PL204703B1 - Sposób określania zawartości frakcji węgla amorficznego i frakcji węgla błyszczącego w produktach pirolitycznych, powstających z materiałów węglotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich oraz urządzenie do stosowania tego sposobu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób określania zawartości frakcji węgla amorficznego i frakcji węgla błyszczącego w produktach pirolitycznych, powstających z materiałów węglotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich oraz urządzenie do stosowania tego sposobu.

Ponad 70% odlewów w światowym przemyśle odlewniczym wykonywanych jest z wykorzystaniem form odlewniczych wytworzonych z użyciem mieszanek bentonitowych. Mieszanki bentonitowe w wię kszoś ci odlewni podlegają regeneracji, w trakcie której dodawane są materia ł y wę glotwórcze, które są nośnikami węgla błyszczącego. Do tego celu stosowany jest pył węglowy bądź tworzywa sztuczne. Wchodzące w skład mas formierskich materiały węglotwórcze tworzą węgiel błyszczący na ściankach formy odlewniczej. Ilość w/w materiałów węglotwórczych dodawanych do mas formierskich powinna być dokładnie kontrolowana i mieścić się w ściśle określonych granicach. Tylko optymalna ilość węgla błyszczącego w masie formierskiej powoduje zmniejszenie penetracji płynnego metalu do porów formy zapewniając odpowiednią gładkość powierzchni odlewu. Zużycie materiałów węglotwórczych - nośników węgla błyszczącego w trakcie procesu odlewania powoduje zmniejszenie ich koncentracji w masach formierskich. Dlatego przy regeneracji mas formierskich zachodzi konieczność uzupełnienia ich składu chemicznego o zużyty materiał węglotwórczy.

W celu zapewnienia jakości będącej w obiegu masy bentonitowej opracowano szereg eksperymentalnych metod i urządzeń. W ten sposób kontroluje się wilgotność mieszanki, stopień zaolejowania ziaren piasku, zawartość aktywnego bentonitu itp., jednakże nie jest znane urządzenie do kontroli nośnika błyszczącego węgla bezpośrednio w masie bentonitowej.

Powszechnie obecnie stosowaną metodą określania nośników węgla błyszczącego jest metoda retortowa opracowana przez J. Bindernagel (Niemcy).

Polega ona na osadzaniu węgla na wacie krzemowej w retorcie kwarcowej i ważeniu retorty przed i po procesie obróbki termicznej w temperaturze 875°C ± 25°C.

Metoda ta umożliwia oznaczanie zawartości węgla pirolitycznego tylko w nośnikach węgla błyszczącego. W masach formierskich zawartość nośnika jest zbyt mała, aby można było oznaczyć wagowo ilość wydzielającego się węgla błyszczącego. Nieuwzględnianie obecności nośnika w pierwotnej masie formierskiej i obliczanie jego końcowej zawartości tylko na podstawie wprowadzanych nowych porcji materiałów węglotwórczych skutkuje istotnymi błędami. Ponadto sam wynik pomiaru często obarczony jest błędem, wynikającym ze strat spowodowanych eksplozyjnym uwalnianiem się gazów, wskutek nieszczelności występujących między rurą kwarcową i tyglem z materiałem węglotwórczym.

Sposób znany z polskiego opisy patentowego nr 188942 „Sposób określenia zawartości nośników węgla błyszczącego i produktów pirolitycznych powstających z materiałów węglotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich oraz urządzenie do stosowania tego sposobu” jest rozwiązaniem pozwalającym w rzeczywistości określać zawartość węgla pirolitycznego a nie wę gla bł yszczą cego w materiał ach wę glotwórczych oraz w masie bentonitowej. Jednym z twórców powyższego wynalazku jest prof. Petr Jelinek z Uniwersytetu Technicznego w Ostrawie (Czechy).

