Відкрити головне меню

Кокс

тверде вуглецеве паливо штучного походження

Кокс (англ. coke, нім. Koks) — вид твердого палива, яке одержують нагріванням кам'яного вугілля, торфу тощо до високих температур без доступу повітря. Найчастіше застосовують кокс з кам'яного вугілля — твердий поруватий міцний високовуглецевий продукт сірого кольору отриманий при коксуванні (нагріві без доступу повітря до 1000—1100°С) суміші кам'яного вугілля[1]. Застосовують переважно як паливо й відновник у металургійній промисловості.

StatfjordA(Jarvin1982).jpg
Паливо
Фізичні основи

Сонце · Сонячна радіація
Фотосинтез · Рослини · Біомаса
Гуміфікація · Скам'яніння
Горіння

Викопне паливо

Вугілля · Горючі сланці · Гідрат метану · Нафта · Природний газ · Торф

Природне невикопне паливо

Водорості · Деревина · Рослинні і тваринні жири та олії · Трава

Штучне паливо

Біопаливо · Генераторні гази · Кокс · Моторні палива

Концепції

Енергетична біосировина

РізновидиРедагувати

Залежно від виду сировини розрізняють кокс:

  • кам'яновугільний кокс — твердий пористий (пористість становить 49-53 %) сірого кольору продукт коксування кам'яного вугілля з вмістом вуглецю 96-98 %. Використовується як бездимне паливо в металургії, при виплавці чавуну є також відновником залізної руди,
  • електродний пековий кокс,
  • нафтовий кокс — тверда пориста речовина від темно-сірого до чорного кольору, що є продуктом коксування (прожарювання) важких залишків нафти.
  • Голчатий кокс — у вуглехімії: загальновживаний термін для одного з типів коксу з винятково високою графітизовністю, яка є результатом переважно паралельної орієнтації його шарових структур і особливої фізичної форми зерен. Отримують з чистої (без гетероатомів та твердих домішок) високоароматичної сировини.
  • Кальцинований кокс — нафтовий чи вугільний смоляний кокс, що отримується при тепловій обробці зеленого коксу при температурі близько 1600 К. Звичайно вміст водню в ньому становить менше від 0.1 вагового процента. Такий кокс є основною сировиною для виробництва продуктів полігранулярного вуглецю та полігранулярного графіту (напр., вугільних чи графітних електродів).

Склад і фізичні властивості коксуРедагувати

Склад:

Елемент Вміст, %
С 96-98
Н, S, N, O Інше

Фізичні властивості:

Параметр Одиниця вимірювання Значення
Пористість % 49-53
Дійсна густина г/см3 1.80-1.95
Уявна густина г/см3 ≈1
Насипна маса кг/м3 400-500
Зольність % 9-12
Вихід летких речовин % 1
Вологість при гасінні водою % 2-4
Вологість при гасінні інертним газом % Не більше 0.5
Межа міцності на стиск МПа 15-25
Межа міцності при зрізі (стійкість до стирання) МПа 6-12
Теплота згоряння МДж/кг 29-30

Визначення насипної маси коксуРедагувати

Міжнародною організацією стандартизації передбачені відповідні стандарти для визначення насипної маси коксу в невеликих (ємкість 0,2 м3) і великих контейнерах. При завантаженні коксом контейнерів висота падіння шмат-ків не повинна перевищувати 250 мм. Видаляються ті надмірно великі шматки коксу, які перешкоджають вільному переміщенню планки по верху контейнера. Насипна маса в перерахунку на сухий кокс:

(BD) = [(G2–Gl)/V] (100-Wt)100,

де G1 і G2 – маса контейнера і контейнера з коксом; V – об'єм контейнера, л; Wt – загальна волога коксу.

Міцність коксуРедагувати

Випробування в малому барабані. Циліндр барабана зроблений з листової сталі з допустимою товщиною стінок 5 мм (не менше), товщина дна барабана та ж; внутрішній діаметр дорівнює 1000 мм±5 мм.

Всередині барабана поздовжньо на однаковій відстані один від одного (90° по колу) приварено чотири шматки кутового заліза розмірами 100x50x10 мм. При цьому полиці завдовжки 100 мм направлені до центра барабана, а полиці завдовжки 50 мм – в напрямку, зворотному його обертанню (не допускається знос до довжини полиці менше 95 мм). Завантаження проводиться через люк в стінці барабана розмірами 600x500 мм, який щільно закривається знімною кришкою.

У конструкції коксопробного барабана (Коксохіммаш), відповідно до ГОСТ 5953–72 передбачена автоматизація операцій: відкривання і закривання кришки барабана, завантаження і вивантаження коксу, очистка барабана від коксового дріб’язку.

Для випробування відбирається проба від первинної партії після її розсівання на класи.

