Szénkoksz

szénkoksz
Gyártási módszer kokszolás
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A szénkoksz (a német  Koks és az angol  koksz szóból ) szilárd, porózus szürke termék, amelyet a szén 950-1100 °C hőmérsékleten, oxigén nélkül 14-18 órán keresztül történő kokszálásával nyernek.

A szénkoksz a legáltalánosabb szilárd tüzelőanyag, amelyet a vasolvasztó nagyolvasztókban és más aknakemencékben használnak [1] .

Történelem

A vaskor óta a nyers kemencékben , majd a nagyolvasztókban és nagyolvasztókban fémgyártáshoz használt szilárd tüzelőanyag fő típusa a szén volt . A 16-18. században Európában felerősödött az erdőirtás problémája, melynek kapcsán kísérleti nagyolvasztókat kezdtek építeni szén felhasználásával . Mindegyikük sikertelen volt. I. Abraham Darby mesterséges tüzelőanyag létrehozásával kapcsolatos kísérletei eredményeként a 18. században felfedezték a szénkokszot. Az első szénkokszos nagyolvasztót fia , II. Abraham Darby építette ki 1735-ben [2] [3] .

A 20. század közepére a szénkoksz lett az egyetlen tüzelőanyag a nagy kohókban történő vas olvasztásához [4] .

Összetétel és fizikai tulajdonságok

Összetett:

Elem Tartalom, %
TÓL TŐL 96-98
H , S , N , O Pihenés

Fizikai tulajdonságok:

Paraméter Jelentése mértékegység
Porozitás 49-53 %
Valódi Sűrűség 1,80-1,95 g / cm³ _
Látszólagos sűrűség ≈1 g / cm³ _
Ömlesztett tömeg 400-500 kg / m³ _
Hamutartalom 9-12 %
Illékony anyagok hozama egy %
Páratartalom vízzel való oltáskor 2-4 %
Páratartalom inert gázzal történő oltáskor Legfeljebb 0,5 %
Nyomószilárdság _ 15-25 MPa
Nyírószilárdság (a kopásállóságot jellemzi) 6-12 MPa
Égéshő 29-30 MJ / kg

Kokszolási folyamat

A szénkokszolásnak a következő szakaszai vannak:

A szénkokszolást 4-6 m magas, 12-15 m hosszú és 0,5 m- nél nem szélesebb kamrás kokszoló kemencében végzik .

Fizikai és kémiai tulajdonságok

900 °C felett könnyen visszaállítja a CO 2 -t ( C + CO 2 = 2CO ); 1000 °C-on a folyamat sebessége (a koksz standard reaktivitása) 1 g kokszra 0,1-0,2 ml CO 2 per 1 s, az aktiválási energia 140-200 kJ/mol. Az O 2 -vel ( C + O 2 \u003d CO 2 ) való kölcsönhatás sebessége vagy a koksz éghetősége sokkal nagyobb, mint a CO 2 -é , és 500 °C-on körülbelül 0,1 ml O 2 / 1 s, az aktiválási energia 100-140 kJ/mol.

A szénkoksz fizikai és kémiai tulajdonságait annak szerkezete határozza meg, amely megközelíti a grafit hatszögletű réteges szerkezetét. A koksz szerkezetére a hiányos rendezettség jellemző: az egyes töredékek (rétegek), amelyeket van der Waals erők kapcsolnak össze , statisztikailag több lehetséges pozíciót foglalnak el (például egymásra helyezkednek). A koksz térrácsában, különösen a perifériás részében a szénatomok mellett heteroatomok (S, N, O) is elhelyezkedhetnek.

A szénkoksz szerkezete és tulajdonságai a széntöltet összetételétől , a végső hőmérséklettől és a kokszolt massza melegítési sebességétől függenek. A töltet gáz- és egyéb széntartalmának növekedésével, amelyet alacsony fokú metamorfizmus , a kokszolás végső hőmérsékletének csökkenése és ezen a hőmérsékleten való tartás csökkenése jellemez, a keletkező koksz reakcióképessége és éghetősége nő. A töltet gázszén-tartalmának növekedésével a kokszdarabok szilárdsága és átlagos mérete csökken, porozitása pedig nő. A kokszolás végső hőmérsékletének emelkedése hozzájárul a szénkoksz szilárdságának növekedéséhez, különösen a kopáshoz. A kokszolási időszak meghosszabbodásával és a kokszolt tömeg hevítési sebességének csökkenésével a kokszdarabok átlagos mérete nő.

