ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механические свойства коксов в диапазоне температур из "Кокс" По этому вопросу можно получить ряд сведений из источников [1,2]. Из-за неравномерности пузырчатой текстуры и сетки трещин промышленных коксов можно выполнять воспроизводимые измерения сопротивления только на гранулированных или порошкообразных пробах. На эти измерения влияют гранулометрия и особенно уплотнение пробы, так как сопротивления контакта между зернами являются значительными. Даже следы влажности также могут изменять результат. Сопротивления, получаемые при определениях, являются, таким образом, несколько условными, но они имеют сравнимые значения, если способ измерения точно определен и воспроизводим. Ниже будет описано очень простое устройство, котброе используется во Франции на некоторых коксохимических заводах и у некоторых потребителей для контроля поставок электрометаллургического кокса. [c.131] При применении любого метода можно установить, что для данного исходного угля электрическое сопротивление, измеряемое при температуре окружающей среды, при повышении температуры коксования Б диапазоне 500—900° С уменьшается чрезвычайно быстро (коэффициент 10 для увеличения температуры на 30—50° С) и значительно медленнее при температуре выше 1000° С. На этом принципе предложен контроль степени готовности среднетемпературных коксов [191. [c.131] Если рассмотреть коксы, полученные при одинаковой температуре, то обнаружится определенное влияние исходного угля в том смысле, что неграфитизируемые коксы имеют большее удельное сопротивление, чем графитизируемые. Например, при измерении на сильно уплотненной порошкообразной пробе кокс, полученный при температуре 1000° С из коксующегося угля, дает удельное сопротивление от 0,012 до 0,030 Ом-см, тогда как коксы из пламенных углей с выходом летучих веществ 35—38% дают 0,025—0,050 Ом-см. После прокалки этих коксов при температуре 1500° С эти значения отклоняются от указанных на 0,007—0,010 для первых, 0,010—0,030 для вторых и даже на 0,050 для пламенных некоксующихся углей с выходом летучих веществ 40%. Антрациты имеют обычно более высокое удельное сопротивление, аналогичное удельному сопротивлению пламенных углей, когда их коксуют при температуре менее 1500° С, но показатели удельного сопротивления мало отличаются от тех, которые получаются при температуре коксования выше 2000° С. [c.131] Какое влияние оказывает температура измерения на это удельное сопротивление Полукоксы ведут себя как полупроводники их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Например, полукокс, полученный при температуре коксования 600° С, имеет в 10 раз меньшее удельное сопротивление при температуре измерения 400 С, чем при 200° С, ив 10 раз меньшее при 200° С, чем при температуре окружающей среды [20]. Напротив, коксы ведут себя как металлические проводники, удельное сопротивление которых немного возрастает с повышением температуры, при которой производится измерение последней. [c.132] Электронные и магнитные свойства углей представляют собой объект многочисленных исследований с целью изучения их структуры [1 ]. [c.132] Закончим данный раздел замечаниями практического порядка. Температура коксования оказывает большее влияние на удельное сопротивление, чем все другие факторы. Если желательно знать, как будут коксы проводить ток при очень высокой температуре в электропечи, то более важным представляется определить характеристики, свойственные коксу (способность к графитизации, пузырчатую текстуру и т. д.), чем такую случайную характеристику, как точная температура коксования. Для устранения влияния небольших изменений этой температуры можно, таким образом, прокаливать все пробы в идентичных условиях и при температуре, немного более высокой, чем обычная температура коксования, например 1200 или 1500° С. Удельное сопротивление пробы после этой обработки даст вероятно более правильное представление о том, каким будет поведение кокса при его нагреве до 1500 или 1800° С. [c.132] Коэффициент термического расширения углей является относительно высоким он приближается к коэффициенту синтетических органических смол. Коэффициенты полукоксов уменьшаются равномерно с повышением температуры коксования. Например, согласно результатам, полученным СЕРШАР, коэффициент расширения в пределах между температурой окружающей среды и 350° С приближается к величине 3-10 для полукокса, полученного при температуре 500° С к величине 2-10 для полукокса, полученного при температуре 600° С, и понижается до 10 для коксов, получаемых при температуре около 800° С. Коэффициент для высокотемпературных коксов составляет около 5-10 . По этому вопросу можно сослаться на источник [21]. [c.132] Изготовленные углеродистые