
เถ้าเป็นแร่ธาตุอนินทรีย์ที่เหลืออยู่หลังจากการเผาไหม้ถ่านหินและเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดที่สำคัญในการวัดคุณภาพของถ่านหิน เนื้อหาของมันส่งผลโดยตรงต่อค่าความร้อนประสิทธิภาพการเผาไหม้และมูลค่าการใช้งานทางอุตสาหกรรมของถ่านหิน สำหรับองค์กรเถ้าที่มากเกินไปจะนำไปสู่ค่าความร้อนถ่านหินที่ลดลงการปล่อยตะกรันที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนการขนส่งและการบำบัดที่เพิ่มขึ้น ในอุตสาหกรรมโลหการเถ้าที่มากเกินไปจะส่งผลต่อความแข็งแรงของโค้กและประสิทธิภาพการผลิตเตาหลอม ในการค้าถ่านหินเถ้าเป็นหนึ่งในพื้นฐานหลักของการกำหนดราคาและข้อผิดพลาดในการทดสอบสามารถนำไปสู่การสูญเสียทางเศรษฐกิจโดยตรง บทความนี้อธิบายรายละเอียดความรู้หลักกระบวนการมาตรฐานของการทดสอบเถ้าถ่านหินรวมถึงปัญหาทั่วไปและทักษะการควบคุมที่แม่นยำในการปฏิบัติงานจริงเพื่อให้คำแนะนำในการทดสอบเชิงปฏิบัติสำหรับองค์กร
เถ้าถ่านหินไม่ใช่ส่วนประกอบโดยธรรมชาติของถ่านหิน แต่เป็นแร่ธาตุที่ตกค้างในถ่านหิน (เช่น ดินเหนียว ควอตซ์ ไพไรต์ ฯลฯ) หลังจากการสลายตัวทางเคมีและการเกิดออกซิเดชันระหว่างการเผาไหม้ ซึ่งแบ่งออกเป็นเถ้าภายนอกและเถ้าภายใน เถ้าภายนอกคือเศษหินจากแผ่นด้านบนและด้านล่างและกรวย ซึ่งเกี่ยวข้องกับวิธีการทำเหมืองถ่านหินและสามารถกำจัดออกได้โดยการคัดแยกส่วนใหญ่ เถ้าภายในคือสารอนินทรีย์ที่มีอยู่ในพืชดั้งเดิมของถ่านหิน ยิ่งเถ้าภายในสูงเท่าใด ถ่านหินก็จะยิ่งมีตัวเลือกน้อยลงเท่านั้น ตัวชี้วัดการตรวจจับที่ใช้กันทั่วไปของเถ้า ได้แก่ เถ้าฐานการทำให้แห้งด้วยอากาศ (Aad) เถ้าฐานการทำให้แห้ง (Ad) และเถ้าฐานที่ได้รับ (Aar) ซึ่งเถ้าฐานการทำให้แห้งด้วยอากาศเป็นตัวบ่งชี้การตรวจจับที่ใช้กันมากที่สุดซึ่งสะท้อนถึงปริมาณเถ้าของตัวอย่างถ่านหินโดยตรงในสภาวะอากาศแห้ง
กระบวนการมาตรฐานของการทดสอบการแยกเถ้าถ่านหินเป็นไปตาม GB/T 211-2017 "วิธีการวิเคราะห์อุตสาหกรรมถ่านหิน" วิธีการหลักคือวิธีการทำให้เป็นเถ้าช้าซึ่งเหมาะสำหรับถ่านหินทุกชนิด กระบวนการง่าย ๆ และผลลัพธ์ที่แม่นยำ เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้: ขั้นแรก เตรียมตัวอย่างถ่านหินแห้งด้วยอากาศที่มีขนาดอนุภาคน้อยกว่า 0.2 มม. ชั่งน้ำหนักตัวอย่างถ่านหิน 1±0.1 กรัม (แม่นยำถึง 0.0002 กรัม) แล้วเกลี่ยให้ทั่วในจานขี้เถ้าพอร์ซเลนที่เผาล่วงหน้าจนมีน้ำหนักคงที่ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณภาพของตัวอย่างถ่านหินต่อตารางเซนติเมตรไม่เกิน 0.15 กรัม ประการที่สอง ส่งจานขี้เถ้าไปยังเตา Mafer ที่มีอุณหภูมิไม่เกิน 100 °C โดยทิ้งช่องว่าง 15 มม. ไว้ที่ประตูเตาหลอม ค่อยๆ อุ่นขึ้นถึง 500 °C ภายในเวลาไม่น้อยกว่า 30 นาที