Alkalmazás

A szénkokszot vasolvasztáshoz ( kohókoksz ) használják kiváló minőségű füstmentes tüzelőanyagként , vasérc redukálószerként és sütőporként töltőanyagokként. A kokszot kupolaüzemanyagként is használják az öntödei termelésben (öntödei koksz), háztartási célokra (háztartási koksz), a vegyiparban és a vasötvözetiparban (speciális kokszfajták).

A kohókoksznak legalább 25–40 mm-es csomóméretűnek kell lennie, korlátozott darabszámmal 25 mm-nél (legfeljebb 3%) és 80 mm-nél nagyobb darabszámmal. A nagyolvasztó alsó részében a koksz az egyetlen szilárd halmazállapotú töltőanyag, amely porózus kokszfúvókaként működik . A szénkoksz a legáltalánosabb szilárd tüzelőanyag, amelyet a vasolvasztó nagyolvasztókban és más aknakemencékben használnak [1] [6] .

Az öntödei koksz mérete nagyobb, mint a kohókoksz; a legalkalmasabb termék, amelyben 60-80 mm-nél kisebb darabok vannak. A fő különbség az öntödei koksz és a kohókoksz között az alacsony kéntartalom, amely nem haladhatja meg az 1%-ot (a kohókokszban legfeljebb 2%). A vasötvözetek iparában finom kokszot használnak (például 10-25 mm-es töredék), míg a nagyolvasztó- és öntödei iparral ellentétben előszeretettel alkalmaznak nagy reakcióképességű terméket. A háztartási koksz szilárdsági követelményei kevésbé szigorúak, mint a nagyolvasztó és az öntödei koksz esetében. Minden iparágban a legjobb nyersanyag a legtartósabb alacsony hamu- és kéntartalmú, kis mennyiségű finom frakciót tartalmazó koksz. A modern világ szénkoksztermelése körülbelül 550-650 millió tonna/év. A világ termelésének 60-70%-a Kínában történik .

Kokszolószén

A többi kőszénfajtától eltérően a kokszszén, ha levegőhöz jutás nélkül hevít, képlékenysé válik és szintereződik [3] .

A kokszszének hamutartalma 10% alatti, kéntartalma viszonylag alacsony (3,5% alatti), az illékony anyagok ( Vdaf ) hozama 15-37%. Kokszképző képességük szerint a kokszoló szenet 5 kategóriába sorolják: koksz, zsíros, sovány koksz, gáz és gyengén csomósodó. A Szovjetunió szabványaiban a kokszszén a G, GZh, Zh, KZh, K, K2, OC és CC kategóriájú szenet tartalmazta [3] .

Kokszos szenet bányásznak a FÁK -ban (Donyec, Pechora, Kizelovsky, Kuznyeck, Karaganda, Dél-Jakutszk, Tunguska és más medencék), az USA -ban (Appalache, Western, Uinta, Green River stb.), Nagy-Britanniában (Northumberland, Dél-Wales) , Lancashire és Yorkshire medencéi), Németország (Alsó-Rajna-Vesztfália vagy Ruhr, Alsó-Vesztfália), Lengyelország (Felső- és Alsó-Sziléziai, Lublin ), Belgium (Liège), India (Bokaro, Raniganj, Jharia), Kanada (Alberta), Ausztrália (Bowen, Új-Dél-Wales), Kína (Shanxi, Datong), Mongólia ( Tavan-Tolgoi ), Csehország (Ostrava-Karvinsky és Trutnovsky) [3] .

A kőszén körülbelül 10%-a kokszolódik.

A fő különbség a kokszszén és az energiaszén között a vitren jelenléte a kokszszénben (a lat.  vitrum  - üveg szóból). A vitren különlegessége, hogy magas hőmérsékleten képes megolvadni és megszerezni azt a tulajdonságot, hogy a szén mikrorészecskéit sűrű masszává - kokszlá - szintereli (ragasztó). Minél több vitren van a szénben, annál jobb a kokszolási minősége.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 3 Korotich, 2000 , p. 112.
  2. ↑ Wegman et al., 2004 , p. 63-64.
  3. ↑ 1 2 3 4 Eremin IV. Kokszolószén // Bányászati ​​Enciklopédia : [5 kötetben] / ch. szerk. E. A. Kozlovszkij . - M . : " Sovjet Enciklopédia ", 1987. - T. 3. Kengan - Ort. - S. 49. - 592 p. - 56 540 példány.  — ISBN 5-85270-007-X .
  4. ↑ Babarykin, 2009 , p. 19.
  5. ↑ Wegman et al., 2004 , p. 65.
  6. ↑ Babarykin, 2009 , p. 28.

Irodalom