Czeski naukowiec dokonał zaskakującego odkrycia, a mianowicie to co, od wielu lat, w literaturze przedmiotu (wielu krajów), w tym także w normie branżowej BN - 88/4024-09 „ Pył odlewniczy i jego zamienniki. Pomiar zawartoś ci wę gla bł yszczącego” oraz w w/w opisie patentowym nr 188942 jest określane mianem „węgla błyszczącego” w rzeczywistości jest mieszaniną dwu różniących się morfologicznie składników: węgla błyszczącego LC (ang. Lustrous Carbon) i węgla amorficznego AC (ang. Amorfic Carbon). Podczas kiedy (LC) swoją strukturą zbliżony jest do grafitu i w formie odlewniczej utlenia się (spala się) w temperaturach (650 - 850°C), to węgiel amorficzny AC jest zbliżony strukturalnie bardziej do sadzy, łatwo utleniający się w temperaturze (500 - 600°C). Jakość powierzchni odlewu zależy zasadniczo od ilości węgla błyszczącego.

W celu uniknięcia tzw. zamieszania terminologicznego, w dalszym ciągu opisu przyjęto następującą, niżej podaną, terminologię.

Węgiel pirolityczny - węgiel otrzymywany w efekcie pirolizy materiałów węglotwórczych (np. tworzyw sztucznych) określany dotychczas, powszechnie w literaturze przedmiotu mianem „węgla błyszczącego”.

Frakcja węgla błyszczącego - węgiel błyszczący LC, składnik węgla pizolitycznego, ilość tego składnika ma zasadniczy wpływ na jakość powierzchni odlewu.

PL 204 703 B1

Frakcja węgla amorficznego - węgiel amorficzny AC, składnik węgla pirolitycznego.

Odkrycie P. Jelinka postawiło, istotny dla szeroko rozumianej branży odlewniczej problem do rozwiązania, a mianowicie znalezienie sposobu, mogącego mieć praktyczne zastosowanie do określenia ilościowego udziału frakcji węgla błyszczącego i frakcji węgla amorficznego w węglu pirolitycznym oraz opracowanie urządzenia do stosowania tego sposobu.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 188942, sposób określania zawartości nośników węgla pirolitycznego (określanego w tym opisie, zgodnie z ówczesnym stanem wiedzy - mianem „węgla błyszczącego”), powstającego z materiałów węglotwórczych, zwłaszcza w masach formierskich oraz urządzenie do stosowania tego sposobu.

Znany sposób (pat. nr 188942) polega na tym, że węgiel pirolityczny (węgiel błyszczący), wydzielający się w wyniku wygrzewania próbki, zwłaszcza masy formierskiej, zawierającej dodatki materiału węglotwórczego, osadza się na powierzchni wypełniacza. Sposób ten charakteryzuje się tym, że wydzielanie się węgla pirolitycznego (węgła błyszczącego) prowadzi się w atmosferze gazu obojętnego, a następnie doprowadza się tlen i/lub gaz zawierający tlen i utlenia się (spala się) węgiel pirolityczny (węgiel błyszczący) a gazy poreakcyjne (spaliny) poddaje się analizie na zawartość dwutlenku węgla.

Doświadczalnie ustalono, że korzystnie przebiega proces wydzielania się węgla pirolitycznego (węgla błyszczącego) oraz utleniania go, jeżeli próbkę wygrzewa się, korzystnie w przedziale czasu 5 do 6 minut, w temperaturze, korzystnie 900 ± 20°C, w atmosferze obojętnej, korzystnie w atmosferze azotu, a następnie dopływ gazu obojętnego się ogranicza aż do całkowitego odcięcia, natomiast doprowadza się tlen lub gaz zawierający tlen, w wyniku czego węgiel pirolityczny (węgiel błyszczący), osadzony na powierzchni wypełniacza, utlenia się a gazy poreakcyjne poddaje się analizie na zawartość dwutlenku węgla.

