TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 6015:2007 (ISO 5074:1994) VỀ THAN ĐÁ – XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ NGHIỀN HARDGROVE

TCVN 6015:2007

ISO 5074:1994

THAN ĐÁ – XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ NGHIỀN HARDGROVE

Hard coal – Determination of Hardgrove grindability index

Lời nói đầu

TCVN 6015:2007 thay thế TCVN 6015:1995.

TCVN 6015:2007 hoàn toàn tương đương với ISO 5074:1994.

TCVN 6015:2007 do Tiểu ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC27/SC3 Nhiên liệu khoáng rắn – Than biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Thử nghiệm khả năng nghiền Hardgrove và máy thử nghiệm được thiết kế để đánh giá khả năng nghiền tương đối của than. Chỉ số nghiền Hardgrove thể hiện đặc tính cơ-lý tổng hợp của than, gồm một số các đặc tính như độ cứng, độ bền, độ bám chắc và độ rạn nứt, là các đặc chưng chính của cấp than và đặc chưng phụ của cấp than. Hai yếu tố quan trọng có thể ảnh hưởng đến kết quả của phép xác định đó là phương pháp chuẩn bị mẫu có ảnh hưởng đến việc nghiền than, và hàm lượng ẩm của than. Chỉ số nghiền Hardgrove được theo kinh nghiệm sử dụng để đánh giá công suất và sự tiêu thụ năng lượng của máy nghiền, cho biết độ mịn xác định của sản phẩm.

THAN ĐÁ – XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ NGHIỀN HARDGROVE

Hard coal – Determination of Hardgrove grindability index

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định chỉ số nghiền của than đá, sử dụng máy Hardgrove. Tiêu chuẩn này cũng quy định quy trình hiệu chuẩn máy thử và cách chuẩn bị mẫu than tiêu chuẩn để so sánh.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm ban hành thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm ban hành thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các bản sửa đổi (nếu có).

TCVN 1693:1995 (ISO 1988:1975), Than đá – Lấy mẫu

ISO 3310-1:1990, Test sieves – Technical requirements and testing – Part 1: Test sieves of metal wire cloth. (Sàng thử nghiệm – Yêu cầu kỹ thuật và thử nghiệm – Phần 1: Sàng thử nghiệm lưới kim loại đan)

3. Định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng định nghĩa sau đây

3.1. Than đá (hard coal)1:

Than có giá trị tỏa nhiệt toàn phần lớn hơn 24 MJ/kg tính ở trạng thái không tro và không ẩm.

4. Nguyên tắc

Xử lý mẫu than đã được chuẩn bị tới khoảng kích thước giới hạn dưới điều kiện xác định trong máy thí nghiệm được thiết kế chuẩn. Chỉ số nghiền được tính trên cơ sở đối chiếu phân tích sàng của sản phẩm nghiền với đồ thị chuẩn được xác lập trước với mẫu tiêu chuẩn để so sánh.

5. Thiết bị, dụng cụ

5.1. Cân, có khả năng cân đến 100 gam, chính xác đến 0,01 gam.

5.2. Cân, có khả năng cân đến 1 500 gam, chính xác đến 1 gam.

5.3. Thiết bị chia mẫu, như quy định trong A.6.3 của TCVN 1693:1995 (ISO 1988:1975)

5.4. Máy nghiền, một máy nghiền thử nghiệm có khả năng giảm kích thước hạt than từ 4,75 mm xuống đến 1,2 mm và giảm thiểu các hạt mịn hơn 600 µm. Trong trường hợp là máy nghiền đĩa, các đĩa phải có khía răng c-a và có đường kính khoảng 100 mm, khoảng cách giữa các đĩa có thể điều chỉnh được và tốc độ quay tương đối của các đĩa không vượt quá 200 vòng/phút. Không dùng máy nghiền trục hoặc máy nghiền búa.

