ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ

Определение выхода летучих веществ

ISO 562:2010

Hard coal and coke — Determination of volatile matter ISO 5071-1:2013

Brown coals and lignites — Determination of the volatile matter in the analysis sample — Part 1: Two furnace method (MOD)

Издание официальное

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский центр стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ» (ФГУП «ВНИЦСМВ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандартов. указанных в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации Российской Федерации ТК 179 «Твердое минеральное топливо»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 октября 2013 Ns 1230-ст.

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международным стандартам ИСО 562:2010 «Уголь каменный и кокс. Определение выхода летучих веществ» (ISO 562:2010 «Hard coal and coke — Determination of volatile matter») и ИСО 5071-1:2013 «Угли бурые и лигниты. Определение выхода летучих веществ в аналитической пробе. Часть 1. Метод с двумя печами» (ISO 5071-1:2013 «Brown coals and lignites — Determination of the volatile matter in the analysis sample — Part 1: Two furnace method»).

Дополнительные положения, включенные в текст стандарта для учета потребностей национальной экономики, выделены курсивом и изложены во введении.

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р 55660-2013

Введение

Выход летучих веществ определяют как потерю массы навески твердого топлива за вычетом влаги при нагревании без доступа воздуха в стандартных условиях.

Результаты испытания являются относительными, поэтому для достижения воспроизводимости необходимо соблюдать постоянство основных параметров: скорости нагрева, конечной температуры и продолжительности нагрева. Для уменьшения окисления навески топлива при нагревании доступ кислорода к пробе должен быть ограничен. Это достигается применением тиглей с пришлифованными или притертыми крышками, допускающими свободное удаление летучих веществ, но препятствующими проникновению кислорода.

Аппаратура и метод испытания позволяют проводить в муфельной печи одно или несколько определений одновременно.

При испытании бурых углей и лигнитов возможно бурное выделение летучих веществ, сопровождающееся выбросом частиц твердого вещества из тигля, что искажает результат определения. Для снижения до минимума вероятности уноса частиц из тигля в процессе нагрева предусмотрены специальные способы: брикетирование навески и/или нагрев в двух печах.

Выход летучих веществ является одним из классификационных параметров каменных углей.

При определении выхода летучих веществ суммарно учитываются потери массы за счет разложения органической и минеральной масс угля. При значительной зольности угля образующиеся продукты деструкции минеральной массы искажают величину выхода летучих веществ, поэтому, если испытание проводят с целью классификации углей, зольность их не должна превышать 10 %. Пробы с большей зольностью предварительно обогащают.

На основании значений выхода летучих веществ и характеристики нелетучего остатка можно ориентировочно оценить спекаемость углей, а также поведение углей в процессах технологической переработки и сжигания.

В настоящий стандарт включены дополнительные по отношению к ИСО 562 и ИСО 5071-1 требования. отражающие потребности национальной экономики, а именно:

-    в области распространения конкретизированы виды твердого минерального топлива;

-    добавлен раздел 3 «Термины и определения»;

-    приведены характеристики нелетучего остатка (раздел 9);

-    приведена методика приготовления проб углей для целей классификации углей (подраздел

7.2);

-    добавлены методики брикетирования навески (подраздел 7.3) и определения выхода летучих веществ из брикетированной навески (л. 8.5.1);

-    из текста стандарта исключен способ с предварительным высушиванием пробы в тигле (ИСО 5071-1).

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОПЛИВО ТВЕРДОЕ МИНЕРАЛЬНОЕ Определение выхода летучих веществ

Solid mineral fuel Determination of volatile matter

Дата введения — 2015—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на лигниты. бурые и каменные угли, антрациты, горючие спанцы. продукты обогащения, брикеты и коксы (далее — топливо) и устанавливает гравиметрические методы определения выхода летучих веществ.

Общий принцип опредепения выхода летучих веществ установлен для всех видов твердого минерального топлива, а условия определения различны для группы каменных углей (каменные угли. антрациты, горючие сланцы, каменноугольные брикеты, продукты обогащения) и коксов и для группы бурых углей (лигниты. бурые угли, буроугольные брикеты, продукты переработки).