W trakcie licznych eksperymentów, nieoczekiwanie okazało się, iż najbardziej efektywną metodą określania ilości CO2 w gazach poreakcyjnych jest pomiar za pomocą sondy NDIR - sondy pomiarowej, działającej na zasadzie pochłaniania promieniowania podczerwonego.

Ilość węgla w próbce określa się metodami obliczeniowymi, znając ilość CO2 w spalinach określa się ilość węgla, natomiast na podstawie precyzyjnie określonego ciężaru próbki określa się zawartość nośnika węgla pirolitycznego w próbce.

Znane urządzenie opisane w polskim opisie patentowym 88942, zaopatrzone w komorę, w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, zwłaszcza piec, zawiera reaktor, zwłaszcza rurę kwarcową, ponadto w reaktorze umieszczona jest lanca doprowadzająca tlen do jego wnętrza, a we wnętrzu reaktora znajduje się wypełniacz, korzystnie w postaci wełny kwarcowej. Do reaktora doprowadzany jest również azot. Z reaktora odprowadzane są gazy wylotowe.

Z jednej strony reaktora doprowadzany jest tlen oraz odprowadzane s ą gazy wylotowe, zaś z drugiej strony reaktora doprowadzany jest azot.

Pojemnik, badanej próbki, zwłaszcza w postaci łódki ceramicznej, napełniony próbką wprowadzany jest do wnętrza reaktora, a po zakończeniu reakcji usuwany jest z reaktora. Filtr, usytuowany na przewodzie, pomiędzy wylotem z reaktora a zaworem trój drożnym, przeciwdziała zanieczyszczeniu sondy NDIR. Korzystnie, pomiędzy zaworem trójdrożnym a sondą NDIR, usytuowany jest filtr, zwłaszcza osuszacz.

Na przewodzie obejścia sondy NDIR, pomiędzy zaworem trójdrożnym a trójnikiem, usytuowany jest dławik, korzystnie w postaci kapilary a drugi dławik, również korzystnie w postaci kapilary, usytuowany jest pomiędzy wyjściem sondy NDIR a trójnikiem. Ponadto, na przewodzie wylotowym, za trójnikiem, zainstalowana jest pompka i rotametr. Na przewodzie doprowadzającym tlen występuje regulator masowego przepływu, zaś na przewodzie wyjściowym z tego regulatora usytuowany jest trójnik, przy czym jedno rozgałęzienie tego przewodu połączone jest poprzez zawór odcinający z lancą a drugie rozgałęzienie połączone jest poprzez zawór odcinają cy z trójnikiem, do drugiego otworu wlotowego tego trójnika doprowadzony jest przewód tlenu, na którym to przewodzie występuje regulator masowego przepływu. Przewód wylotowy z trójnika połączony jest z reaktorem.

Sposób według wynalazku, polega na tym, że węgiel pirolityczny, zawierający frakcję węgla błyszczącego oraz frakcję węgla amorficznego, wydzielający się w wyniku wygrzewania próbki, zwłaszcza masy formierskiej, zawierającej dodatki materiału węglotwórczego, osadzany jest na powierzchni wypełniacza.

Sposób ten charakteryzuje się tym, że wydzielanie się węgla pirolitycznego prowadzone jest w atmosferze gazu oboję tnego, a nastę pnie doprowadzany jest tlen i/lub gaz zawierają cy tlen.

PL 204 703 B1

Dokonywane jest selektywne utlenianie frakcji węgla pirolitycznego a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla, przy czym najpierw utleniana jest frakcja węgla amorficznego a następnie utleniana jest frakcja węgla błyszczącego, przy czym zawartość poszczególnych frakcji węgla w próbce określa się sposobami obliczeniowymi.

Sposób według wynalazku można stosować w dwu odmianach, co wynika ze specyfiki procesu pirolizy.

