Cтраница 2
Результаты нескольких экспериментов позволяют утверждать тем не менее, что на первых стадиях размягчения угля термическая деструкция еще не проявляется заметно и стадии аналогичны плавлению термопластического вещества. Но это долгое время оставалось не ясным, поскольку считалось, что термическая деструкция углей и образование метапласта возникают почти сразу же после начала размягчения. [16]
Механизм затвердевания будет рассмотрен ниже. Хотя это явление достаточно сложное, можно сказать, уже в первом приближении, что оно совпадает с исчезновением метапласта. [17]
Температура затвердевания угля возрастает в зависимости от скорости нагрева. В первом приближении можно рассматривать, что затвердевание возникает на определенном уровне развития реакции термической деструкции, характеризуемом тем, что остается только несколько процентов не разложившегося метапласта, какова бы ни была температура, при которой находится уголь. [18]
В этом разделе мы намечаем рассмотреть зависимость пластичности от условий коксования, от изменений свойств угля и от различных добавок и попутно проверить, в какой степени экспериментальные данные соответствуют теоретическим предпосылкам, изложенным выше. Вещества, способные изменять плавление, можно, вероятно, разделить на четыре хорошо определенных категории: окисляющие агенты, гидрогенизирующие агенты, полимеризующие агенты и, наконец, агенты, которые могут играть роль метапласта. [19]
Таким образом, метапласт разрушается одновременно со своим образованием. Принимая кинетические характеристики, наиболее вероятные для реакций образования и разложения, можно рассчитать его концентрацию в зависимости от времени или температуры и построить кривые, вид которых хорошо совпадает с видом кривых изменения пластичности. Вначале концентрация метапласта возрастает, затем исходное количество угля уменьшается вследствие термической деструкции, скорость образования метапласта становится меньшей, в то время как скорость деструкции увеличивается в зависимости от роста концентрации. Вскоре устанавливается равновесие, соответствующее максимуму пластичности, после которого концентрация постепенно уменьшается и почти исчезает при приближении к затвердеванию. Путем быстрого ожижения угля и обработки растворителями можно эффективно извлекать в различные промежутки времени один сорт пека, выход которого по кривой хорошо соответствует этим предположениям. [20]
Затем при температуре 360 - 400 С в зависимости от свойств угля и скорости нагрева реакции термической деструкции начинают протекать более быстро и образуются смоляные вещества с различной молекулярной массой. Менее летучие вещества образуют метапласт. Следует отметить, что определенную роль в торможении газовыделения играют явления сорбции. [21]
Если один из компонентов неплавкий, то переходная зона отсутствует и граница очень четкая. Если один из компонентов почти неплавкий ( например, тощий пламенный, типа F40 в смеси с коксующимся углем типа D25), то все еще существует граница со стороны F, но текстура кокса из угля D слегка изменена возле кокса из пламенного угля и его анизотропия, как обычно говорят, является регрессирующей. Это означает, что метапласт угля D25 растворил в месте контакта небольшое количество угля F40 или его метапласта и что смесь дала промежуточный кокс. [22]
Активированный уголь или глина в количестве 5 % устраняют почти полностью спекаемость угля. Уже 1 % оказывает заметное влияние. Это не позволяет больше метапласту играть роль агента, пептизирую-щего твердую фазу. [23]
Таким образом, метапласт разрушается одновременно со своим образованием. Принимая кинетические характеристики, наиболее вероятные для реакций образования и разложения, можно рассчитать его концентрацию в зависимости от времени или температуры и построить кривые, вид которых хорошо совпадает с видом кривых изменения пластичности. Вначале концентрация метапласта возрастает, затем исходное количество угля уменьшается вследствие термической деструкции, скорость образования метапласта становится меньшей, в то время как скорость деструкции увеличивается в зависимости от роста концентрации. Вскоре устанавливается равновесие, соответствующее максимуму пластичности, после которого концентрация постепенно уменьшается и почти исчезает при приближении к затвердеванию. Путем быстрого ожижения угля и обработки растворителями можно эффективно извлекать в различные промежутки времени один сорт пека, выход которого по кривой хорошо соответствует этим предположениям. [24]
Если один из компонентов неплавкий, то переходная зона отсутствует и граница очень четкая. Если один из компонентов почти неплавкий ( например, тощий пламенный, типа F40 в смеси с коксующимся углем типа D25), то все еще существует граница со стороны F, но текстура кокса из угля D слегка изменена возле кокса из пламенного угля и его анизотропия, как обычно говорят, является регрессирующей. Это означает, что метапласт угля D25 растворил в месте контакта небольшое количество угля F40 или его метапласта и что смесь дала промежуточный кокс. [25]
