явлениями на.границе раздела фаз в области двойного электрического слоя, т.е. на контакте.минеральных зерен с поровой влагой. Поэтому, чем ближе к моменту выключения поляризующего тока определяется параметр поляризуемости, тем теснее он связан с удельной поверхностью минеральных частиц, тем точнее с его помощью будет определено содержание их в .угольной пробе. Процесс измерения зольности угля состоит в следующем. Угольную пробу, предварительно измельченную в порошок до аналитической зернистости (-т.е. пропушенную через сито 0,2 мм), засыпают в прессформу и с помощью гидравлического пресса спрессовывают под давлением 75-100 кГ/см. Полученную таким об-, разом таблетку закрепляют между электродами измерительной ячейкилабораторной установки ВП, состоящей из ге нераторного и измерительного блоков, .пропускают постоянный электрический ток до установления максимальной поляризации образца, измеряют поляризуемость в микросекундной области времени и по величине этого параметра определяют зольность исследуемой пробы. В связи с переходными процессами, возникающими в измерительной цепи сразу же после действия импульса тока за счет межэлектродной емкости, измерение поляризуемости следует вести в интервале микросекундного диапазона времен, начиная от 100 МКС после выключения тока и выше. В качестве примера на чертеже приведен график зависимости параметра поляризуемости от процентного содержания минеральных примесей в угольных таблетках, спрессованных при-давлении 100 кГ/см из смеси чистого каменного угля марки К с порошком аргиллита , Размер зерен порошков обоих компонентов смеси не превышал 0,2 мм. Содержание аргиллита в угле изменялось по весу от 5 до 0. Для измерения поляризуемости этих угольных таблеток использовалась установка, включающая в себя стандартный генератор прямоугольных импульсов, спе5циальный импульсный электронный ана лизатор ВП, измерительную ячейку , с четырьмя меднокупоросными неполяризующимися электродами и электронный осциллограф, на экране которого наблюдалось устойчивое изображение всей кривой спада ВП с момента прохождения заднего фронта импульса по ризующего тока.и до включения пос.ледующего токового импульса. Фиксированные амп 1итудные значения разности потенциалов вызванной поляризации снимались непосредственно из наблюдаемой на экране осциллогра фа кривой ВП, а величина падения напряжения электрического поля на образце в момент прохождения через него поляризующего тока измерялась с помощью калибратора амплитуды осциллографа. Поляризуемость проб определялась для времени 100 мКс. Как видно из чертежа, поляризуемость см си угля с аргиллитом, замеренная в области ранней.стадии ВП, находится в прямой зависимости с процентным с держанием в угле минеральных примесей . Таким образом, получив сначала эталонную, зависимость поляризуемост ископаемого угля от процентного содержания в нем минеральных примесей помощью предлагаемого способа мож но довольно точно и значительно 36 быстрее, чем с помощью традиционного технического анализа, определить зольность г сследуемой угольной пробы, а следовательно, и пути рационального использования угольного сырья в народном хозяйстве. Формула изобретения Способ определения зольности угля, заключающийся в пропускании постоянного электрического тока через образец, измерении поляризуемости после выключения тока, по величине которой судят о зольности, от л ич а ю щ-и и с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности определения, перед пропусканием тока образец измельчают и спрессовывают в таблетку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гречухин В.В. Методика определения относительных и приведенных кажущихся сопротивлений и их использование для изучения зольности угольных пластов. Сб., Геофизическая разоедка, М., Недра, вып.15., 136, с.. 2. Гречухин В.В. Геофизические методы исследования угольных скважин. М., Недра, 1965, c.t09 (прототип,).