Mianowicie w trakcie procesu pirolizy frakcje węgla pirolitycznego osadzane są na powierzchni wypełniacza, ponadto występują również produkty pirolizy, które ze względu na gazowy stan skupienia, w jakim występują bądź występujące jako ciało stałe o sub-mikronowej granulacji i które, z tego powodu nie zatrzymywane na wypełniaczu. Zgodnie ze sposobem według wynalazku, produkty te są utleniane w pierwszej kolejności a następnie gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla. Następnie, po schłodzeniu utleniana jest frakcja węgla amorficznego a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla, po czym utleniana jest się frakcja węgla błyszczącego a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla.

Odmiana sposobu według wynalazku, tym różni się od odmiany pierwszej, że pomija się utlenianie produktów pirolizy występujących jako ciało stałe o sub-mikronowej granulacji, a gazy te kierowane są do atmosfery.

Przebieg realizacji sposobu według wynalazku przedstawiony jest niżej.

Pojemnik zawierający próbkę, w postaci na ważki badanego materiału węglotwórczego, zwłaszcza masy formierskiej, wprowadza się do reaktora, umieszczonego wewnątrz komory, w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, przy czym korzystnie komorą tą jest piec elektryczny a reaktorem korzystnie jest rura kwarcowa. W reaktorze znajduje się wypełniacz, korzystnie wata kwarcowa.

Pojemnik z próbką wygrzewany jest w reaktorze, w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze min. 900°C.

Węgiel pirolityczny wydzielający się w wyniku wygrzewania próbki, osadzany jest na powierzchni wypełniacza, część produktów pirolizy, występujących w stanie gazowym lub mających postać ciała stałego o sub-mikronowej granulacji przemieszczana jest do wylotowej (końcowej) części reaktora, gdzie doprowadzany jest tlen i produkty te są utleniane a gazy poreakcyjne powstałe w wyniku tego utleniania analizowane sana zawartość tlenków węgla.

Następnie utrzymując atmosferę gazu obojętnego, temperatura w reaktorze obniżana jest do temperatury ok. 500°C, wtedy usuwany jest z reaktora pojemnik z próbką, a po usunięciu tego pojemnika, utleniana jest frakcja węgla amorficznego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze stopniowo, korzystnie 5 deg/min., podwyższana jest do temperatury nie niższej niż 520 a nie wyższej niż 550°C a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla.

Informacją o zakończeniu tej operacji, jest zanik sygnału z modułu analizującego gazy poreakcyjne, że gazy te zawierają tlenki węgla.

Następnie utleniana jest frakcja węgla błyszczącego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze podwyższana jest do temperatury min. 600°C. Im wyższa temperatura tym szybciej przebiega proces. Pozwala to sterować szybkością przebiegu procesu za pomocą doboru temperatury procesu.

Gazy poreakcyjne, pochodzące z utlenienia frakcji węgla błyszczącego, poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla.

Zawartość poszczególnych frakcji węgla w próbce określana jest, w znany sposób, metodami obliczeniowymi.

Przebieg realizacji odmiany sposobu według wynalazku, tym różni się od odmiany pierwszej, że po przemieszczeniu produktów pirolizy występujących w stanie gazowym lub mających postać ciała stałego o sub-mikronowej granulacji, do wylotowej (końcowej) części reaktora, wypuszczane są do atmosfery.

Urządzenie do stosowania sposobu według wynalazku może występować w dwu odmianach, co wynika z tego, że sposób ten występuje w dwu wariantach. Urządzenie według wynalazku, (do stosowania pierwszej odmiany sposobu) przedstawione jest niżej.

Urządzenie zaopatrzone w komorę, w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, zwłaszcza piec, zawiera reaktor, zwłaszcza rurę kwarcową. Urządzenie, według wynalazku, może być realizowane w dwóch zasadniczych wariantach, może być realizowane w oparciu o typowy

PL 204 703 B1 piec, zwłaszcza elektryczny, może być również zastosowana specjalistyczna komora, w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, czyli uproszczony piec.

Zastosowanie ogrzewania elektrycznego jest korzystne, ze względu na łatwość sterowania automatycznego parametrami procesu.