และเก็บไว้ที่อุณหภูมินี้เป็นเวลา 30 นาที (ออกซิไดซ์และปล่อยกำมะถันอินทรีย์และเหล็กซัลไฟด์อย่างเต็มที่) จากนั้นให้ความร้อนต่อไปที่ 815±10°C เผาเป็นเวลา 1 ชั่วโมง และสลายคาร์บอเนตจนหมด สุดท้าย นำจานขี้เถ้าออก ปล่อยให้เย็นในอากาศเป็นเวลา 5 นาที แล้วใส่ลงในเครื่องเป่าลมให้เย็นที่อุณหภูมิห้อง (ประมาณ 20 นาที) แล้วชั่งน้ำหนักการเผาไหม้ซ้ำจนถึงน้ำหนักคงที่ (ความแตกต่างระหว่างการชั่งน้ำหนักสองครั้งไม่เกิน 0.0010g) และคำนวณปริมาณเถ้าตามมวลของตัวอย่างถ่านหินและมวลของสารตกค้างหลังการเผาไหม้ (สูตรการคำนวณ: Aad = m1 / m × 100% ซึ่ง m1 คือมวลของสารตกค้างหลังการเผาไหม้และ m คือมวลตัวอย่างถ่านหิน)
ในกระบวนการทดสอบจริง การทดสอบการแยกเถ้ามีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหา เช่น การเบี่ยงเบนของผลลัพธ์ที่มากเกินไปและการทำให้เป็นเถ้าที่ไม่สมบูรณ์ ต่อไปนี้คือปัญหาที่พบบ่อยที่สุด 5 ประเภทและทักษะการควบคุมที่แม่นยำ:
ปัญหาที่ 1: การทำให้เป็นเถ้าถ่านของตัวอย่างถ่านหินไม่สมบูรณ์ส่งผลให้ค่าการกำหนดปริมาณเถ้าต่ำ สาเหตุหลักมาจากอัตราการให้ความร้อนเร็วเกินไป อุณหภูมิการเผาไหม้ไม่เพียงพอ หรือการกระจายตัวอย่างถ่านหินหนาเกินไป ส่งผลให้แร่ธาตุในถ่านหินไม่สลายตัวอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น การให้ความร้อนเร็วเกินไปจะทำให้ตัวอย่างถ่านหินระเบิด สารอินทรีย์บางชนิดจะถูกกำจัดออกไปก่อนที่จะเผาไหม้จนหมด และคาร์บอนที่เหลือจะทำให้ค่าการกำหนดปริมาณเถ้าต่ำ ตัวอย่างถ่านหินจะหนา และตัวอย่างถ่านหินด้านล่างไม่สามารถสัมผัสกับออกซิเจนได้เต็มที่ ส่งผลให้เถ้าไม่สมบูรณ์ ทักษะการควบคุม: ปฏิบัติตามขั้นตอนการทำให้เป็นเถ้าช้าอย่างเคร่งครัด เพิ่มจากอุณหภูมิห้องเป็น 500 ℃ ภายใน 30 นาที เก็บความร้อนไว้ที่ 500 ℃ เป็นเวลา 30 นาที จากนั้นเพิ่มเป็น 815±10 ℃ และเผาเป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตัวอย่างถ่านหินจะถูกวางอย่างสม่ำเสมอและความหนาไม่เกิน 0.15g/cm㎡ เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับออกซิเจนอย่างเต็มที่
ปัญหาที่ 2: การระบายอากาศที่ไม่ดีของเตา Maver ส่งผลให้มีค่าการกำหนดเถ้าสูง การระบายอากาศที่ไม่ดีของเตา Maver จะทำให้ไม่สามารถปล่อยซัลเฟอร์ออกไซด์ได้ทันเวลาทำปฏิกิริยากับแคลเซียมออกไซด์ในเถ้าเพื่อสร้างแคลเซียมซัลเฟตเพิ่มคุณภาพของสารตกค้างและทำให้ค่าการกำหนดเถ้าสูง ทักษะการควบคุม: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเตา Maver มีการระบายอากาศที่ดีติดตั้งปล่องไฟที่มีคุณสมบัติประตูเตามีรูระบายอากาศและรักษาการไหลเวียนของอากาศในระหว่างกระบวนการเถ้าเพื่อให้ซัลเฟอร์ออกไซด์สามารถระบายออกได้ทันเวลา
