Электронная библиотека

2. Агроскин Л.А., Петренко M.C. Определение электросопротивления углей и сланцев при нагревании //Заводская лаборатория. -1948. № 7. С.807-812.

Применение электрического тока в качестве энергоносителя при термической переработке сланцев и углей представляет большой научный и практический интерес. Естественно, что первым шагом в этом направлении должно явиться детальное изучение электросопротивления сланцев и углей при нагревании. Поскольку принятая авторами методика экспериментирования и ее обоснование, а также обзор литературы по вопросу были опубликованы ранее, в данной работе описываются основные результаты проведенных экспериментов.

1. Электросопротивление углей и сланцев при различных температурах

Температура является одним из основных факторов, определяющих изменение удельного сопротивления углей и сланцев. Вне зависимости от того, будут ли образцы предварительно нагреты и испытаны на сопротивление после охлаждения или же испытания будут проведены одновременно с нагреванием, в обоих случаях температура нагревания является преобладающим фактором в изменении сопротивления. Во втором случае всегда наблюдается большее влияние температуры на уменьшение сопротивления, чем при испытании после охлаждения.

На фиг.1 приведены кривые, показывающие влияние температуры, а также скорости нагревания на изменение удельного сопротивления угля. Эти кривые показывают, что при комнатной температуре уголь имеет удельное сопротивление около 1010 Ом*см, которое при нагревании угли 950° резко снижается и достигает 5—50 Ом • см, т. е. в пределах температур от 0 до 950° наблюдается уменьшение удельного сопротивления угля примерно в миллиард раз. Это положение подтверждается и всеми экспериментами (в случае, если образцы не содержат большого количества влаги, а также золы). Данный уголь имел влажность 1,9% и зольность 3,2%.

Фиг. 1 показывает, что в пределах температур от 100 до 800° сопротивление изменяется почти по прямой линии, которая может быть представлена в виде уравнения

ln p = a - bt

где   р —удельное сопротивление в ом • см,

t— температура  в °С,

а и b— постоянные  величины,  зависящие от  испытуемого  материала;  для данного случая a = 11,6  и b =  1,32* 10². Обширный фактический материал подтвердил справедливость этой зависимости 

2. Электросопротивление сланцев углей в зависимости от скорости нагревания

В литературе имеются указания на то, что с увеличением продолжительности нагревания  при   данной   температуре сопротивление угля

Фиг. 1. Электросопротивление угля в зависимости от температуры и скорости нагревания

уменьшается. Это явление может быть объяснено тем, что химические процессы в углях и полукоксе, вызываемые нагреванием, протекают с небольшой скоростью и фиксируются при остановке температуры. Однако возможны и влияния экспериментальных условий, поскольку при нагревании в загрузке топлива создается определенный температурный градиент тем более значительный, чем выше скорость нагревания. Отсюда в зависимости от того, измеряется ли температура снаружи топлива или внутри его, сопротивление образца при остановке температуры уменьшится или увеличится. То же явление должно наблюдаться при изменении скорости  нагревания.  В первом случае с уменьшением скорости нагревания сопротивление уменьшается во втором -увеличивается. Эти положения справедливы при условии, если на сопротивление оказывает влияние  только температура,  а  также  в  том случае, если влияние происходящих при нагреве химических процессов не перекрывает температурного фактора.

Авторами проведено большое количество испытаний углей и при различной скорости нагревания с фиксированием температурами внутри пробы. Результаты некоторых из них приведены ниже. На фиг.2  сопоставлены данные испытания газового угля при скорости нагревания 2,7; 4,5 и 11,2 град/мин. Эти данные показывают, что с увеличениескорости нагревания сопротивление угля уменьшается Расхождение данных,  полученных  при  скорости  нагревания  2,7  и  4,5   град/мин, в ряде случаев лежит в пределах погрешности опыта, а при скорости нагревания 11,2 град/мин сопротивление резко снижается во всем интервале температур до 900 °С.

Фиг. 2. Электросопротивление газового угля в зависимости от температуры  и скорости нагревания

Фиг. 3. Электросопротивление бурого угля в зависимости от температуры и скорости нагревания

На фиг. 3 приведены результаты испытания бурого угля, дающего тот же характер изменения сопротивления в зависимости от скорости нагревания. На фиг. 4 сопоставлены данные испытания диктионемового сланца при скорости нагревания от 2 до 10 град/мин. Эти данные показывают, что для многозольного сланца в этих условиях остается в пределах погрешности опыта, что может быть объяснено большим содержанием минеральных примесей (до 80%). На

Фиг. 5 Электросопротивление диктионемового сланца в зависимости от температуры и скорости нагревания

Фиг. 6. Изменение сопротивления кукерсита в зависимости от температуры и скорости нагревания

фиг. 5 приведены данные испытания кукерсита при скорости нагревания 1,8; 2,85; 4,75; 9,3 град/мин. Эти результаты находятся также в полном соответствии с данными предыдущих испытаний. Следует отметить, что сопротивления при малых скоростях нагрева находятся ближе к «действительному» сопротивлению при данной температуре, чем при больших скоростях нагрева.

Таким образом, данные показывают, что основным фактором, определяющим электросопротивление углей и сланцев, являются температура и сопротивление зависит от температурного градиента внутри испытуемых проб.

Выводы

I. Сопротивление углей и сланцев при нагревании от комнатной температуры до 900 изменяется от 10¹⁰÷10⁹ до 10²÷10³ ом-см. Это резкое падение сопротивления с повышением температуры объясняется процессами искусственной углефикации материала. Полученные данные о сопротивлении сланцев и углей являются приближенными и помимо температуры зависят также от многих других факторов.

2.   Удельное сопротивление при различной скорости нагревания в значительной степени зависит от температурного градиента внутри загрузки и в данных условиях с увеличением скорости нагревания относительное сопротивление уменьшается.

3.   Удельное сопротивление кусков в различных направлениях и дробленых проб сланца  мало различается  между собой.

4.  Влага бурых углей и сланцев оказывает большое влияние на их удельное сопротивление. По-видимому, минеральные примеси углей и сланцев частично растворяются в воде и этим уменьшают сопротивление. Нагревание влажных проб до 100° дает дополнительное снижение сопротивления, что свидетельствует об увеличении концентрации солей в растворе, а также их подвижности. Дальнейшее нагревание резко увеличивает сопротивление. Этот скачок объясняется удалением влаги. Последующее повышение температуры дает характерное для всех углей и сланцев резкое снижение сопротивления. Участок кривой падения сопротивления обычно в пределах температур от 200 до 800° приближается к прямой и может быть представлен простым уравнением:  ig р = а — bt.

5.  Антрациты в соответствии с высокой степенью их углефикации характеризуются сравнительно небольшим сопротивлением, которое также снижается при нагревании.

6.  Известняк имеет при низких температурах сопротивление порядка сопротивления сланца, а при высоких температурах сопротивление его больше сопротивления сланца. Сопротивление известняка в зависимости от содержания влаги изменяется аналогично сопротивлению углей и сланцев.