Pojemnik, zwłaszcza w postaci łódki ceramicznej, wypełniony próbką wprowadzany jest do wnętrza reaktora, a po zakończeniu reakcji pirolizy usuwany jest z reaktora.

We wnętrzu reaktora znajduje się wypełniacz, korzystnie w postaci waty kwarcowej.

Przedmiot wynalazku, w przykładach wykonania jest przedstawiony, w ujęciu schematycznym, na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje urządzenie do stosowania pierwszej odmiany sposobu według wynalazku, zaś na fig. 2 - do stosowania drugiej odmiany.

Przykład wykonania urządzenia do stosowania pierwszej odmiany, opisany jest niżej. W piecu elektrycznym i usytuowany jest reaktor 3, w postaci rury kwarcowej. Na czas reakcji pirolizy, do reaktora wprowadzany jest pojemnik 4, mający postać łódki kwarcowej, zawierający naważkę próbki.

We wnętrzu reaktora znajduje się wypełniacz 2, korzystnie w postaci waty kwarcowej. Jeden z końców reaktora zaopatrzony jest w kurtynę gazową 5, która połączona jest przewodem z regulatorem masowego przepływu 6, a regulator ten połączony jest przewodami ze źródłami zasilania azotem oraz tlenem, przy czym przewody zasilające tymi gazami doprowadzone są do zaworu trójdrożnego 11.

Drugi koniec reaktora połączony jest przewodem z zaworem trójdrożnym 19, przy czym na przewodzie tym kolejno zainstalowane są osuszacz 10, filtr 9 oraz pompka 13.

Na przewodzie łączącym zawór trójdrożny 19 z atmosferą zainstalowany jest miernik przepływu 20, a na drugim przewodzie odchodzącym od zaworu trójdrożnego 19 zainstalowane są kolejno: filtr 18, regulator masowego przepływu 17 oraz moduł analityczny 21, składający się z połączonych szeregowo sond NDIR do oznaczania tlenków węgla 16, 15 i 14.

Ponadto koniec reaktora, który połączony jest z zaworem trójdrożnym 19, połączony jest również przewodem ze źródłem zasilania tlenem, a na tym przewodzie zainstalowany jest regulator masowego przepływu 8 oraz zawór odcinający 12, przy czym tlen doprowadzany jest do wnętrza reaktora przewodem 7.

Przykład wykonania urządzenia do stosowania drugiej odmiany sposobu, tym różni się od urządzenia opisanego wyżej, że nie występuje przewód - z zainstalowanym regulatorem masowego przepływu 8 i zaworem 12 - zasilający tlenem drugi koniec reaktora, ani przewód 7.

P r z y k ł a d I realizacji sposobu według wynalazku.

Łódka ceramiczna 4 z naważką badanego materiału węglotwórczego poprzez kurtynę gazową 5 została wprowadzona do wnętrza reaktora kwarcowego 3 umieszczonego w piecu elektrycznym 1.

Wprowadzenie łódki zawierającej próbkę odbyło się w atmosferze azotu, a temperatura wnętrza reaktora wynosiła ok. 900°C lub więcej.

Azot z butli dopływa do reaktora 3 poprzez kurtynę gazową 5, przy czym dopływ lub odcięcie dopływu realizowane jest za pomocą zaworu trójdrożnego 11 a natężenie przepływu regulowane jest za pomocą regulatora masowego przepływu 6. W tym etapie w reaktorze następuje pirolityczny rozkład materiału węglotwórczego, a wydzielony węgiel pirolityczny osadzany jest na wypełniaczu 2. W tym przykładzie jako wypełniacz została zastosowana wata kwarcowa. Proces pirolitycznego rozkładu materiału węglotwórczego prowadzony jest minimum 4 minuty.

