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揮發分的測定

文章作者:admin    時間:2019-01-24 15:22

 








揮發分的作用原理在實際鑄造生產過程中尤其在高密度單一砂的鑄造工藝中體現的更為通透,即在鐵水澆入型腔的瞬間,在鐵水和砂型間形成一層保護膜,也就是專業上講的“氣墊原理”,揮發分反映在數據上30~35%之間為宜,并不是越高越好,或者低了就不好,這一點和灰分有相似之處,同樣和型砂也存在匹配的問題,關鍵是具有良好的形成膠質體和分析沉淀出光亮碳的能力。鑄造型砂理化分析室會時刻關注的濕型砂的發氣量的波動,它和前面所說的型砂含泥量不存在關聯,但如果和型砂含泥量正相關遭遇,就好似一不停充氣的球,后果是砰……,輕者嗆火或者局部粘砂,重者氣孔或者砂爆,存在嚴重的質量安全隱患。我想有必要對煤的工業分析方法GB/T212-2008中5揮發分檢測規程進行梳理、詳細的梳理,具體如下:

1.揮發分的定義和注意事項……

1.1定義:煤在隔絕空氣的情況下高溫灼燒的溢出物質(氣體或者液體)減去水分后的含量,所以說揮發物確切的說應該是揮發分產率。

1.2注意事項:

1.2.1樣品稱量準確;

1.2.1.1樣品粒度應小于0.2mm,樣品要在坩堝底部振平,方便判斷焦渣特征;

1.2.1.2水分不大于4%,視同為空氣干燥基樣品直接檢測;

1.2.2器皿及設備使用要規范;

1.2.2.1首先揮發分坩堝要使用嚴格氣密性的瓷坩堝,其次坩堝底部直徑不要大,最后蓋子直徑不要比下面坩堝體上部大,避免爐腔內的氣體從蓋子被裹入坩堝內,壓低揮發份數據,惡化焦渣特征,標準5.2.1有要求;

1.2.2.2應確保馬弗爐能均勻、快速的升溫;

1.2.3揮發物并不是煤中固有的物質,而是特定條件下的熱解產物,剩下的殘渣就是我們看到的“焦渣”;

1.2.4“黃金7分鐘”一定要用足、用好,是坩堝送入爐體關上爐門開始計時,爐子的預設溫度因設備、環境溫度靈活掌握,但必須確保關上爐門后的初始3分鐘溫度升高到900±10℃,務必不要待爐溫升至900±10℃時才計時,錄得的揮發分高是必然的;

1.2.5判定焦渣特征只對檢驗樣品負責,規避粒度及水分等因素對焦渣特征的影響;

2. 揮發物的形成

2.1煤在狹小的空間里,加上隔絕空氣的前提下高溫灼燒,因為C多,而O2少,即使C+O2=CO2↑也是極少量的,而煤粉中的水分直接氣化H2O↑,遭遇到多余的C,H2O+C=CO+H2,這步就是傳說中的“水煤氣”,(水分原則不高于4%為宜);

2.2碳酸鈣在500℃開始分解800℃基本分解完成,

CaCO3=CaO+CO2↑

 

2.3黃鐵礦在500℃氧化生成

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2↑

由于O2不足,即使反應能夠發生,也是微量的,也就是說發生

2SO2+O2=2SO3↑

CaO+SO3=Ca SO4

固硫反應的幾率很低;

如果蓋子沒蓋嚴就不同了,被覆和固硫現象是必然的,結果是揮發分數據偏低,惡化焦渣特征

3. 討論

揮發分多高為宜?

煤粉的揮發分在數據上與發氣量有0.98的相似度,煤粉的揮發物含量高,也就表明發氣量高,在實際鑄造生產過程中反映出來就是型砂的發氣量高,這是就要其他數據的配合,譬如型砂的含泥量要往下調,緊實率和透氣性必須要往上走,煤粉在型砂中經高溫鐵水的烤炙,500~750℃半焦熱解,析出大量含氫的氣體,基本不生成焦油,這是半焦產生裂紋,稱為半焦收縮階段。750~1000℃左右半焦進一步分解繼續形成少量的氣體(主要是H2)半焦轉變成高溫焦炭,稱為焦炭形成過程。揮發分分解產率較高的煤(氣煤)受熱分解后形成很多對熱不穩定性低沸點的液態產物,很快又分解成氣體產物逸出,剩下的液態產物不足以使煤中大量殘留顆粒粘結起來,所以粘結性較差,也就是后面我們后面馬上要說G值(粘結指數)底,而揮發分較低的煤(瘦煤或者貧煤),熱分解時雖然有有形成較高沸點的液態產物,但是其數量少,也不足以將美中殘留的顆粒粘結起來,但對于揮發分產率適中的煤(肥煤或者焦煤),受熱分解后能形成較多的液態產物,易于將煤中大量的殘留顆粒粘結起來。

 

 

平頂山市楷模造型材料有限公司

 

張金增

 

2016年8月06日

 

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