Технология производства кокса - Иванов Е.Б
Скачать (прямая ссылка):
Теплопроводность кокса, как и его теплоемкость, мало зависит от природы исходных углей. Значения теплоемкости и теплопроводности кокса важны при различных исследованиях, но мало характеризуют кокс как металлургическое топливо.
§ 3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОКСА
К физико-химическим свойствам кокса относят его горючесть, реакционную способность, смачиваемость.
Горючестью называется химическая активность кокса, определяемая пропусканием воздуха или кислорода через раскаленный кокс. Она характеризует скорость сгорания кокса.
Реакционная способность кокса — это химическая активность, определяемая пропусканием углекислого газа или пара через слой раскаленного кокса при определенной температуре. Некоторые авторы заменяют термин «реакционная способность» термином «восстановительная способность». Численно реакционная способность выражается константой скорости реакции Будуара, которая показывает количество оксида углерода, полученного на единицу массы кокса в единицу времени. Эта константа увеличивается с повышением температуры проведения опыта, поэтому сопоставимыми можно считать лишь результаты, полученные при одной и той же температуре опыта.
Определенная при температуре 950° С константа скорости реакции Будуара для коксов заводов Юга СССР равна 0,09—0,18 мл1{г ¦ с). При 1050° С константа для этих же коксов находится в пределах 0,47— 0,82 мл/(г ¦ с).
Исследования образцов кокса различных свойств показали, что горючесть и реакционная способность изменяются параллельно. М. А. Мейерс считает, что при достаточно точном определении показателя химической активности кокса одним методом можно теоретически подсчитать показатели реакционной способности, которые будут получены при испытании любым другим методом. Реакционная способность определяется по ГОСТ 10089—62 в пробе с размером кусков 0,5— 1,0 мм или 3—4 мм. От размера кусков зависит горючесть кокса: мелкие куски кокса имеют большую горючесть, чем крупные, что объясняется более развитой поверхностью мелких кусков. Реакционная способность кокса зависит от природы исходного сырья и условий коксования (период коксования и температурный режим).
Наибольшую реакционную способность имеет кокс из малометаморфизовацных (газовых) углей, а наименьшую — кокс из углей средней стадии метаморфизма — (коксовых). Увеличение константы скорости реакции с повышением температуры опыта различно для коксов, полученных из разных углей.
Реакционная способность промышленных коксов уменьшается с повышением температуры конца коксования. Некоторые исследователи считают, что определяющими факторами реакционной способности кокса являются свойства исходного сырья, другие решающую роль отводят условиям коксования. Оба мнения экспериментально обоснованы. В пользу первых говорит повышенная реакционная способность кокса
из углей низкой стадии метаморфизма, в пользу вторых — зависимость между реакционной способностью и содержанием водорода в коксе, истинной плотностью, электропроводностью, т. е. свойствами, которые во многом зависят от конечной температуры коксования. По-видимому, в зависимости от конкретных условий, преобладающим !фактором могут оказаться либо свойства исходного сырья, либо условия коксования.
Реакционная способность кокса различных классов крупности по исследованиям УХИНа уменьшается со снижением крупности класса.
Прямой связи между пористостью и реакционной способностью кокса не установлено.
При разных добавках в шихту, особенно минеральных, пористость и реакционная способность могут изменяться в противоположных направлениях (пористость снижается, а реакционная способность увеличивается}. Это связано с каталитическим воздействием некоторых металлов и их оксидов на процесс окисления углерода кокса. Добавка антрацита в шихту снижает реакционную способность кокса.
Смачиваемость кусков кокса шлаком и металлом, скорость пропитки кусков и сорбционная способность влияют на ход дренирования жидких продуктов плавки, соотношение зон прямого и косвенного восстановления, газопроницаемость столба материалов в нижних зонах доменной печи и другие условия протекания доменного процесса. Общепринятых взглядов на значение этих свойств, как и достаточных данных для формулировки требований к ним, пока еще нет.
Сорбционная способность кокса определяется с помощью фотоколориметрических методов по изменению концентрации различных красителей в растворе. Повышенный интерес, который в последнее время исследователи проявляют к изучению сорбци-онной способности кокса, объясняется тем, что при определении реакционной способности не учитывается влияние поверхности на величину константы скорости реакции (единицы измерения константы скорости реакции мл/(г ¦ с)]. Поверхность может изменяться за счет размера и количества пор, что мешает правильно сравнить реакционную способность коксов. Величина сорбционной способности может дать представление о размерах истинной внутренней поверхности кокса.
По данным УХИНа, коксы, полученные из разных углей и угольных смесей, а также при различных условиях коксования, адсорбируют метиленовую синь по-разному. Так, кокс, полученный из газового угля, адсорбирует метиленовую синь в три раза энергичнее, чем кокс из коксового угля.