Gazy poreakcyjne zawierające produkty pirolitycznego rozkładu materiału węglotwórczego, które ze względu na gazowy stan skupienia, w jakim występują bądź występujące jako ciało stałe o sub-mikronowej granulacji i z tego powodu nie zatrzymywane na wypełnieniu 2 zasysane są za pomocą pompy do wylotowej (końcowej) strefy reaktora. Do strefy tej doprowadzany jest tlen z butli. Natężenie przepływu tlenu doprowadzanego w czasie procesu pirolizy kontrolowane jest za pomocą regulatora masowego przepływu 8. To doprowadzenie tlenu ma za zadanie utlenienie w/w produktów pirolitycznego rozkładu materiału węglotwórczego, które z przyczyn omówionych powyżej nie zostają w procesie pirolizy zatrzymane na wypełniaczu 2. Gazy poreakcyjne opuszczające reaktor poprzez osuszacz 10 i wstępny filtr 9 są zasysane przez pompę 13. Z pompy gazy dopływają do zaworu trój drożnego 19 a następnie tłoczone są poprzez filtr 18 do regulatora masowego przepływu 17, a stąd do modułu analitycznego 21, który stanowią sondy NDIR 16, 15 i 14 wyskalowane na tlenek i ditlenek węgla. Moduł analityczny umożliwia oznaczenie tlenków węgla wydzielonych w etapie pirolizy.

Po zakończeniu procesu pirolizy temperatura reaktora jest obniżana do ok. 500°C. W tym czasie w reaktorze utrzymywana jest atmosfera gazu obojętnego (np. azotu). Po osiągnięciu żądanej temperatury z reaktora usuwana jest łódka zawierająca nierozłożone w procesie pirolizy produkty.

PL 204 703 B1

Po jej usunięciu rozpoczyna się proces selektywnego utleniania osadzonych na wypełniaczu 2 produktów pirolizy. Najpierw utleniana jest frakcja węgla amorficznego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze stopniowo, korzystnie 5 deg/min., podwyższana jest do temperatury nie niższej niż 520 a nie wyższej niż 550°C a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla. Informacją o zakończeniu tej operacji, jest zanik sygnału z modułu analizującego gazy poreakcyjne, że gazy te zawierają tlenki węgla.

Następnie utleniana jest frakcja węgla błyszczącego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze podwyższana jest do temperatury min. 600°C. Im wyższa temperatura tym szybciej przebiega proces.

Zawartość poszczególnych frakcji węgla w próbce określana jest, w znany sposób, metodami obliczeniowymi.

P r z y k ł a d II realizacji sposobu według wynalazku.

Przykład II tym się różni od przykładu I, że nie analizowane są na zawartość tlenków węgla gazy opuszczające reaktor w trakcie procesu pirolizy, zawierające gazowe produkty pirolizy bądź zawierające ciało stałe o sub-mikronowej granulacji.

Korzystnym skutkiem wynalazku, w odniesieniu do stanu techniki, określonego w opisie patentowym pat. (PL nr 188942) jest istotny postęp technologiczny.

Stosując znany sposób (PL nr 188942) można określić ilość węgla pizolitycznego (określonego w tym opisie mianem „węgla błyszczącego”), który w w rzeczywistości jest mieszaniną dwu różniących się morfologicznie składników:

a) frakcja węgla błyszczącego - węgiel błyszczący LC,

b) frakcja węgla amorficznego - węgiel amorficzny AC.

Jakość powierzchni odlewu zależy zasadniczo od ilości frakcji węgla błyszczącego.