Примечание — Для группы бурых углей рекомендованы два альтернативных способа предотвращения выброса твердых частиц из тигля брикетирование навески и/или нагрев в двух печах

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 50342-92 Преобразователи термоэлектрические Общие технические условия (МЭК 584-2:1982)

ГОСТ Р 52917-2008 Топливо твердое минеральное. Методы определения влаги в аналитической пробе (ИСО 11722:1999. ИСО 5068-2:2007. MOD)

ГОСТ Р 53288-2008 Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания (01 ML R 76-1:2006(Е), MOD)

ГОСТ 1186-87 Угли каменные Метод определения пластометрических показателей ГОСТ 4790-93 Топливо твердое. Определение и представление показателей фракционного анализа Общие технические условия (ИСО 7936:1992. MOD)

ГОСТ 5955-75 Реактивы. Бензол. Технические условия

ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия ГОСТ 10742-71 Угли бурые, каменные, антрацит, горючие сланцы и угольные брикеты. Методы отбора и подготовки проб для лабораторных испытаний

ГОСТ 11014-2001 Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы. Ускоренные методы определения влаги

ГОСТ 13455-91 Топливо твердое минеральное. Методы определения диоксида углерода карбонатов (ИСО 925:1997. MOD)

ГОСТ 14198-78 Циклогексан технический. Технические условия ГОСТ 17070-87 Угли. Термины и определения

ГОСТ 23083-78 Кокс каменноугольный, пековый и термоантрацит Методы отбора и подготовки проб для испытаний

ГОСТ 25336-82 Посуда и оборудование лабораторные стеклянные. Типы, основные параметры и размеры

ГОСТ 27313-95 Топливо твердое минеральное. Обозначение показателей качества и формулы пересчета результатов анализа для различных состояний топлива (ИСО 1170:1997. MOD) ГОСТ 27589-91 Кокс. Метод определения влаги в аналитической пробе

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному

Издание официальное

указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт. на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт. на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте использованы термины и определения по ГОСТ 17070.

Обозначение показателей качества и индексов к ним — по ГОСТ 27313.

4    Сущность методов

Навеску воздушно-сухой пробы твердого топлива нагревают без доступа воздуха при температуре (900 ± 5) °С в течение 7 мин. Выход летучих веществ в процентах рассчитывают по потере массы навески пробы за вычетом влаги.

При испытании топлива группы каменных углей и коксов (см. раздел 1) установлены следующие условия определения: проба в виде порошка и нагрев в одной печи при (900 ± 5) °С в течение 7 мин.

При испытании топлива группы бурых углей (см. раздел 1) установлены следующие альтернативные условия определения:

а)    проба в виде порошка и последовательный нагрев в двух печах: при (400 ± 10) °С в течение 7 мин и при (900 ± 5) °С в течение 7 мин.

б)    брикетированная навеска пробы и нагрев в одной печи при (900 ±5)*С в течение 7 мин.

Если при испытании пробы в условиях а) и б) не удается избежать выброса твердых частиц, то

рекомендуют проводить определение выхода летучих веществ в следующих условиях: брикетирование навески и последовательный нагрев в двух печах: при (400 ± 10) °С в течение 7 мин и при (900 ± 5) °С в течение 7 мин.

5    Реактивы

5.1    Циклогексан по ГОСТ 14198

5.2    Бензол по ГОСТ 5955

6    Аппаратура

6.1 Муфельная печь

Используют муфельную печь с электронагревом и терморегулятором, обеспечивающим в рабочей зоне печи постоянную температуру (900 ± 5) °С. Для испытаний топлив, относящихся к группе бурых углей, дополнительно используют вторую муфельную печь аналогичной конструкции, в рабочей зоне которой поддерживают постоянную температуру (400 ± 10) °С.

Конструктивно муфельная печь может быть с закрытой задней стенкой или иметь на задней стенке отводную трубку диаметром 25 мм и длиной 150 мм (рисунок 1).

Примечание —В муфельных печах передняя дверца должна быть плотно закрыта Отводная трубка незначительно выступает над печью и должна быть снабжена дроссельным клапаном для ограничения потока воздуха через муфельную печь

Тепловая мощность муфельной печи должна быть такой, чтобы начальная температура, равная 900 °С или 400 ^вС, восстанавливалась после внесения в печь холодной подставки с тиглями не более чем за 4 мин. Температуру измеряют с помощью термопары (6.2).

В муфельной печи обычной конструкции (рисунок 1) можно проводить одновременно серию определений. используя подставку для нескольких тиглей.

2

ГОСТ P 55660—2013

В этом случае зона постоянной температуры должна быть не менее 160 х 100 мм. Для единичного определения в одном тигле на индивидуальной подставке диаметр зоны с постоянной температурой составляет 40 мм.

Температуру 900 °С в печи следует поддерживать как можно точнее. Допускаемое отклонение ± 5 °С включает возможные ошибки измерения тем-пературы и неравномерность ее распределения.

