Каменноугольный кокс

кокс

У этого термина существуют и другие значения, см. Кокс.

Кокс каменноу́гольный (от нем. Koks и англ. coke) — твёрдый пористый продукт серого цвета, получаемый путём коксования каменного угля при температурах 950—1100°С без доступа воздуха.

Физические свойства

Содержит 96—98 % С, остальное Н, S, N, O. Пористость 49—53 %, истинная плотность 1,80—1,95 г/см³, кажущаяся плотность ≈1 г/см³, насыпная масса 400—500 кг/м³, зольность 9—12 %, выход летучих веществ 1 %. Влажность при тушении водой и инертным газом соответственно 2—4 % и не более 0,5 %. Предел прочности при сжатии 15—25 МПа, при срезе (характеризует устойчивость к истиранию) 6—12 МПа, теплота сгорания 29—30 МДж/кг.

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 0,1—0,2 мл СО₂ за 1 с, энергия активации 140—200 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 100—140 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 её 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.

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 25—40 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 60—80 мм. Главное отличие литейного кокса от доменного — малое содержание S, которое не должно превышать 1 % (в доменном коксе до 2 %). В промышленности ферросплавов используют мелкий кокс (например, фракцию 10—25 мм), при этом в отличие от доменного и литейного производств предпочитают применять продукт с большой реакционной способностью. Требования по прочности к бытовому коксу менее жесткие, чем к доменному и литейному. Во всех производствах лучшее сырье — 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.

См. также

• Торфяной кокс
• Коксовая батарея

Литература

• Луазон Р., Фош П., Буайе А. Кокс. Перевод с франц., М., 1975.
• Скляр М. Г. Интенсификация коксования и качество кокса. М., 1976.