Stosowanie wynalazku pozwala na wytwarzanie odlewów o lepszej jakości ich powierzchni, w porównaniu do uzyskiwanych znanym sposobem.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób określania zawartości frakcji węgla amorficznego i frakcji węgla błyszczącego w produktach pirolitycznych, powstających z materiałów węglotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich, polegający na tym, że węgiel pirolityczny, zawierający frakcję węgla błyszczącego oraz frakcję węgla amorficznego, wydzielający się w wyniku wygrzewania próbki, zwłaszcza masy formierskiej, zawierającej dodatki materiału węglotwórczego, osadzany jest na powierzchni wypełniacza, znamienny tym, że wydzielanie się węgla pirolitycznego, który osadza się na powierzchni wypełniacza, prowadzone jest w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze min. 900°C, zaś produkty pirolizy, które ze względu na gazowy stan skupienia, w jakim występują, bądź występujące jako ciało stałe o sub-mikronowej granulacji i które, z tego powodu nie są zatrzymywane na wypełniaczu, przemieszczane są do przestrzeni gdzie doprowadzany jest tlen i produkty te są utleniane a gazy poreakcyjne powstałe w wyniku tego utleniania analizowane sana zawartość tlenków węgla, a następnie utrzymując atmosferę gazu obojętnego, temperatura w reaktorze obniżana jest do temperatury ok. 500°C, wtedy usuwany jest z reaktora pojemnik z próbką, a po usunięciu tego pojemnika, utleniana jest frakcja węgla amorficznego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze stopniowo, korzystnie 5 deg/min., podwyższana jest do temperatury nie niższej niż 520°C a nie wyższej niż 550°C a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla, a po zaniku sygnału z modułu analizującego gazy poreakcyjne, o obecności tlenków węgla w gazach poreakcyjnych, utleniana jest frakcja węgla błyszczącego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze podwyższana jest do temperatury min. 600°C, ponadto gazy poreakcyjne, pochodzące z utlenienia frakcji węgla błyszczącego, poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla, natomiast zawartość poszczególnych frakcji węgla w próbce określana jest, w znany sposób, metodami obliczeniowymi.

PL 204 703 B1

2. Sposób określania zawartości frakcji węgla amorficznego i frakcji węgla błyszczącego w produktach pirolitycznych, powstających z materiałów węglotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich, polegający na tym, że węgiel pirolityczny, zawierający frakcję węgla błyszczącego oraz frakcję węgla amorficznego, wydzielający się w wyniku wygrzewania próbki, zwłaszcza masy formierskiej, zawierającej dodatki materiału węglotwórczego, osadzany jest na powierzchni wypełniacza, znamienny tym, że wydzielanie się węgla pirolitycznego, który osadza się na powierzchni wypełniacza, prowadzone jest w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze min. 900°C, zaś produkty pirolizy, które ze względu na gazowy stan skupienia, w jakim występują bądź występujące jako ciało stałe o sub-mikronowej granulacji i które, z tego powodu nie są zatrzymywane na wypełniaczu, po przemieszczeniu ich do wylotowej (końcowej) części reaktora, wypuszczane są do atmosfery, a następnie utrzymując atmosferę gazu obojętnego, temperatura w reaktorze obniżana jest do temperatury ok. 500°C, wtedy usuwany jest z reaktora pojemnik z próbką a po usunięciu tego pojemnika, utleniana jest frakcja węgla amorficznego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze stopniowo, korzystnie 5 deg/min., podwyższana jest do temperatury nie niższej niż 520°C a nie wyższej niż 550°C a gazy poreakcyjne poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla a po zaniku sygnału z modułu analizującego gazy poreakcyjne, o obecności tlenków węgla w gazach poreakcyjnych, utleniana jest frakcja węgla błyszczącego w ten sposób, że doprowadzany jest do reaktora tlen i/lub gaz zawierający tlen, zaś temperatura w reaktorze podwyższana jest do temperatury min. 600°C, ponadto gazy poreakcyjne, pochodzące z utlenienia frakcji węgla błyszczącego, poddawane są analizie na zawartość tlenków węgla, a zawartość poszczególnych frakcji węgla w próbce określana jest, w znany sposób, metodami obliczeniowymi.