5.5. Sàng

5.5.1. Lưới sàng thử nghiệm, phù hợp với ISO 3310-1:1990, dãy sàng R 40/3 có các kích thước lỗ 1,18 mm, 600 µm và 75 µm tương ứng có nắp đậy và hộp hứng có đường kính khoảng 200 mm.

5.5.2. Sàng bảo vệ, lỗ tròn hoặc vuông trong dãy kích thước từ 6 mm đến 19 mm, có thể lắp vào sàng thử nghiệm. Khuyến nghị sử dụng sàng đột lỗ tròn; vì nếu sử dụng sàng lưới đan tiêu chuẩn, nó có thể bị phá hủy trong quá trình sử dụng như sàng bảo vệ, và vì thế sẽ không phù hợp làm sàng thử nghiệm.

5.6. Máy sàng, có khả năng sàng cả bộ một lúc, có nắp đậy và hộp hứng với đường kính khoảng 200 mm. Máy sàng này có thể lặp lại chuyển động của sàng thủ công. Điều này có thể đạt được bằng cách tạo ra dạng dao động theo chiều ngang với biên độ từ 25 mm đến 30 mm và tần số khoảng 300 lần/phút, trong lúc đó đập vào đỉnh của bộ phận dao động với khối lượng 1,9 kg, sàng chuyển động theo đường thẳng đứng khoảng 25 mm dưới tác động của trọng lực, với tần số khoảng 150 lần trong một phút.

Một cách khác là các sàng xếp chồng vào nhau có nắp đậy và hộp hứng, có thể được tạo rung bằng thiết bị điện từ, tạo ra thao tác rung sàng tương đương với máy rung cơ học như đã mô tả.

5.7. Máy nghiền Hardgrove, như nêu trên Hình 1 và các sai lệch kích thước chủ yếu như ghi trên Hình 2. Máy gồm một cốc nghiền tĩnh bằng sắt cứng hoặc thép cứng, bên trong có rãnh nằm ngang để lăn 8 viên bi bằng thép, mỗi viên có đường kính 25,4 mm. Các viên bi được truyền động bằng vòng nghiền phía trên, quay với tốc độ 20 vòng/phút ± 1 vòng/phút. Vòng nghiền trên được làm bằng vật liệu giống như vật liệu làm cốc nghiền tĩnh, được gắn với trục quay và được truyền động bằng động cơ điện thông qua các bánh răng giảm tốc. Một tải trọng được bổ sung vào trục quay để cho tổng lực thẳng đứng lên bi của vòng nghiền, các bánh răng, tải trọng phụ và trục quay là 284 N ± 2 N, tức là gần tương đương với khối lượng 29 kg ± 0,2 kg. Máy được gắn với máy đếm số vòng quay và một dụng cụ tự động để dừng máy lại sau khi quay 60 vòng ± 0,25 vòng. Máy phải được hiệu chuẩn theo phương pháp mô tả trong điều 8, trước khi dùng để xác định chỉ số Hardgrove.

CHÚ THÍCH 1 Cốc nghiền, bi và vòng nghiền trên phải được bảo vệ chống gỉ khi không sử dụng.

Hình 1 – Máy nghiền Hardgrove

Kích thước tính bằng milimét

Hình 2 – Mặt cắt của cối nghiền với chỉ dẫn dung sai kích thước chính

5.8. Chổi mềm

6. Lấy mẫu

Mẫu tổng được thu thập và chuẩn bị theo TCVN 1693 (ISO 1988), trừ việc nghiền sơ bộ cỡ hạt là 4,75 mm thay cho 10 mm. Mẫu gộp phải được rút gọn đến mẫu cuối cùng còn khoảng 1 kg bằng cách sử dụng bộ chia mẫu (5.3) có kích thước và dung tích phù hợp.

CHÚ THÍCH 2 Việc nghiền sơ bộ có thể tiến hành bằng máy nghiền nhưng không được làm mẫu quá mịn dẫn đến độ chênh lệch.