Может быть получен еще более заметный эффект для полужирных углей, находящихся на границе плавления, образующих недостаточное количество метапласта. Проба полужирного угля с выходом летучих веществ 16 %, которая в лабораторных опытах не спекается при наращивании температуры 3 С / мин и не вызывает никакого вращения пластометра Гизелера, дает спекшийся кокс при добавке 3 % пека и начинает вспучиваться и обнаруживать заметную пластичность при добавке 5 % пека. В более общих чертах можно сказать, что добавление 2 % пека повышает в заметной степени спекаемость всех угольных шихт. Существует почти линейное соотношение между долевым участием пека и логарифмом максимальной скорости вращения пластометра. При использовании в шихтах полужирных углей, спекаемость которых явно недостаточна для производства хорошего кокса, можно получить заметное улучшение свойств шихты путем добавления очень небольшого количества пека, поскольку недостаток плавкости обусловлен слишком слабым образованием метапласта. Но добавление очень больших количеств пека приводит к таким отрицательным явлениям, как образование пенки и иногда повышение давления на стенки коксовых камер. С другой стороны, если исходная смесь состоит из пламенных углей, то понятно, что недостаточно увеличить ее спекаемость для улучшения качества кокса. Другими словами, посредственные свойства коксуемости пламенных углей обусловлены не столько образованием недостаточного количества метапласта, сколько отсутствием термической стабильности этого метапласта, что влечет за собой затвердевание при очень низкой температуре. [26]
Может быть получен еще более заметный эффект для полужирных углей, находящихся на границе плавления, образующих недостаточное количество метапласта. Проба полужирного угля с выходом летучих веществ 16 %, которая в лабораторных опытах не спекается при наращивании температуры 3 С / мин и не вызывает никакого вращения пластометра Гизелера, дает спекшийся кокс при добавке 3 % пека и начинает вспучиваться и обнаруживать заметную пластичность при добавке 5 % пека. В более общих чертах можно сказать, что добавление 2 % пека повышает в заметной степени спекаемость всех угольных шихт. Существует почти линейное соотношение между долевым участием пека и логарифмом максимальной скорости вращения пластометра. При использовании в шихтах полужирных углей, спекаемость которых явно недостаточна для производства хорошего кокса, можно получить заметное улучшение свойств шихты путем добавления очень небольшого количества пека, поскольку недостаток плавкости обусловлен слишком слабым образованием метапласта. Но добавление очень больших количеств пека приводит к таким отрицательным явлениям, как образование пенки и иногда повышение давления на стенки коксовых камер. С другой стороны, если исходная смесь состоит из пламенных углей, то понятно, что недостаточно увеличить ее спекаемость для улучшения качества кокса. Другими словами, посредственные свойства коксуемости пламенных углей обусловлены не столько образованием недостаточного количества метапласта, сколько отсутствием термической стабильности этого метапласта, что влечет за собой затвердевание при очень низкой температуре. [27]
Может быть получен еще более заметный эффект для полужирных углей, находящихся на границе плавления, образующих недостаточное количество метапласта. Проба полужирного угля с выходом летучих веществ 16 %, которая в лабораторных опытах не спекается при наращивании температуры 3 С / мин и не вызывает никакого вращения пластометра Гизелера, дает спекшийся кокс при добавке 3 % пека и начинает вспучиваться и обнаруживать заметную пластичность при добавке 5 % пека. В более общих чертах можно сказать, что добавление 2 % пека повышает в заметной степени спекаемость всех угольных шихт. Существует почти линейное соотношение между долевым участием пека и логарифмом максимальной скорости вращения пластометра. При использовании в шихтах полужирных углей, спекаемость которых явно недостаточна для производства хорошего кокса, можно получить заметное улучшение свойств шихты путем добавления очень небольшого количества пека, поскольку недостаток плавкости обусловлен слишком слабым образованием метапласта. Но добавление очень больших количеств пека приводит к таким отрицательным явлениям, как образование пенки и иногда повышение давления на стенки коксовых камер. С другой стороны, если исходная смесь состоит из пламенных углей, то понятно, что недостаточно увеличить ее спекаемость для улучшения качества кокса. Другими словами, посредственные свойства коксуемости пламенных углей обусловлены не столько образованием недостаточного количества метапласта, сколько отсутствием термической стабильности этого метапласта, что влечет за собой затвердевание при очень низкой температуре. [28]