РАЗДЕЛ 2
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИБОРЫ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОЦЕНКИ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
В известных работах по исследованию коксования ОПМ как компонентов угольной
шихты не были решены вопросы механизма взаимодействия пластмасс различных видов
с углём и их влияния на качество кокса. Из-за непонимания причины ухудшения
качества кокса при добавке некоторых пластмасс и их смесей в шихту авторы
опубликованных работ рекомендовали ограничить добавку ОПМ двумя процентами. В
предыдущих работах не были также предложены методы выделения из общей массы
ТПБО и обработки ОПМ, позволяющие вводить их в угольную шихту в промышленных
условиях. До сих пор не уделялось внимание исследованию реальной сырьевой базе
ОПМ – их количеству, компонентному составу, загрязнённости и условиям
накопления. Никогда ранее не были разработаны исходные данные для
проектирования промышленного участка по переработке ОПМ в присадку к шихте и
требования к сырью и готовой продукции. Поэтому в данной работе автор ставит
перед собой задачи выяснить физико-химический и химический механизм
взаимодействия пластмасс различных видов с углём на всех стадиях процесса
коксования и выбрать технологичный и экономически целесообразный способ
подготовки ОПМ как компонента шихты.
Для решения этих задач автором были выбраны следующие направления
экспериментальных исследований.
Изучение продуктов пиролиза индивидуальных пластмасс.
Изучение влияния продуктов пиролиза пластмасс на надмолекулярную структуру
углей при низких температурах.
Изучение влияния продуктов пиролиза пластмасс на вязкость пластической массы
угля.
Изучение выхода, компонентного состава продуктов коксования, и качества кокса
из шихты с добавками смеси и индивидуальных
пластмасс в условиях экспериментальных и промышленных коксований.
Изучение влияния термообработки отходов пластмасс на их механические свойства с
целью поиска способа внесения ОПМ в шихту для коксования.
Изучение количества ОПМ, их видового состава и содержания в ТПБО на реальном
полигоне захоронения с целью разработки технологии их переработки в присадку к
шихте для коксования.
Кроме того, были разработаны требования к сырью и готовой продукции и исходные
данные для проектирования промышленного участка по переработке ОПМ в присадку к
шихте для коксования для одного из коксохимических заводов Украины.
В процессе коксования угольной шихты с добавкой отходов пластмасс основным
фактором, определяющим характер взаимодействия компонентов шихты, является
температура. В соответствии с предполагаемым качественным изменением механизма
взаимодействия продуктов термодеструкции пластмасс с углём по мере повышения
температуры решено условно разделить весь процесс на три стадии:
низкотемпературную (до 2500С), среднемпературную (250-6000С) и
высокотемпературную (600-11000С), и для каждой стадии выбраны методы
исследования в соответствии с общепринятыми методами в современной науке и
практике.
Автором были подвергнуты термодеструкции индивидуальные пластмассы путём
нагрева в стеклянной колбе навесок первичных гранулированных пластмасс
заводского качества, соответствующих ГОСТам. Скорость нагрева была выбрана
такой, чтобы имитировать условия в реальных промышленных печах, температура
парогазовых продуктов измерялась ртутным термометром с ценой деления 2 градуса
С.
Продукты деструкции охлаждались в водяном холодильнике до 20 0С. Конденсат
взвешивался с точностью до 0,1 г, измерялся его объём, вычислялась плотность.
Колба с твёрдым остатком деструкции взвешивалась,
составлялся материальный баланс процесса. Для удаления смолистых веществ,
придающих желто-коричневую окраску, конденсат подвергали однократной перегонке
при атмосферном давлении.
На первой стадии взаимодействие угля и жидких продуктов термодеструкции
пластмасс носит физический и физико-химический характер. Наблюдались явления
набухания и экстрагирования угля в жидких продуктах. Для изучения этих явлений
автором были использованы оптические приборы и методы, как наиболее современные
и точные [2 Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по
фотометрическим методам анализа. – Л.: «Химия», Ленинградское отд., 1986. – 375
С.]. Действие продуктов термодеструкции ОПМ на уголь сравнивалось с действием
известных растворителей различных классов химических соединений. Были взяты
неполярные растворители алифатической (гептан, парафин), алициклической
(скипидар), ароматической (бензол, толуол, ксилол) природы. Слабополярные
растворители были представлены этиловым, изопропиловым, изобутиловым спиртами,
ацетоном, диэтиловым эфиром. Сильно полярные растворители были представлены
пиридином, водой, фенолом. В качестве ионных растворителей были взяты 1
нормальные водные растворы NаОН и серной кислоты, а также безводная муравьиная
кислота.
Для исключения температурных влияний на исходную структуру и продукты
пептизации угля опыты велись при температуре 293 К. Только фенол и парафин
применялись в виде расплава при 313 К и 323 К из-за высокой температуры их
плавления. Пробы углей массой 5 г, взвешенные с точностью до 0,1 г, в пробирках
с 10 мл растворителя, отмеренного с точностью до 0,1 мл помещались в пробирки,
плотно закрытые пробками. О воздействии растворителей на структуру угля судили
по увеличению объема твердого угля (набуханию), которое измерялось ежедневно в
течение 50 суток).
Экстракты углей в некоторых растворителях были настолько насыщены и
непроницаемы для дневного света, что для определения высоты пробы угля был
применен лазер. Для измерения набухания был построен специ
- Киев+380960830922