материалы очень часто бывают анизотропными и дают, например, обычно коэффициент расширения 2-10 в любом направлении. [c.132] Удельная теплоемкость углерода, как известно, отличается от удельной теплоемкости других твердых веществ своими изменениями в зависимости от температуры. [c.132] Удельную теплоемкость высокотемпературных коксов можно рассчитать относительно точно, исходя из теплоемкости графита, минеральных веществ и содержания влаги. [c.133] Для графита средняя удельная теплоемкость в диапазоне между 20° С и указанной температурой приведена на рис. 37 (среднее данных шести авторов), что соответствует 2 кал/моль при температуре окружающей 4 кал/моль — при 300° С и 5 кал/моль удельной теплоемкости. [c.133] Теплопроводность кокса небольшая по сравнению с теплопроводностью углерода, так как она в значительной мере зависит от пузырчатой структуры и наличия трещин. Теплопроводность плотных углеродов увеличивается с температурой коксования и с температурой, при которой производятся измерения. Например, теплопроводность плотных углеродов увеличивается почти на 50% при повышении температуры измерения от 700 до 1200° С. По-видимому, теплопроводность коксов возрастает еще быстрее с повышением температуры, при которой проводятся измерения. [c.133] Исключая измерения усадки, попытки, предпринимаемые до настоящего времени с целью измерения механических свойств, хорошо характеризующих коксы по макроскопическим образцам, были по меньшей мере безуспешными и их результаты, по нашему мнению, мало пригодны для практики промышленного коксования. Одна из причин этого заключается, вероятно, в большой разнородности текстуры коксов. Например, значительная серия опытов на раздавливание была проведена в СЕРШАР с 1953 по 1955 г. на небольших кубиках с гранями 1 см, очевидно, лишенных трещин. Максимальная нагрузка раздавливания составляла 2—3 кг и была очень различной от одного образца к другому, взятых из одной и той же партии проб. Что касается средних значений для 100 опытов, то корреляция имела место только по кажущейся плотности кокса и отсутствовала в показателе механической прочности, определенном, например, по методу испытания в малом барабане. Однако разработка теории трещиноватости требует определенных цифровых данных по поведению коксов в диапазоне температур 500—1000° С, в связи с чем были проведены исследования процесса текучести и больн ое число измерений модуля упругости. Была также исследована микропрочность с попыткой уяснить, таким образом, более независимую характеристику пузырчатой текстуры. [c.134] Была проведена серия измерений при температуре окружающей среды по сжатию маленьких призм кокса, скоксованного в лабораторных условиях при исследованиях с целью улучшения его однородности. Модуль возрастает начиная приблизительно с 10 дин/см для продукта, полученного при 600° С, до 3-10 - дин/см для продукта, полученного при 800° С, и до 4-10 дин/см для высокотемпературного кокса. В качестве примера для сравнения укажем, что предельное разрывающее усилие при растяжении высокотемпературного кокса в зоне, в которой отсутствуют трещины, составляет около 5-10 дин/см . [c.134] Затем пробовали измерять модули упругости в процессе коксования при скорости нагрева 2° С/мин. Это очень трудно осуществимо и вследствие этого не точно. Сделан вывод, что в этих условиях модуль составляет приблизительно половину модуля, полученного для охлажденного кокса при проведении измерения при температуре окружающей среды. [c.134] Усадка полукоксов при температуре выше затвердевания, естественно, является следствием выделения летучих веществ и тесно связана с ним с точки зрения кинетики. Форма кривой, отображающей скорость усадки в зависимости от температуры, является одной из основных характеристик угля (или шихты), определяющих процесс образования трещин в коксе. [c.136] Нелегко измерить скорость усадки в очень важной зоне, непосредственно следующей за затвердеванием, но в настоящее время разработан метод [24], и мы полагаем, что можно определять усадки различных типов углей с достаточной точностью, чего нельзя сказать о других механических свойствах. Наилучшие результаты были получены с кварцевым дилатометром, позволяющим производить нагрев до 1000° С пробы массой 5 г, что очень важно, так как при такой массе пробы можно ис пользовать не очень мелкую гранулометрию. Мы видели, что усадка угольных шихт с очень различной степенью метаморфизма может быть изменена путем очень тонкого помола. [c.136] полученные при разгонке каменноугольной смолы, дают кривую усадки, совершенно сходную с кривой усадки для коксовых углей, но затвердевание происходит при температуре 530— 550° С с максимальной скоростью только от 2 до 3-10 . [c.137] Вернуться к основной статье