3. Urządzenie do określania zawartości frakcji węgla amorficznego i frakcji węgla błyszczącego w produktach pirolitycznych, powstają cych z materiał ów wę glotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich, zaopatrzone w komorę, w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, zwłaszcza piec, zawierające reaktor, zwłaszcza rurę kwarcową, do którego to reaktora, zawierającego wypełniacz, wprowadzany bywa pojemnik z badaną próbką, znamienne tym, że w komorze (1), w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, usytuowany jest reaktor (3), korzystnie w postaci rury kwarcowej, do którego to reaktora bywa wprowadzany pojemnik (4), korzystnie mający postać łódki kwarcowej, zawierający naważkę próbki, ponadto we w wnętrzu reaktora znajduje się wypełniacz (2), korzystnie w postaci waty kwarcowej, zaś jeden z końców reaktora zaopatrzony jest w kurtynę gazową (5), która połączona jest przewodem z regulatorem masowego przepływu (6), a regulator ten połączony jest przewodami ze źródłami zasilania azotem oraz tlenem, przy czym przewody zasilające tymi gazami doprowadzone są do zaworu trój drożnego (11), natomiast drugi koniec reaktora połączony jest przewodem z zaworem trój drożnym (19), przy czym na przewodzie tym kolejno zainstalowane są osuszacz (10), filtr (9) oraz pompka (13), oprócz tego na przewodzie łączącym zawór trójdrożny (19) z atmosferą zainstalowany jest miernik przepływu (20), a na drugim przewodzie odchodzącym od zaworu trójdrożnego (19) zainstalowane są kolejno: filtr(18), regulator masowego przepływu (17) oraz moduł analityczny (21), korzystnie składający się z połączonych szeregowo sond NDIR do oznaczania tlenków węgla (16), (15) i (14), ponadto koniec reaktora, który połączony jest z zaworem trójdrożnym (19), połączony jest również przewodem ze źródłem zasilania tlenem, przy czym na tym przewodzie zainstalowany jest regulator masowego przepływu (8) oraz zawór odcinający (12), ponadto tlen jest doprowadzany do wnętrza reaktora przewodem (7).

4. Urządzenie do określania zawartości frakcji węgla amorficznego i frakcji węgla błyszczącego w produktach pirolitycznych, powstających z materiałów węglotwórczych stosowanych jako dodatki, zwłaszcza w masach formierskich, zaopatrzone w komorę, w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, zwłaszcza piec, zawierające reaktor, zwłaszcza rurę kwarcową, do którego to reaktora, zawierającego wypełniacz, wprowadzany bywa pojemnik z badaną próbką, znamienne tym, że w komorze (1), w której wnętrzu zachodzą kontrolowane zmiany temperatury, usytuowany jest reaktor (3), korzystnie w postaci rury kwarcowej, do którego to reaktora bywa wprowadzany pojemnik (4), korzystnie mający postać łódki kwarcowej, zawierający naważkę próbki, ponadto we wnętrzu reaktora znajduje się wypełniacz (2), korzystnie w postaci waty kwarcowej, zaś jeden z końców reaktora zaopatrzony jest w kurtynę gazową (5), która połączona jest przewodem z regulatorem masowego przepływu (6), a regulator ten połączony jest przewodami ze źródłami zasilania azotem oraz tlenem,

PL 204 703 B1 przy czym przewody zasilające tymi gazami doprowadzone są do zaworu trójdrożnego (11), natomiast drugi koniec reaktora połączony jest przewodem z zaworem trójdrożnym (19), przy czym na przewodzie tym kolejno zainstalowane są osuszacz (10), filtr (9) oraz pompka (13), oprócz tego na przewodzie łączącym zawór trójdrożny (19) z atmosferą zainstalowany jest miernik przepływu (20), a na drugim przewodzie odchodzącym od zaworu trój drożnego (19) zainstalowane są kolejno: filtr (18), regulator masowego przepływu (17) oraz moduł analityczny (21), korzystnie składający się z połączonych szeregowo sond NDIR do oznaczania tlenków węgla (16), (15) i (14).