Размеры в миллиметрах

1 — нагревательная система, 2 — зона постоянной температуры. 3 — контрольная (не зачехленная ) термопара, 4 — камера муфельной печи (ширина 200 мм), 5 — дроссельный клапан, 6 — отводная трубка. 7 — зачехленная

термопара

Рисунок 1 — Муфельная печь (пример)

6.2 Термопара

Преобразователь термоэлектрический для измерения температуры до 1000 *С по ГОСТ Р 50342 с измерительным устройством

Температуру в печи измеряют с помощью не зачехленной термопары (контрольной) из проволоки толщиной не более 1 мм. Длина термопары должна быть достаточной, чтобы спай термопары, вставляемой в муфельную печь через переднюю или заднюю стенку, находился посередине между дном тигля, ломе-щенного на подставку, и подом печи. Если используют подставку с несколькими тиглями, температуру проверяют под каждым тиглем. Допускается проверять температуру над тиглями на одном и том же уровне в рабочей зоне печи.

При необходимости в печи может постоянно находиться зачехленная термопара, причем ее спай помещают как можно ближе к центру зоны с постоянной температурой. Показания зачехленной термопары необходимо через короткие интервалы времени проверять по показаниям не зачехленной термопары, которую для этого вносят в печь. Зачехленная термопара обычно является составной частью измерителя-регулятора температуры, используемого в муфельной лечи.

3

Примечание — Соотношение температура/электродвижущая сила спая термопары, используемой для измерения высоких температур, со временем постепенно изменяется

6.3 Тигель с крышкой

Цилиндрический тигель с хорошо подогнанной крышкой изготавливают из плавленого кварцевого стекла. Масса тигля с крышкой составляет от 10 до 14 г. размеры указаны на рисунке 2. Крышка должна плотно прилегать к тиглю, горизонтальный зазор между крышкой и тиглем не должен превышать 0.5 мм. Подобранную крышку пришлифовывают к тиглю, делая соприкасающиеся поверхности гладкими.

Примечание — Для проведения испытаний сильно вспучивающихся углей необходимо использовать более высокие тигли Увеличение высоты тигля до 45 мм не оказывает влияния на результат определения, если сохраняется скорость восстановления температуры в печи

Допускается использовать фарфоровые тигли № 3 высокой формы с крышками по ГОСТ 9147. Крышки должны быть подогнаны и тщательно притерты, причем притирку крышек к фарфоровым тиглям производят механическим вращением до образования желобка на внутренней поверхности крышки.

Тигли с подобранной и притертой крышкой должны быть одинаково маркированы, прокалены при температуре (900 ± 5) *С до постоянной массы и помещены в эксикатор с осушающим веществом

Размеры в миллиметрах

Подставка, на которой тигли помещают в муфельную печь, позволяет соблюдать установленную скорость нагрева.

4

ГОСТ P 55660-2013

Допускается применять следующие подставки:

а)    для единичного определения — кольцо из термостойкой стальной проволоки (рисунок 3, а) с керамическим диском диаметром 25 мм и толщиной 2 мм. помещенным на внутренние выступы опор;

б)    для проведения одновременно нескольких определений (два. четыре или шесть):

1)    каркас из термостойкой стальной проволоки с керамическими пластинами толщиной 2 мм. на которые ставят тигли (рисунок 3. б);

2)    подставка из листовой жаропрочной стали, обычно, на шесть тиглей (если позволяют размеры рабочей зоны) (рисунок 4).

6.5    Весы

Весы лабораторные по ГОСТ Р 53228 с пределом допускаемой погрешности ± 0.1 мг.

6.6    Пресс

Пресс лабораторный ручной с диаметром матрицы не более 15 мм.

6.7    Эксикатор

Используют эксикатор по ГОСТ25336 с осушающим веществом.

Размеры в миллиметрах

5

Размеры в миллиметрах

7.1    Проба топлива для определения выхода летучих веществ представляет собой аналитическую пробу, отобранную и приготовленную по ГОСТ 10742 или ГОСТ 23083.

Аналитическая проба, измельченная до максимального размера частиц 212 мкм, должна находиться в воздушно-сухом состоянии, для чего ее раскладывают тонким слоем и выдерживают на воздухе при комнатной температуре в течение минимального времени, необходимого для достижения равновесия между влажностью топлива и атмосферы лаборатории.

Перед взятием навески пробу тщательно перемешивают не менее 1 мин. предпочтительно механическим способом.

