13 Дәріс. Жартылай коксті қоспада шламдарды қолдану

Байытушы фабриканың шламдары әлі уақытқа дейін рационалды қолданылмайды. Шламды қолданудың тағы бір бағыты шихтадан гранулденген отын алу, оның құрамына көмірлік шламдар мен жартылай кокс кіреді. Шламдардың техникалық және ситалық құрамы мына кестеде келтірілген 35.

35-кесте

Шламдардың техникалық және ситалық құрамы

Байытушы фабрика	Марка богащаемого угля	Wр, %	Vг, %	Aс, %	Сыныптар құрамы, мм,%
					1-2	0,5-1	0,4-0,5	0,3-0,4	0,2-0,3	0,1-0,2	0-0,1
«1-ші Чертинск» «Томь-усинская»1-2 шахтасында	1Ж26 К2	1,4 2,1	31,2 24,6	20,0 19,2	0,2 0,8	3,8 7,2	6,4 11,4	7,5 12,0	14,0 12,2	58,9 38,4	10,2 18,0

Көмірлік шламға су мен сульфитті-спиртті бардтың белгілі мөлшерін қосады (1,5—2% құрғақ қалдық бойынша), алынған суспензияны жартылай кокспен және түйірлермен араластырдық.

Өлшемдері 18—22 мм түйірлерді табиғи кептіруге ұшырайды, ал өлшемі 18 мм азын шихтаға қостық, гранулацияға түскен. Гранула ылғалдылығы барысы өзгеруі кептіру уақытынан тәуелді жартылай кокс 60% енгізгенде гранулдеуші шихтаға гранулалар алынады, ол екі тәулік мерзімінде ылғал құрамы 8% болғанша кебеді, сол кезде шламнан гранула кептіру үшін де бес тәулік керек.

Осылайша, жартылай коксті шламға енгізу гранула кебуін біршама жылдамдатады. Гранула мықтылығы шихтаға гранулдеу үшін 60% дейін жартылай кокс енгізгенде жоғары болып қалады (12 кГ гранулаға).

Жартылай коксті енгізу ылғалдылығы 76% дейін коксті көмірдің қоюланбаған шламдарын гранулдеуге мүмкіндік береді және ылғалдылығы 68 % дейін майлы көмір шламы. Ылғалдылығы әртүрлі шламдар үшін жартылай кокстің қолайлы мөлшері 36 кестеде келтірілген.

Грануланың технологиялық құрамын сипаттаушы мәліметтер 37 кестеде.

36-кесте

Гранулаға жеткілікті мықтылық беретін қосылатын жартылай кокстің мөлшері мен шламдар ылғалдылығы (10-12 кГ гранулаға)

Шлам ылғалдылығы, %		Шламға қосылған жартылай кокстің қолайлы мөлшері, %
К маркалы көмір	Ж маркалы көмір
76	68	60
59	51	50
55	43	40
37	35	30
31	26	20
26	24	10
22	23	0

37 –кесте

Жартылай кокс қоспасының грануланың техникалық құрамы

Құрамы, %		К маркалы көмір шламының түйірлері			Ж маркалы көмір шламының гранулалары
Жартылай кокс	шламдыкі	Wр,%	Aс,%	Vг,%	Wр,%	Aс,%	Vг,%
60 50 45 40 35 30 20 10 0	40 50 55 60 65 70 80 90 100	30,3 28,3 29,4 27,4 - 26,1 25,0 23,6 22,4	18,9 18,9 20,0 18,2 - 18,3 18,2 18,5 19,1	16,3 17,2 18,7 19,0 - 19,5 21,5 22,9 24,6	27,1 26,3 25,6 - 24,5 24,3 21,4 22,8 22,2	18,5 19,3 19,7 - 19,8 18,3 19,5 19,9 20,8	20,6 22,2 23,3 - 25,8 26,4 29,1 30,0 31,2

Қатты гидрофильді қоспаны жартылай кокс түзілуіне енгізу осы қоспаның бөлігі есебінен жүрді. Гранула өсуіне гидрофильді қоспаның жоғары мөлшерін енгізу көмектесті.

Гранулдеу алдында шихтаны алдын ала ылғалдау дәнектер тез түзіліп, гранулалар біркелкі таралуына көмектеседі, себебі бұл жағдайда аз дәрежеде көмірленген өнімнің бөлшектерінің сегрегациясы мен гранулятор ыдысында гидрофильді қоспа жүреді.

