🔥 Zdolność spiekania węgla kamiennego — metoda Rogi (liczba RI)

Petrochemia PN-G-04508

Przegląd

Zdolność spiekania (spiekalność) jest charakterystyczną cechą stałych paliw kopalnych pozwalającą szybko odróżnić węgle koksujące od niekoksujących. Metoda Rogi polega na zbadaniu wytrzymałości mechanicznej (przez bębnowanie) koksu otrzymanego przez odgazowanie w 850 °C mieszanki węgla z antracytem wzorcowym w ściśle znormalizowanych warunkach laboratoryjnych. Niniejszy opis oparto na instrukcji laboratoryjnej Politechniki Wrocławskiej wykonywanej wg wcześniejszej normy PN-81/G-04518; aktualne wydanie PN-G-04508:2020-05 nie było dostępne i przed wdrożeniem trzeba je sprawdzić.

Węgle koksujące (w polskiej klasyfikacji typy 33–37: gazowy, gazowo-koksowy, ortokoksowy, metakoksowy, semikoksowy) przechodzą podczas ogrzewania bez dostępu powietrza w zakresie 350–500 °C w stan plastyczny; pozostałe typy węgla kamiennego, węgiel brunatny i antracyt dają koks pylisty, niespieczony lub o małej wytrzymałości. Zdolność spiekania obok zawartości części lotnych, dylatacji, wskaźnika wolnego wydymania i ciepła spalania jest parametrem klasyfikacji węgli kamiennych.

Teoretyczne wartości RI wynoszą od 0 do 100; w praktyce najlepiej spiekalne węgle mają RI około 85. Podział: węgle niespiekalne — 0, bardzo słabo spiekalne — do 20, słabo spiekalne — 20–30, średnio — 30–40, dobrze — 40–60, bardzo dobrze spiekalne — powyżej 60. Metoda Rogi wg PN-G-04508:2020-05 jest w zakresie akredytacji GIG (zakres 0–90).

Zasada metody

Mieszankę 1,00 ± 0,01 g węgla (próbka analityczna, ziarno poniżej 0,2 mm) z 5,00 ± 0,01 g antracytu wzorcowego karbonizuje się pod stałym naciskiem bloku stalowego w tygielku porcelanowym o znormalizowanych wymiarach w 850 ± 15 °C przez 15 min. Otrzymany koksik waży się i przesiewa przez sito 1 mm; pozostałość na sicie waży się i poddaje trzykrotnemu pięciominutowemu bębnowaniu z szybkością 50 obr/min w bębnie Rogi, powtarzając przesiewanie i ważenie po każdym cyklu. Liczba Rogi: RI = 100/(3Q) × [(a + d)/2 + b + c], gdzie Q — masa próbki po koksowaniu, a — masa na sicie przed pierwszym bębnowaniem, b, c, d — masy na sicie po pierwszym, drugim i trzecim bębnowaniu.

Zastosowania

• Ocena przydatności węgla kamiennego do przemysłowej produkcji koksu
• Klasyfikacja węgli kamiennych (parametr obok Vdaf, dylatacji, SI i ciepła spalania)
• Dobór składników mieszanek koksowniczych i składników schudzających
• Szybkie odróżnianie węgli koksujących od niekoksujących

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-G-04508:2020-05

Tytuł (PL)

Węgiel kamienny — Oznaczanie zdolności spiekania metodą Rogi

Title (EN)

Hard coal — Determination of caking power by the Roga method (tłumaczenie robocze)

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie mieszanki

   Do zważonego tygla wsypać 1,00 ± 0,01 g węgla (próbka analityczna 0,2 mm) i 5,00 ± 0,01 g antracytu wzorcowego; mieszać dokładnie 2 min mieszadełkiem, wyrównać powierzchnię końcówką mieszadełka i bez wstrząsania nałożyć pęsetą obciążnik stalowy. Umieścić na 30 s w urządzeniu do prasowania (obciążnik nie dotyka ścianek).

   ⏱ Czas: 2 min + 30 s

2. Karbonizacja

   Tygiel z mieszanką i obciążnikiem przykryć pokrywką stalową i wstawić do pieca 850 ± 15 °C; piec ma ponownie osiągnąć temperaturę w ≤ 5 min. Po 15 min od wstawienia wyjąć tygiel i ostudzić (ok. 45 min).

   ⏱ Czas: 15 min • 🌡 Temperatura: 850 ± 15 °C

3. Ważenie koksiku

   Zdjąć pęsetą pokrywkę i obciążnik, strącić do tygla ziarna koksu przyczepione do spodu obciążnika. Zważyć tygiel z zawartością (Q).

4. Pierwsze przesiewanie

   Wysypać zawartość na sito 1 mm; większe kawałki przenieść pęsetą z powrotem do tygla, resztę przesiać ręcznie bez intensywnego tarcia koksu o sito. Odsiew przenieść do tygla i zważyć (a).

5. Bębnowanie

   Odsiew wysypać na dno bębna Rogi, zamknąć pokrywę i bębnować 5 min (50 obr/min); przenieść na sito, przesiać, odsiew zważyć (b). Bębnowanie i przesiewanie powtórzyć jeszcze dwukrotnie (c, d).

   ⏱ Czas: 3 × 5 min

6. Obliczenie

   RI = 100/(3Q)·[(a + d)/2 + b + c]. Za wynik przyjąć średnią z dwóch prób równoległych tego samego węgla, zaokrągloną do liczby całkowitej; w sprawozdaniu podać masy ze wszystkich ważeń.

7. Porządki

   Kawałki koksu i przesiew poniżej 1 mm usunąć, puste tygle wyprażyć w 850 °C, sita i wnętrze bębna oczyścić z pyłu suchym ręcznikiem papierowym.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Piec 850 °C i gorący tygiel z obciążnikiem — szczypce i rękawice termiczne, studzić ok. 45 min przed rozbiórką
• Podczas karbonizacji wydzielają się palne gazy i smoła — wentylacja, nie otwierać pieca w trakcie 15 min
• Pył koksowy i antracytowy przy przesiewaniu i bębnowaniu — okulary, maska przeciwpyłowa

Najczęstsze pytania