7. Chuẩn bị mẫu thử

7.1. Làm khô không khí mẫu cuối cùng [xem TCVN 1693 (ISO 1988)] và xác định khối lượng mẫu khô chính xác đến một gam.

Do chỉ số nghiền Hardgrove, đặc biệt là đối với than có hàm lượng ẩm tự nhiên cao, thay đổi theo hàm lượng ẩm của than, phải tiến hành làm khô không khí tại độ ẩm tương đối từ 30 % đến 70 %. Nếu không được thực hiện, tiến hành xác định hàm lượng ẩm của mẫu khô không khí và báo cáo kết quả.

Sàng mẫu khô trên bộ sàng mà sàng có, cỡ lỗ 1,18 mm ở trên, và cỡ lỗ 600 µm ở dưới, sàng mỗi mẻ khoảng 200 g trong 2 phút bằng máy sàng, sau đó quét nhẹ nhàng vật liệu trên cỡ bằng một chổi mềm (5.8) cho qua sàng. Nghiền vật liệu còn lại trên sàng 1,18 mm bằng máy nghiền (5.4) có điều chỉnh sao cho chỉ có hạt lớn được nghiền, sàng các vật liệu đã nghiền trong 3 phút và lại đưa vật liệu trên cỡ vào nghiền lại, điều chỉnh lại sao cho chỉ nghiền các hạt lớn. Tiếp tục nghiền và sàng cho đến khi toàn bộ vật liệu lọt qua sàng 1,18 mm.

7.2. Loại bỏ phần mẫu lọt qua sàng 600 µm và cân chính xác đến gam, lượng than lọt qua sàng 1,18 mm và lưu lại trên sàng 600 µm. Nếu khối lượng của cấp hạt này nhỏ hơn 50 % lượng mẫu khô thì phải loại bỏ lượng mẫu than đã chuẩn bị, lấy khoảng 1 kg mẫu cuối cùng khác từ mẫu gộp đã được rút gọn.

CHÚ THÍCH 3 Nếu sau khi nghiền cẩn thận các loại than mềm hơn (loại than có chỉ số nghiền lớn hơn 80) mà lượng còn lại trên sàng 600 µm vẫn ít hơn 50 % thì tiếp tục tiến hành thí nghiệm và xác định kết quả.

7.3. Trộn đều cấp hạt lọt qua sàng 1,18 mm và lưu lại trên sàng 600 µm, lấy khoảng 120 gam bằng cách sử dụng bộ chia mẫu và khử bụi bằng cách sàng trong 5 phút trên sàng 600 µm sử dụng máy sàng. Dùng bộ chia mẫu (5.3) rút vật liệu đã khử bụi, đến khối lượng không nhỏ hơn 50 gam.

8. Cách tiến hành

8.1. Làm sạch kỹ máy nghiền (5.7) và đặt các viên bi quanh cốc nghiền tĩnh càng cách đều nhau càng tốt

8.2. Cân 50 gam ± 0,01 gam phần mẫu đã khử bụi phân bố đều trong cốc nghiền tĩnh và san đều bề mặt. Lắp vòng nghiền trên vào cốc và xiết chặt cốc vào vị trí trục truyền động, đảm bảo chắc chắn là tải trọng phân bổ đồng đều. Đặt lại máy đếm vòng quay và điều chỉnh dụng cụ dừng tự động sau khi máy quay được 60 vòng ± 0,25 vòng. Khởi động máy.

8.3. Khi máy dừng quay, ngắt mạch điện và tháo cốc nghiền ra, chải hết bụi than dính trên sàng bảo vệ (xem 5.2.2) đặt trên sàng 75 µm và vật hứng mẫu. Đổ các viên bi nghiền và than lên sàng bảo vệ. Chải than bám trong cốc nghiền và ở các viên bi vào sàng bảo vệ và đặt chúng sang một bên. Chải hết than và bụi bên trong và bên dưới sàng bảo vệ vào sàng 75 µm và đặt sàng sang một bên

