Каменноугольный кокс
Кокс каменноу́гольный (от нем. Koks и англ. coke) в твёрдый пористый продукт серого цвета, получаемый путем коксования каменного угля при температурах 950в1100°С без доступа воздуха.
Содержание |
[править] Физические свойства
Содержит 96в98 % С, остальное Н, S, N, O. Пористость 49в53 %, истинная плотность 1,80в1,95 г/см³, кажущаяся плотность ≈1 г/см³, насыпная масса 400в500 кг/м³, зольность 9в12 %, выход летучих веществ 1 %. Влажность при тушении водой и инертным газом соответственно 2в4 % и не более 0,5 %. Предел прочности при сжатии 15в25 МПа, при срезе (характеризует устойчивость к истиранию) 6в12 МПа, теплота сгорания 29в30 МДж/кг.
[править] Физико-химические свойства
Выше 900 °C, легко восстанавливает СО2 (С + СО2 = 2СО); при 1000 °C скорость процесса (стандартная реакционная способность кокса) в расчете на 1 г кокса 0,1в0,2 мл СО2 за 1 с, энергия активации 140в200 кДж/моль. Скорость взаимодействия с О2 (С +О2 = СО2), или горючесть кокса, значительно выше, чем с СО2, и составляет при 500 °C около 0,1 мл О2 за 1 с, энергия активации 100в140 кДж/моль.
Физико-химические свойства кокса каменноугольного определяются его структурой, приближающейся к гексагональной слоистой структуре графита. Структура кокса характеризуется неполной упорядоченностью: отдельные фрагменты (слои), связанные Ван-дер-Ваальсовыми силами, статистически занимают несколько возможных положений (например, накладываются один на другой). Наряду с атомами углерода в пространственной решетке кокса, особенно в ее периферийной части, могут располагаться гетероатомы (S, N, O).
Строение и свойства кокса каменноугольного зависят от состава угольной шихты, конечной температуры и скорости нагрева коксуемой массы. С увеличением содержания в шихте газовых и др. углей, характеризующихся малой степенью метаморфизма, понижением конечной температуры коксования и уменьшением выдержки при этой температуре, реакционная способность и горючесть получаемого кокса возрастает. При увеличении содержания газовых углей в шихте прочность и средняя крупность кусков кокса уменьшаются, а пористость его возрастает. Повышение конечной температуры коксования способствует увеличению прочности кокса каменноугольного, особенно к истиранию. При удлинении периода коксования и снижении скорости нагрева коксуемой массы средняя крупность кусков кокса увеличивается.
[править] Применение
Кокс каменноугольный применяют для выплавки чугуна (доменный кокс) как высококачественное бездымное топливо, восстановитель железной руды, разрыхлитель шихтовых материалов. Кокс каменноугольный используют также, как ваграночное топливо в литейном производстве (литейный кокс), для бытовых целей (бытовой кокс), в химической и ферросплавной отраслях промышленности (специальные виды кокса). Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25в40 мм при ограниченном содержании кусков менее 25 мм (не более 3 %) и более 80 мм. Литейный кокс по размерам кусков крупнее доменного; наиболее пригоден продукт, в котором присутствуют куски менее 60в80 мм. Главное отличие литейного кокса от доменного в малое содержание S, которое не должно превышать 1 % (в доменном коксе до 2 %). В промышленности ферросплавов используют мелкий кокс (например, фракцию 10в25 мм), при этом в отличие от доменного и литейного производств предпочитают применять продукт с большой паллетный реакционной способностью. Требования по прочности к бытовому коксу менее жесткие, чем к доменному и литейному. Во всех производствах лучшее сырье в наиболее прочный малозольный и малосернистый кокс, содержащий небольшое количество мелких фракций. Современное мировое производство кокса каменноугольного составляет около 550-650 млн т/год. От 60 до 70% мирового производства осуществляется в КНР.
[править] См. также
[править] Литература
- Луазон Р., Фош П., Буайе А., Кокс, перевод с франц., М., 1975.
- Скляр М. Г., Интенсификация коксования и качество кокса, М., 1976.