ปัญหาที่ 3: การใช้ขี้เถ้าอย่างไม่เหมาะสมส่งผลต่อผลการทดสอบ หากขี้เถ้าไม่ไหม้จนมีน้ำหนักคงที่มีสิ่งเจือปนตกค้างที่ผนังด้านในหรือไม่เย็นลงทันเวลาหลังจากการเผาไหม้จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการชั่งน้ำหนัก ทักษะการควบคุม: ควรเผาขี้เถ้าให้มีน้ำหนักคงที่ที่ 815 ± 10 ° C ก่อนใช้งาน ล้างให้สะอาดแล้วเช็ดให้แห้ง หลังจากที่เถ้าที่เผาแล้วเย็นลงในอากาศเป็นเวลา 5 นาที ให้ใส่ลงในเครื่องอบผ้าทันทีเพื่อให้เย็นที่อุณหภูมิห้องเพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซับความชื้นที่ส่งผลต่อการชั่งน้ำหนัก
ปัญหาที่ 4: อิทธิพลของความชื้นในสิ่งแวดล้อมส่งผลให้ค่าการกำหนดเถ้าสูง ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงเถ้าที่ถูกเผาจะดูดซับความชื้นในอากาศได้ง่ายซึ่งจะเป็นการเพิ่มมวลการชั่งน้ำหนักส่งผลให้ค่าการกำหนดเถ้าสูง ทักษะการควบคุม: ห้องปฏิบัติการจะแห้งและความชื้นสัมพัทธ์จะถูกควบคุมต่ำกว่า 60% เครื่องเป่าลมจะถูกติดตั้งด้วยซิลิโคนเปลี่ยนสีซึ่งจะถูกแทนที่เป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าผลการอบแห้ง และเครื่องชั่งเถ้าจะถูกชั่งน้ำหนักในเวลาหลังจากเย็นลงเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับอากาศเป็นเวลานาน
ปัญหาที่ 5: การทำงานที่ผิดปกติของผู้ตรวจสอบทำให้เกิดข้อผิดพลาด ตัวอย่างเช่นเครื่องชั่งที่ไม่ได้รับการปรับเทียบในระหว่างการชั่งน้ำหนักการชั่งน้ำหนักตัวอย่างถ่านหินที่ไม่ถูกต้องหรือการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของการตรวจสอบจะส่งผลต่อความถูกต้องของผลลัพธ์ ทักษะการควบคุม: ปรับเทียบเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ (ความไว 0.0001g) ก่อนการทดสอบและปฏิบัติตามขั้นตอนการปฏิบัติงานอย่างเคร่งครัดเมื่อชั่งน้ำหนัก ไม่จำเป็นต้องตรวจสอบการเผาไหม้เมื่อปริมาณเถ้าต่ำกว่า 15% และการเผาไหม้ตรวจสอบจะต้องดำเนินการเมื่อสูงกว่า 15% ครั้งละ 20 นาทีจนกว่าจะมีน้ำหนักคงที่
นอกจากนี้ผู้ประกอบการยังต้องเข้าใจมาตรฐานการให้คะแนนของปริมาณเถ้าถ่านหินเกรดต่าง ๆ ของปริมาณเถ้าถ่านหินที่แตกต่างกัน (เช่นเกรด 1 เถ้า ≤ 5.00% เกรด 2 5.01-6%) สามารถเลือกถ่านหินที่มีปริมาณเถ้าที่เหมาะสมตามความต้องการการผลิตของตนเอง ในเวลาเดียวกันการบำรุงรักษาเตา Mafer เครื่องชั่งเครื่องอบผ้าและอุปกรณ์อื่น ๆ เป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าความถูกต้องของเครื่องมือตรงตามข้อกำหนด การเรียนรู้ความรู้และทักษะการควบคุมการทดสอบปริมาณเถ้าข้างต้นสามารถปรับปรุงความแม่นยำในการทดสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพช่วยให้องค์กรควบคุมคุณภาพถ่านหินลดต้นทุนและหลีกเลี่ยงความเสี่ยงทางการค้า