8.4. Đặt lại nắp đậy sàng 75 µm và lắc hộp hứng, sàng 75 µm và nắp trong khoảng 10 phút trên máy sàng. Lật ngược sàng trên bộ phận thu gom, chải cẩn thận theo sợi dọc và sợi ngang của lưới sao cho toàn bộ than trên sàng rơi vào bộ phận thu gom. Đặt lại sàng đã sạch vào bộ sàng như trước, cho than từ bộ phận thu gom vào sàng và sàng thêm 5 phút nữa. Lặp lại các thao tác này. Cuối cùng làm sạch bằng cách chải sao cho số than lưu lại trên sàng và trong các lỗ sàng đều rơi vào hộp chứa, còn than đã lọt qua sàng đều rơi vào hộp hứng dưới sàng.

8.5. Cân riêng từng loại, chính xác đến 0,01 g, loại than được chải từ trên sàng 75 µm và than qua sàng 75 µm. Nếu tổng cộng khối lượng hai loại than này chênh lệch lớn hơn 0,5 g so với khối lượng ban đầu của mẫu thử thì kết quả sẽ bị loại bỏ và làm lại thí nghiệm.

9. Biểu thị kết quả

9.1. Khối lượng m, của phần mẫu thử lọt qua sàng 75 µm, được tính bằng gam theo công thức:

m = 50 – m1

trong đó m₁ là khối lượng mẫu thử lưu lại trên sàng 75 µm, tính bằng gam.

Ghi lại chỉ số chịu nghiền từ đồ thị chuẩn (xem Phụ lục A)

9.2. Thực hiện việc xác định hai lần đối với phần mẫu thử lấy từ cấp hạt 1,18 mm đến 600 µm. Báo cáo giá trị trung bình của hai lần xác định, làm tròn đến số nguyên gần nhất và lấy đó là chỉ số chịu nghiền Hardgrove (HGI)

10. Độ chụm

10.1. Độ lặp lại

Các kết quả của hai lần xác định, tiến hành ở những thời gian khác nhau, trong cùng một phòng thí nghiệm, do cùng một người thao tác, với cùng một thiết bị và những phần mẫu thử lấy từ cùng một mẫu lọt qua sàng 1,18 mm và lưu lại trên mặt sàng 600 µm (xem điều 7) không được chênh nhau quá 2 đơn vị.

10.2. Độ tái lập

Giá trị trung bình kết quả của hai lần xác định, tiến hành ở hai phòng thí nghiệm khác nhau trên những phần mẫu lấy từ cùng một mẫu thô 4,75 mm không được chênh nhau quá 5 đơn vị.

11. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm bao gồm các nội dung sau:

a) nhận dạng toàn bộ mẫu thử;

b) số hiệu tiêu chuẩn này;

c) các kết quả thu được;

d) tất cả các điều kiện không được quy định trong tiêu chuẩn này hoặc và những chi tiết có thể ảnh hưởng đến kết quả thử.

Phụ lục A
(quy định)

Đồ thị chuẩn

A.1. Các thử nghiệm rộng rãi cho thấy rằng khả năng tái lập của phương pháp thử (xem điều 10) chỉ có thể đạt được nếu biến số của máy được giảm đi bằng cách sử dụng đồ thị chuẩn.

A.2. Một bộ mẫu gồm bốn mẫu than Tiêu chuẩn quốc tế hoặc quốc gia (xem Phụ lục B) được dùng để chuẩn bị cho đồ thị chuẩn. Các mẫu này có chỉ số nghiền Hardgrove đã được xác nhận khoảng 40, 60, 80 và 110. Chuẩn bị và thử nghiệm mỗi mẫu hai lần phù hợp với phương pháp quy định trong điều 7 và điều 8.

CHÚ THÍCH 4 Các thông tin về khả năng sẵn có của mẫu than chuẩn quốc gia và quốc tế có thể nhận được từ các phòng thử nghiệm quốc gia được công nhận (xem các Phụ lục B và C).