Одновременно со взятием навески для анализа отбирают навески для определения содержания аналитической влаги по ГОСТ Р 52917. ГОСТ 11014 или ГОСТ27589

7.2    Если определение выхода летучих веществ в каменных углях и антрацитах проводят с целью классификации, зольность их должна быть не более 10 %. Если зольность пробы превышает 10 %, пробу обогащают в органических или неорганических жидкостях в соответствии с ГОСТ 1186 и ГОСТ4790.

Каменные угли обогащают в жидкостях плотностью от 1500 до 1600 кг/м¹, а антрациты — в жидкостях плотностью 1800 кг/м¹ (хлорид цинка). Если после обогащения проб каменных углей и антрацитов их зольность превышает 10 %. определение выхода летучих веществ всплывшей фракции проводят при фактической зольности.

6

ГОСТ P 55660—2013

7.3 Брикетирование навески бурого угля

Навеску воздушно-сухой пробы бурого угля, приготовленной по 7.1. массой (1 t 0,1) г помещают в матрицу лабораторного пресса (6 6). накрывают сверху вкладышем, а затем вращением винта пресса или поворотом рукоятки опускают пуансон и сжимают уголь до образования брикета. Полученный брикет вынимают из пресса и до начала испытания хранят в бюксе.

8 Проведение испытания

8.1    Контроль за температурой в муфельных печах

В муфельных печах с помощью постоянно установленных зачехленных термопар устанавливают рабочие температуры (400 ± 10) °С и (900 ± 5) °С. Контролируют температуры в печах с помощью не зачехленных термопар.

В рабочие зоны муфельных печей помещают подставки, заполненные пустыми тиглями с крышками. Проверяют температуру под каждым тиглем на одной и той же высоте с помощью не зачехленной термопары. Измеренные значения температур должны находиться в пределах допустимых отклонений от температуры рабочей зоны. При проведении всех процедур в процессе испытания придерживаются выбранного положения подставки с тиглями в рабочей зоне печи.

Допускается помещать спай не зачехленной термопары на одной и той же высоте над тиглями в пределах зоны устойчивого нагрева.

Температуру в печи проверяют до начала определений. При рутинной ежедневной работе достаточно проводить подобный контроль ежемесячно.

Проверку скорости восстановления температуры в печи проводят аналогичным образом.

8.2    Подготовка к испытанию

Пустые тигли закрывают крышками (6.3). устанавливают на подставку (6 4). заполняя все гнезда, и помещают в зону устойчивой температуры муфельной печи, нагретой до (900 ± 5) °С. Тигли выдерживают в закрытой печи в течение 7 мин.

Вынимают подставку с тиглями из печи, охлаждают на металлической пластине в течение 5 мин не снимая крышек, после чего тигли помещают в эксикатор (6.7) и охлаждают до комнатной температуры вблизи весов.

После охлаждения пустые тигли с крышками взвешивают.

Процедура прокаливания пустых тиглей перед каждым их использованием для испытания не является обязательной. Достаточным условием для получения результатов испытаний в пределах допускаемых расхождений является хране-ние предварительно прокаленных тиглей в эксикаторе с осушающим веществом и уточнение массы тигля непосредственно перед помещением в него навески.

Во взвешенный тигель помещают навеску пробы, приготовленной в соот-ветствии с разделом 7. массой (1 ± 0,01) г. Закрывают тигель крышкой и взве-шивают. Все взвешивания проводят с пределом допускаемой погрешности ± 0.1 мг.

Навеску в виде порошка распределяют по дну тигля ровным слоем, слегка постукивая тиглем о чистую твердую поверхность.

При испытании кокса снимают крышку с тигля, добавляют к навеске 2-4 капли циклогексана

(5.1)    и снова закрывают тигель крышкой. Допускается вместо циклогексана использовать бензол

(5.2) .

Примечание —Добавление циклогексана или бензола препятствует окислению кокса

8.3 Определение выхода летучих веществ в каменных углях и коксах В муфельной печи устанавливают температуру (900 ± 5) °С.

Тигли с навесками в виде порошка, закрытые крышками, помещают в гнезда холодной подставки. Если на подставке остаются свободные гнезда, в них помещают пустые тигли с крышками. Подставку с тиглями переносят в муфельную печь, закрывают дверцу печи и оставляют на 7 мин ± 5 с.

Температура, понизившаяся при установке тиглей в печь, снова должна достичь (900 ± 5) °С не более чем за 4 мин. В противном случае испытание повторяют.

Вынимают подставку с тиглями из печи и охлаждают на металлической пластине в течение 5 мин. После этого тигли, закрытые крышками, переносят в эксикатор и охлаждают до комнатной температуры вблизи весов.