Зольность угля – это масса золы, образующейся в установленных условиях, отнесенная к единице массы угля и выраженная в процентах.
Зольность угля обозначается символом А (Asche – нем., Ash – англ.).
При определении зольности углей для получения пригодных для сравнения результатов необходимо соблюдать следующие условия определения:
• сжигание навески топлива следует проводить при свободном доступе воздуха, т. е. в открытых тиглях или лодочках, помещенных в муфельные печи; • озоление навески необходимо проводить при возможно более низкой температуре, а окончательное прокаливание золы при (815±10)°C.Для соблюдения этих условий определения зольности применяют унифицированную аппаратуру и материалы.
Свободный доступ воздуха к пробе достигается применением открытых низких тиглей или лодочек такого размера, при котором толщина слоя топлива не превышает регламентированных значений: 0,15 г/ см2 для углей и 0,10 г/см2 для коксов.
Сжигание навесок проводят в муфельных печах с естественной вентиляцией. Для создания естественной вентиляции в дверце печи и на ее задней стенке предусмотрены отверстия. Расположение этих отверстий должно обеспечивать равномерное поступление воздуха и распределение его в рабочем пространстве печи, а также быстрое удаление продуктов разложения. При этом не должно быть уноса твердых частиц из тиглей. Для усиления вентиляции муфельная печь может быть оборудована вытяжной трубой, расположенной на задней стенке печи ниже отверстия для термопары, и выступающей над корпусом муфельной печи на высоту 30–40 см.
Современные лабораторные муфельные печи, предназначенные для озоления углеродсодержащих веществ и прежде всего, твердых топлив, были разработаны в соответствии с требованиями ISO 1171, ГОСТ 11022, BS 1016–4, ASTM D3174. Наиболее распространены в настоящее время лабораторные камерные печи фирм Nabertherm (модели LV 3/11 и LVT 15/11) и Carbolite (серия AAF 11/3 и AAF 11/7).
В этих печах предусмотрены откидная или подъемная дверца, вытяжная труба, программирование нагрева, специальная система притока-отвода воздуха, а также созданы условия для предварительного нагрева воздуха перед его подачей в камеру. Система вентиляции в этих печах обеспечивает 5–10-кратный обмен воздуха в минуту, а подача нагретого воздуха – однородную температуру в объеме печи.
Ранее при определении зольности кратность обмена воздуха в муфельных печах не измеряли и не контролировали. В первых ГОСТах на методы определения зольности скорость потока воздуха не была унифицирована. Впервые скорость потока, кратность обмена воздуха и способ контроля этих параметров были установлены в стандарте ISO 1171:1981.
В модифицированном стандарте ГОСТ Р 55661–2013 (ИСО 1171:2010) регламентированы следующие требования к вентиляции в муфельной печи: кратность обмена воздуха в печи должна составлять от 5 до 10 раз в минуту. Кратность обмена определяют путем измерения скорости потока воздуха на выходе из печи с помощью статической трубки Пито*.
* Трубка Пито предназначена для измерения скорости потока жидкости или газа. Трубка Пито является лабораторным оборудованием и изготавливается промышленностью. Примечание В отличие от международных, межгосударственных и национальных стандартов на методы определения зольности в углях, в стандартном методе определения зольности по ASTM D3174–2011 «Уголь и кокс. Определение зольности» муфельная печь оборудована специальным устройством для создания принудительной вентиляции. Это устройство соединено с рабочим пространством печи через выходное отверстие в задней стенке и состоит из трубки Вентури и стационарного измерителя потока. В устройство подается регулируемый поток воздуха, в результате чего на выходе, а, следовательно, и в рабочем пространстве печи создается разрежение, которое компенсируется затягиванием воздуха из атмосферы в камеру муфельной печи через отверстие в дверце. Степень разрежения и, как следствие, скорость затягивания воздуха из атмосферы зависит от скорости подачи воздуха в трубку Вентури. Чтобы определить скорость подачи воздуха в трубку Вентури, обеспечивающую необходимую кратность обмена воздуха в печи, проводят предварительную градуировку стационарного измерителя. Для этого измеряют скорость затягивания воздуха через отверстие в дверце печи с помощью отдельного измерителя и по достижении необходимой скорости затягивания воздуха ставят соответствующую метку на стационарном измерителе потока подаваемого воздуха. Создание регулируемого потока воздуха в муфельной печи является оптимальным способом установления необходимой кратности обмена воздуха в рабочей камере печи.
