Спекаемость
Как только уголь каменный и уголь бурый не используется! И для привычного всем отопления домов, и в химической промышленности, и в металлургии. Последнее направление особенно значимо для хозяйства любой страны. Без выплавки качественного металла не может существовать сильного государства. Следовательно, превращение угля в металлургический кокс — стратегически важная для страны задача. Именно поэтому мы и уделяем такому понятию, как «спекаемость угля» значительное внимание.
Итак, давайте разберемся, что такое металлургический кокс. Это твердый продукт, который образуется, если разлагать уголь каменный (уголь бурый для этих целей не подойдет) без доступа воздуха при очень высоких температурах (>900°С).
Спекаемость угля — это его способность переходить при нагревании без доступа воздуха в пластическое состояние. Впоследствии должен образовываться связанный нелетучий остаток. Если его свойства соответствуют требованиям, предъявляемым к металлургическому коксу, то подобный уголь считается коксующимся. Иными словами, коксуемость — это спекаемость угля в узком смысле слова.
Спекаемость угля характерна лишь для марок Г, Ж, К, ОС, однако металлургический кокс получается только из угля марки К либо из близкой по свойствам к нему смеси углей.
Чтобы оценить спекаемость угля, существует множество методов, которые, в зависимости от принципов, на которых они основываются, делятся на 3 группы:
1. Методы, основанные на анализе нелетучего остатка, полученного после термического разложения углей
Примером данной группы методов является определение кокса по Грей-Кингу. Спекаемость угля определяется путем коксования в стандартных условиях. Внешний вид полученного нелетучего остатка сравнивается с эталонами.
2. Методы, основанные на способности углей спекать инертные примеси
Одним из вариантов для этой группы методов является определение индекса Рога. Уголь, который необходимо протестировать, смешивают с антрацитом, который используется в качестве инертной добавки, и спекают в стандартных условиях. Потом получившееся твердое тело проверяют на прочность в барабане Рога. Индекс Рога — это отношение разрушенного угля к оставшейся целой части образца.
3. Методы, характеризующие пластичность размягченного угля
В качестве примера для этой группы разберем метод Сапожникова-Базилевича, который наиболее популярен в нашей стране. Считается, что спекаемость угля зависит от толщины пластического слоя: чем она больше, тем лучше. Помимо определения спекаемости угля, этот метод позволяет подобрать также шихту для коксования. Значение толщины слоя шихты определяется следующей формулой:
- y — толщина пластического слоя шихты, мм;
- yi — толщина пластического слоя каждого компонента, мм;
- ai — содержание компонента в шихте, % от массы;
- n — число компонентов.
Пластометрический аппарат Сапожникова позволяет оценить и толщину пластического слоя шихты (y), и усадку шихты (х). Последняя величина тоже выражается в миллиметрах и показывает, как изменился объем шихты за время коксования. Толщина пластического слоя, а значит, и спекаемость угля увеличиваются вместе со степенью углефикации, проходя через максимум.
На спекаемость угля влияет и степень метаморфизма угля, и его петрографический состав. Не всегда уголь, обладающий наилучшими показателями углефикации, будет спекаться. Так витринит и липтинит переходят в жидкоподвижное состояние. Причем последний обладает большей текучестью. Инертинит не плавится вовсе. Семивитринит, микрокомпоненты которого образуют промежуточную группу, хоть и размягчаются, но не образуют пластического слоя. Те микрокомпоненты, которые не участвуют в спекании, называются отощающими. К ним относится 2/3 группы семивитринита и вся группа инертинита.
Почему существует столько методов оценки спекаемости угля? Да потому, что каменный уголь имеет очень много разновидностей, и для каждой из них наиболее эффективен свой способ оценки. Чтобы спекаемость угля определить более точно, для одного образца можно использовать несколько методов.
Источник статьи: ukport.ru