A.3. Xác định các điểm trên hệ tọa độ tuyến tính, khối lượng trung bình (m) của phần mẫu lọt qua sàng 75 µm so với chỉ số chịu nghiền đã được xác nhận qua mỗi mẫu. Vẽ đường thẳng qua bốn điểm này theo phương pháp bình phương nhỏ nhất (xem đồ thị chuẩn trong Hình A.1.)

CHÚ THÍCH 5 Trong hiệu chuẩn máy nghiền Hardgrove, phải đạt được hệ số bình phương nhỏ nhất là 0,98.

A.4. Các đồ thị chuẩn phải được kiểm tra lại mỗi khi thiết bị làm mới hoặc sửa chữa hoặc bị nghi ngờ là hỏng.

Hình A.1 – Đồ thị hiệu chuẩn mẫu

Phụ lục B
(quy định)

Chuẩn bị mẫu than chuẩn quốc gia với chỉ số nghiền Hardgrove được xác nhận

(xem Chú thích 4 trong A.2)

B.1. Thu thập bốn mẫu than, khối lượng mỗi mẫu khoảng 80 kg có chỉ số nghiền khoảng 40, 60, 80 và 110. Xử lý mỗi mẫu như sau.

B.2. Sấy khô mẫu trong không khí từ 24 giờ đến 48 giờ. Dùng máy nghiền đã quy định trong 5.4, nghiền toàn bộ mẫu đến lọt qua sàng 4,75 mm. Trộn đều mẫu và chia thành 24 mẫu nhỏ tương đương nhau (việc trộn và chia nhỏ phải được thực hiện bằng máy).

B.3. Lấy hai mẫu trong số 24 mẫu của một mẻ và chia đôi những mẫu này để tạo thành bốn mẫu thử nghiệm. Xác định chỉ số nghiền Hardgrove của từng mẫu trong bốn mẫu thử đó theo phương pháp đã mô tả trong tiêu chuẩn này, sử dụng máy nghiền Hardgrove và đồ thị chuẩn với mẫu chuẩn quốc tế (xem Phụ lục C).

B.4. Trị số trung bình của bốn chỉ số chịu nghiền biểu thị bằng số nguyên làm tròn gần nhất sẽ là các chỉ số chịu nghiền được xác nhận cho 22 mẫu còn lại của loạt đó và các mẫu này trở thành các mẫu than tiêu chuẩn quốc gia.

B.5. Các mẫu than tiêu chuẩn phải được bảo quản ở nơi mát, trong thùng chứa kín trong môi trường khí agon hoặc khí nitơ (không có oxy)

CHÚ THÍCH 6 Nếu trong nước chỉ có ít máy xác định chỉ số nghiền Hardgrove thì việc chuẩn bị mẫu than chuẩn quốc gia là không cần thiết. Trong trường hợp này, người áp dụng tiêu chuẩn có thể hiệu chuẩn máy Hardgrove theo phương pháp mô tả ở Phụ lục A, sử dụng các mẫu than chuẩn quốc tế.

Phụ lục C
(tham khảo)

Hiệu chuẩn các máy Hardgrove trong nước (xem Chú thích 4 trong A.2)

C.1. Một máy Hardgrove quốc gia phải được hiệu chuẩn đối với các mẫu than chuẩn quốc tế, trước khi được dùng để chuẩn bị các mẫu than quốc gia.

C.2. Một tổ mẫu bốn mẫu than chuẩn quốc tế có thể được cung cấp từ các phòng thử nghiệm được công nhận quốc tế và qua phòng thử nghiệm quốc gia được chỉ định để làm việc này.

C.3. Máy Hardgrove quốc gia có thể được hiệu chuẩn theo phương pháp trình bày trong Phụ lục A, trừ một điều là phải xác định bốn lần trên mỗi mẫu khác với cách xác định hai lần như quy định ở A.2.

C.4. Khi hiệu chuẩn, máy Hardgrove quốc gia sẽ được giành riêng để xác định chỉ số nghiền của các mẫu than chuẩn quốc gia.