ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние на процессы термохимических превращений углей скорости нагрева и гранулометрического состава из "Теоретические основы технологии горючих ископаемых" Химический состав кокса характеризуется массовой долей различных злементов в органическом веществе и содержанием минеральных примесей. Кокс, по усредненным данным, содержит, % на органическое вещество С96,60 Н 0,45 N0,67 О 0,30 и 3 1,98. [c.178] Минеральные примеси в кокс переходят из углей, поэтому примеси, пройдя термическую обработку в условиях коксования, по химическому составу не претерпевают значительных изменений, хотя отдельные злементы частично могут восстанавливаться углеродом и водородом или образовывать карбиды. Наличие минеральных примесей снижает содержание углерода, а кроме того, способствует ослаблению структуры кокса вследствие его неоднородности. Повышение их содержания приводит к перерасходу кокса. Считается удовлетворительным для современных доменных печей кокс с содержанием золы 9 % и нелетучего углерода 87 %. [c.178] Проблем обессеривания, т.е, снижение сернистости кокса, как металлургического топлива, решается уже многие десятилетия. Существует целый ряд методов обессеривания, например извпечение сернистых соединений из углей в процессе обогащения при помощи механических способов ипи предварительной термической обработки при низких температурах, удаление серы в процессе коксования путем перевода всех ее разновидностей в газовую фазу или связывания ее в соединения, легко удаляемые в доменной плавке. Однако проблема обессеривания кокса еще не решена. [c.179] Важнейшим свойством кокса, как и многих твердых тел, является его структура, которая может быть рассмотрена на четырех уровнях-молекулярном, надмолекулярном, микроскопическом и макроскопическом. [c.179] Молекулярная структура кокса характеризуется размером макромолекул. Она представляется как существование отдельных ароматических решеток, имеющих характеристику 2. Для разных коксов Ц равняется 5-11 нм, что составляет от 15 до 30 ароматических циклов. [c.179] Надмолекулярная структура представляет собой пространственные образования в виде блоков или кристаллитов, в которых атомы раС положены закономерно в трехмерном пространстве. Надмолекулярные образования могут быть также в виде глобул. Об особенностях надмолекулярной структуры кокса можно судить по рентгеновским характеристикам дом, -с и Сб (см. 22). Надмолекулярная структура кокса существенно отличается от струк ры графита, так как в ней нет закономерно повторяющегося расположения углеродных атомов в трехмерном пространстве. Кроме рентгеноструктурного анализа, надмолейсулярные образования вследствие их значительного размера (несколько десятков микрометров) могут изучаться оптичеекой микроскопией в отраженном поляризованном свете. Различают три структурные разновидности материала кокса изотропную, анизотропную и инертную. [c.179] Микроскопическая структура кокса — это совокупность микропористой структуры кокса, так как само вещество кокса занимает около половины объема его пористого тела, а другую половину занимают поры различного размера (от нанометров до нескольких миллиметров). По размерам их условно подразделяют на микропоры ( 6 нм) переходные поры (6 нкм — 22 мкм) и макропоры О 22 мкм). Макропоры обусловливают значительную внутреннюю поверхность до сотен квадратных метров в одном грамме кокса. Они занимают от 40 до 90 % всей внутренней поверхности. Определяют их с помощью электронной микроскопии, адсорбцией газов при низких температурах и другими методами. [c.180] Объем переходных пор составляет порядка 10 % объема кокса, а внутренняя поверхность, ими образованная, составляет лишь несколько квадратных метров. Переходную пористость изучают методом ртутной порометрии. [c.180] Макроструктуру кокса изучают на полированных шлифах его образцов при увеличении в 160 раз. Кроме того, измеряют и толщину стенок. Объем макропор превышает сумму объемов всех остальных пор, а поверхность их составляет лишь доли процента всей внутренней поверхности. Металлургический кокс имеет губчатую структуру, в которой поры наблюдаются в виде пузырьков, образующихся в момент отверждения пластической массы. Микроструктура кокса может быть охарактеризована кривыми распределения пор по размерам и кривыми распределения стенок пор по толщине (рис. 99). [c.180] Физические свойства кокса — это плотность, твердость, прочность, гранулометрический состав, газопроницаемость