ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электропроводность углей и кокса из "Образование и структура каменноугольного кокса" Понятие о структуре кокса было уже сформулировано в главе VII во второй части пастояш,ей работы. Там же были подробно разработаны наши представления о процессе образования тонкой структуры кокса. В этой части мы рассмотрим, как влияют условия образования тонкой структуры и ее изменения па структуру болео крупного массива кокса, например коксового пирога п отдельных кусков кокса. [c.295] По мере созревания геля между структурными единицами появляется все большее число жестких химических связей, а вещества, заполнявшие внутреннее пространство, пли улетучиваются, илп, претерпевая деструкцию, химически взаимодействуют с массой геля, повышая его жесткость и плотность. В процессе выделения и улетучивания жидких веществ голь испытывает сжатие и постепенно теряет свою эластичность в конце концов получается жесткое, пористое тело, называемое ксерогелем. [c.295] Свойства образующегося нирозоля (относительная термическая устойчивость, вязкость и степень однородности) и кинетика образования структуры геля имеют важнейшее значение в процессе коксования, так как они в основном определяют структуру формирующегося кокса. [c.295] При испарении и улетучивании жидких продуктов из коксуемой массы уг.ией обнаишются промежутки между структурными агрегатами и образуется микропористая система, характерная для структуры стенок ячеек кокса. В процессе удаления жидких продуктов из пор иод действием капиллярных сил происходит сжатие всего скелета, сопровождающееся его усадкой и растрескиванием. Чем менее жестка система и чем медленнее происходит сжатие, тем меньше она растрескивается, тем реже сеть трещин. [c.296] На рис. 191 приведена схема, характеризующая стадии образования кокса во всей его массе (в случае монолитной структуры), а на рис. 139 и в отдельных участках (конгломератная структура). [c.296] Такой ход процесса образования структуры геля, связанный со свойствами исходного пирозоля, можно конкретно пояснить на примерах коксования газового и коксового углей. [c.296] При нагревании газового угля пирозоль образуется значительно менее вязкий, при более низкой температуре и за более короткое время по сравнению с коксовым углем. То же относится к образованию из обоих углей жесткой электропроводящей структуры кокса. [c.296] Поэтому в менее вязком пирозоле газового угля, находящегося на более низкой стадии метаморфизма, имеются более благоприятные условия для быстрого возникновения жестких химических связей. Происходит также быстрая отгонка из образующейся пористой системы большого количества жидкой фазы. Действие капиллярных сил в этом случае бывает очень интенсивным. Происходящее при этом сжатие ограничивается системой, достигшей в результате идущих химических реакций уже значительной жесткости. По этой причине релаксация в таком скелете становится очень ограниченной. В результате интенсивного сжатия такой системы происходит разрыв сплошности коксуемой массы в многочисленных участках. Появляется очень частая сеть быстро распространяющихся трещин, материал кокса также приобретает высокую пористость. [c.296] Таким образом, хорошо известные различия в структуре коксов пз углей разных стадий метаморфизма являются прямым результатом происходящих при коксовании коллоидно-химических процессов, различных в зависимости от коллоидной структуры каждого типа угля. [c.296] Проведенные нами исследования и анализ многих работ других исследователей в свете вышеизложенных представлений позволяют установить ряд факторов, влияющих на изменение структуры угля при коксовании и на образование структуры кокса. [c.296] Из-за неоднородности коксуемой загрузки угля, особенно смесей углей, очень важное значение при коксовании имеют физико-химические процессы в слое частиц измельченных углей. [c.297] В заключительной стадии коксования, с окончанием пластического состояния коксуемой массы, происходит дальнейшее упрочнение веш,ества кокса за счет продолжающегося роста числа химических связей и начинающейся рекристаллизации с постепенным упорядочением молекулярной структуры. Продолжается процесс сжатия и уплотнения материала, расширения образовавшихся трещин, но новых трещин уже не образуется. Обнажаются поры, и тело кокса приобретает структуру ксерогеля. [c.298] Рост числа химических связей теперь все более и более замедляется п около 1000° прекращается. Это обнаруживается по электросопротивлению монолитного слоя кокса. При указанной выше температуре электросопротивление достигает практически своего минимального постоянного значения. Дальнейшее, совсем незначительное понижение электросопротивления происходит уже за счет термической рекристаллизации, обнаруживаемой рентгенографически. [c.298] Принимая коллоидно-химические процессы за основу при форлшрова-нии тела кокса, мы считаем, что с прекращением этих процессов, происходящих в интервале 700—1100°, в зависимости от стадии метаморфизма коксуемого угля завершается и процесс образования кокса как топлива для металлургических целей. Прокаливание при более высоких температурах, хотя и влечет за собой очень небольшие изменения структуры, уже на дает никаких существенных изменений свойств кокса как металлургического топлива. Поэтому изучение процесса образования кокса ограничивается в основном областью температур до 1000—1100°. [c.298] Образование пенообразного строения кокса происходит в перпод пластического состояния угля в результате вспучивания пластической массы. При свободном вспучивании массы ячейки газовых пузырей получаются сферической формы и крупных размеров. В условиях ограниченного вспучивания (в камере коксовой печи) образуются сплющенные и значительно более мелких размеров ячейки. [c.298] Окончательное оформление макроструктуры кокса происходит после появления и развития трещин, разделяющих первоначально сплошной массив затвердевающей пластической массы на куски призматической формы с сечением, близким к неправильному квадрату, пятиугольнику, иногда шестиугольнику. Отдельные куски также имеют трещины, иногда распространяющиеся на всю глубину пли ширину куска. Появление и развитие трещин обусловлены изменениями тонкой структуры вещества кокса. Наличие и глубина трещин в кусках кокса, образовавшихся к моменту выдачи кокса из иечи, создают предпосылки для дальнейшего его дробления при перегрузках и в шахте доменной печи. [c.298] Вернуться к основной статье