В настоящее время для оценки спекаемости углей используют различные методы [6, 7, 25]. Это объясняется тем, что спекание — очень сложный процесс, и каждый метод характеризует лишь отдельные его особенности.
Спекаемость углей зависит от свойств образующейся пластической массы, в том числе от ее кажущейся вязкости и текучести. Для оценки спекаемости на основе этих свойств применяют пластометрические методы.
Важная характеристика пластической угольной массы — ее способность вспучиваться, т.е. увеличиваться в объеме под действием летучих продуктов, которые выделяются при пиролизе.
Методы оценки спекаемости, основанные на измерении степени расширения или изменении объема навески угля при нагревании, называются дилатометрическими.
Как пластометрические, так и дилатометрические методы можно применять для определения температурного интервала пластичности или периода нахождения угля в пластическом состоянии.
От свойств пластической угольной массы, ее способности вспучиваться зависят форма и объем нелетучего остатка, получаемого в результате пиролиза.
Поэтому для оценки спекаемости углей по их вспучиванию применяют также методы, основанные на характеристике внешнего вида нелетучего остатка.
Спекаемость углей можно оценить по их спекающей способности*, т.е. по способности спекать добавленные в уголь неспекающиеся (инертные) добавки. В этом случае спекаемость угля определяют по прочности нелетучего остатка.
* Согласно ГОСТ 17070–2014, спекающая способность угля — свойство измельченного угля спекать инертный материал с образованием связанного нелетучего остатка в установленных стандартом условиях.Спекаемость углей зависит от условий определения, поэтому для сравнительной оценки углей необходимо строго соблюдать одинаковые (стандартные) условия проведения испытаний. Должны быть обеспечены установленные в методике степень измельчения угля, скорость его нагревания, конечная температура, нагрузка на уголь и другие требования, предусмотренные в стандартном методе.
Для определения спекаемости углей используют пробы, отобранные по ГОСТ 10742–71.
Если показатель спекаемости используют для классификации углей, зольность пробы не должна превышать 10%. При более высокой зольности пробу обогащают.
В зависимости от скорости нагревания угля методы определения спекаемости можно разделить на две группы:
• определение спекаемости при быстром нагревании; • определение спекаемости при медленном нагревании.К первой группе методов относятся метод Рога, определение индекса спекаемости и индекса свободного вспучивания, определение дилатометрических показателей в приборах ИГИ-ДМетИ и ИГИ-ВУХИН; ко второй группе — метод Грей-Кинга и определение дилатометрических показателей по методу Одибера-Арну.
Для характеристики углей с низкой спекаемостью используют методы испытания с быстрым нагреванием. При высокой скорости нагревания увеличивается текучесть пластической массы углей и улучшается их спекаемость. Применение методов с быстрым нагревом позволяет четче дифференцировать слабоспекающиеся угли и выявлять среди них более ценные. При медленном нагревании такие угли спекаются плохо, а иногда совсем не спекаются, и различить их между собой трудно или просто невозможно.
Методы определения спекаемости при медленном нагревании, которые относятся ко второй группе, пригодны для оценки качества углей со средней и высокой спекаемостью.
Эти методы можно отнести к косвенным методам оценки коксуемости, так как в промышленности коксование углей происходит также в условиях медленного нагревания.
Однако, спекаемость характеризует только прочность соединения угольных зерен по поверхности и не отражает другие характеристики качества кокса, поэтому показатели спекаемости лишь приблизительно оценивают пригодность углей для коксования.
Более точную характеристику коксуемости дают прямые методы коксования углей в лабораторных, полупромышленных или промышленных условиях.
При этом получают кусковой кокс и определяют его различные свойства: механическую прочность, реакционную способность, размер кусков.
Коксуемость углей оценивают, главным образом, по показателям прочности получаемого кокса.