насыпной массы, термостойкость, электрическая проводимость (удельное электрическое сопротивление) и др. [c.180] Для кокса точно так же, как и дпя углей, различают два вида плотности действительную и кажущуюся. Действительную плотность кокса определяют пикнометрическим методом. По ГОСТ 10220—82 навеску кокса массой 2 г, измельченного до размера частичек 0,20 мм, смачивают в этиловом спирте. Действительная плотность является важной характеристикой углеродистого вещества кокса, величина ее составляет 1,95 г/см . Она мало зависит от свойств исходных углей, но изменяется в зависимости от конечной температуры коксования. [c.180] Открытая пористость кокса изменяется в пределах 40—50 % и зависит от состава исходной шихты и услоамй коксования. Пористость кокса определяется газопроницаемостью и вспучиваемостью пластической массы, которая зависит от ее вязкости и количества газов, выделяющихся за период пластического состояния. Чем меньше толщина пластического слоя исходной шихты, тем меньше пористость кокса. Это также достигается повышением содержания в углях (шихте) отощающих компонентов. Уплотнение шихты трамбованием также снижает пористость кокса. Аналогичное влияние на пористость кокса оказывает повышение скорости нагрева. [c.181] Для кокса характерна также и насыпная плотность, т.е. масса, приходящаяся на единицу объема, занимаемого кусковым коксом. [c.181] Твердость кокса измеряют и прямым методом, как это имеет место для углей, с использованием микротвердомера, и косвенным - по отношению к твердости металлической пластинки. Сущность метода определения твердости кокса заключается в истории частичками кокса алюминиевой пластинки в строго регламентированных условиях и определении убыли ее массы в миллиграммах. В связи со спецификой опыта твердость, измеренную указанным образом, называют также абразивной прочностью или абразивной твердостью. [c.182] Твердость кокса закономерно изменяется в зависимости от свойств исходных углей она минимальная для кокса из углей средней стадии зрелости. Различают следующие виды прочности кокса прочность кускового кокса, прочность его твердого тела и прочность (твердость) вещества. Определяют ее путем искусственного разрушения проб кокса разными методами. [c.182] Важнейшим свойством кокса является механическая прочность, под которой подразумевается способность его кусков противостоять дробящим и истирающим воздействиям. Мерой механической прочности является степень изменения гранулометрического состава кокса в процессе его испытания путем наложения нормированных усилий. Обычно испытание осуществляют в барабанах различной конструкции и заключается в том, что проба кокса, помещенная внутрь барабана, при его вращении пересыпается и подвергается дроблению и истиранию. [c.182] На практике физико-механические свойства кокса исследуют в барабанах различных конструкций. Давно используемым в коксохимическом производстве является метод определения механической прочности кокса в барабане Сундгрена диаметром 2000 мм и длиной 800 мм. Он выполнен из круглых металлических стержней, между которыми имеются щели шириной 25 мм. Масса пробы кокса крупностью 25 мм составляет 410 кг. Испытания ведут при скорости 10 об/мин в течение 15 мин. В качестве показателя механической прочности дробимости) используется остаток кокса в барабане. Содержание мелочи 0-10 мм в подбарабанном продукте является показателем его истираемости. Данный метод применяют преимущественно на восточных металлургических предприятиях. [c.182] Другая разновидность механической прочности - прочность порис-того тела кокса, т.е, материала его кусков, лишенного трещин, называется еще структурной прочностью. Определяется она в приборе ВУХИНа, главной рабочей частью которого являются цилиндры, В них помещаются пробы кокса объемом 50 см и крупностью 3-6 мм и пять стальных шаров диаметром 15 мм. Цилиндры приводят во вращение электродвигатели через редуктор со скоростью 25 об/мин в течение 40 мин. Показателем структурной прочности является массовая доля классов размером 1 мм в процентах. [c.183] Прочность пористого тела кокса увеличивается с повышением спекаемости углей, которая максимальна для углей, образующих пластическую массу минимальной вязкости (наибольшей текучести), поэтому угли средних стадий химической зрелости дают кокс, характеризующийся максимальной прочностью пористого тела. Она также увеличивается при повышении скорости нагрева на стадии спекания угля. [c.183] Вернуться к основной статье