Перш за все необхідно перерахувати гранулометричний склад на кокс крупністю >25 мм. Після цього складається проба масою 50±0,5 кг шляхом відбору наважок від коксу класів 25–40; 40–60; 60–80 і >80 мм. Вміст кожного класу відповідає встановленому при перерахунку. Таким чином, в підготовленій пробі вдається відобразити середній гранулометричний склад і міцність випробовуваної партії коксу.

Відібрані проби коксу поміщаються у випробувальний барабан. Барабан обертається з частотою 25±1 об/хв. Після 100 оборотів барабан автоматично зупиняється. Ретельно вивантажений кокс розсіюється на ситах (80х80; 60х60; 40х40; 25х25; 10х10 мм) на механічному грохоті. Допускається ручне розсівання класу <25 мм (належить випробовувати три паралельні проби). Потім кожен клас зважується (втрати додаються до класу 10 мм) і визначається вихід кожного класу з точністю до 0,1 %.

Показниками міцності коксу є: М10 (тобто вихід класу <10 мм у відсотках), він характеризує стираність коксу; М25 (тобто вихід коксу >25 мм) – характеризує опір дробленню або механічну стійкість коксу товарної крупності при накладенні руйнуючих зусиль. Разом з вказаними показниками вираховується коефіцієнт дробимості

KD=dпочат100/dроз,

де dпочат і dроз – середній розмір шматків коксу до і після випробування в барабані, мм.

Випробування у великому барабані. Фізико-механічні властивості коксу визначаються шляхом його випробування у великому барабані (барабан Сундгрена), що є циліндром діаметром 2 м, відстань між днищами (виготовленими з 8-міліметрового котельного заліза) цього циліндра – 800 мм. Днища сполучені один з одним 125 залізними стрижнями; діаметр кожного 25 мм; зазор між стрижнями також рівний 25 мм. Завантаження коксу – 410 кг. Для завантаження і вивантаження коксу є люк. До днищ приварені осі діаметром 60 мм. Осі обертаються (з частотою обертання 10 об/хв.) в підшипниках від електромотора і системи передач. Загальний час випробування досягає 15 хв. Таким чином, після 150 обертів барабан зупиняється. Визначається «провал», який розсіюють на квадратних ситах з отворами розміром 25x25 і 10х10 мм. Вивантажують і зважують залишок в барабані, який є основним показником при випробуванні коксу цим методом. Іншим важливим показником є вихід класу 0-10 мм в підбарабанному продукті. Крім того, враховується вихід класу 10-25 мм. Вказані показники виражаються в кілограмах.

Визначення питомого електричного опору коксуРедагувати

Визначення питомого електричного опору (ПЕО) необхідне для оцінки властивостей вуглецевих відновників, використовуваних в електротермічних виробництвах. За даними Г. М. Макарова і Ю. Я. Філоненко, ПЕО коксу для електротермічних виробництв повинен бути >2500 Ом•мм2/м. Певні вимоги за ПЕО висуваються до вуглецевих матеріалів, зокрема до кам’яновугільного і пекового коксу, антрациту і термоантрациту, для виробництва електродів і інших вуглецевих виробів. Нарешті, ПЕО – цінна характеристика для оцінки готовності коксу, а також ступеня бездимності побутового палива. Вкажемо також на зв'язок, який виявляється між спікливістю вугілля і електричною провідністю коксу.

Запропоновані методи для оцінки ПЕО коксу: двозондовий для вимірювання ПЕО порошків і чотиризондовий – для визначення ПЕО грудкового коксу.

У двозондовому методі вдається виключити вплив перехідних опорів між зразком і електродами, тому можливо отримувати точніші результати. Принцип методу полягає у наступному. Через циліндричний зразок, який знаходиться між електродами, що стискають його, пропускається струм (вимірюється амперметром). Напруга і сила струму регулюються дільником напруги. На певній відстані від струмопровідних електродів розміщуються потенційні електроди у вигляді двох зондів. За допомогою потенціометра компенсаційним методом вимірюється різниця потенціалів між цими зондами.

Питомий електричний опір:

ρ=RS/L = VS/ІL ,

де V – різниця потенціалів; І – сила струму; S – площа перетину зразка; L– відстань між зондами.

Реакційна здатність коксуРедагувати

Реакційна здатність коксу – один з важливих показників його якості. Вважають, що високоякісний доменний кокс повинен відрізнятися низькою реакційною здатністю. Реакційна здатність ливарного коксу повинна бути відносно нижчою – менше 0,6 мл/(г•с) за СО2. Вуглецевий відновник для електротермічних виробництв характеризується підвищеною реакційною здатністю – більше 1,5 мл/(г•с). Про реакційну здатність коксу судять за константою швидкості реакції взаємодії діоксиду вуглецю з коксом при 1000°С:

СО2 + С ↔2СО.

Див. такожРедагувати

ЛітератураРедагувати

ПосиланняРедагувати

  1. Кокс кам'яновугільний і пековий. Терміни та визначення: ДСТУ 2401-94. — К.: Держстандарт України, 1994. — 22 с.