Гранулдеу бойынша тәжірибе нәтижесі көрсеткендей, жартылай кокстен гранул түзілу процесі оған тас көмір қосқанда жеңіл жүретінін көрсетті. Сондықтан мұндай гранулдерді қыздыру жолымен біртекті технологиялық отын алу мақсатты екені белгілі болды.

38 кесте мәліметтеріне сай шлам (көмір) қоспаларымен түйірленген жартылай кокс қыздырғаннан кейін мықты окатыштар түзеді. Сондықтан гранулаларды жаққан кезде олар термотұрақты болады. Шлам мен жартылай кокстен мықтылығы жоғары гранула біріккен көмір мен жартылай кокстің гранулденген коксін алу мүмкіндігі туралы ұсыныс айтады. Бұл кокс кенді агломерациялау мен ферробалқыма өнеркәсібі үшін технологиялық отын жеткіліксіздігін жояды.

38-кесте

Қыздырғаннан кейінгі гранула қасиеті

Гранула қасиеті	Қосылған көмір мөлшері, %
	20	25	30	35
Коксогранул мықтылығы, кГм/м3 Сығуға коксогранул мықтылығы кГ гранулаға Коксогранула тасталуына мықтылық Ұшқыштар шығымы, % Зольдық Aс,% Ылғалдық, %	59 17	65 76	- 96	66 120
	Ыдырамайды
	2,80 23,40 0,34	2,76 23,80 0,45	2,94 24,70 0,56	3,40 22,80 0,48

Мықтылық маңызды сипаттамалардың бірі болып табылады, сондықтан шихта құрамына әсерін зерттеу, оның компоненттерін ұнтау дәрежесін, соңғы кокстеу температурасын, алынған кокс мықтылығына грануланың бастапқы ылғалдылығы мен өлшемінің маңызы зор.

Бұл жағдайда кокс материалының мықтылығын анықтаудың әдістерінің бірі копролысы біршама құптарлық болады, себебі қолданылатын жартылай кокста 0,25 мм кем емес сыныпты 100% болады әрі өлшемі 0,25—1 мм дәнектер ыдырауына жартылай кокс пен бірігетін қоспаның адгезиялық байланыссына мықтылығын көрсетеді.

Кокстенуді зертханалық пеште гранула тиелуі мынадай 100—150 г және электрофильтрдегі газды тазалауымен саламыз. Кокстүзілу процесіне гранула сапасы әсерін тексеру мен осыдан гранулденбеген шихта әсерінен қашу үшін тәжірибені инертті материалмен немесе олардың шихтасын сеппестен грануламен жүргіздік.

Гранула алу үшін тәжірибелерде «Чертинская» шахтасының (Ж маркалы) біріккен көмірін және ұшқыштарының шығымы 10—12% сұркөмірлі жартылай кокс қолдандық. Гранулдеуді келесі технологиялық режимде жүргіздік: ыдыстың айналу жылдамдығы 52 об/мин, көкжиекке көлбеу бұрышы 43°, ыдыстың бүйірінің биіктігі 8 см. Кокстену үшін ылғалдылығы 28,8 % алдын ала кеппеген гранула алынды. Гранулаларды пешке салып 500°С дейін қыздырдық. Одан ары температураны жылдамдығы 6 град/мин 900°С дейін көтердік. Осы температурада жарты сағат ұстадық, сосын қыздыруды өшіріп, себеледік (шаңтәрізді жартылай кокс) сосын грануланы құрғақ кептірдік. Суытқаннан соң кокс мықтылығын анықтадық әрі коксогрануланың техникалық талдануын орындадық. 39 кесте мәліметтері көрсеткендей, шихтадағы жартылай кокс мөлшері кокс алынуымен 65—70% дейін жеткізіледі, ол саңылаулы материал мықтылығы бойынша металлургиялық отын мықтылығынан кем болмайды.

Көмір мен жартылай кокс дәнектері арасындағы қашықтық минимумға дейін жетеді, ал жартылай кокстің жылуөткізгіштігі көмірге қарағанда жоғары болады, коксогрануладағы сызатттүзілуі байқалмады.

39-кесте

Коксогранул мықтылығына шихта құрамының әсері

Шихта құрамы, %		Коксогранул мықтылығы
кокс	Көмір	кГм/м3	кГ гранулаға
50 60 70 80	50 40 30 20	85,5 75,3 66,0 39,0	134 142 128 17

40-кесте

Коксгранула мықтылығына көмірді ұнтау дәрежесінің әсері

Біріккен көмір сыныбы, мм	Коксогранул мықтылығы
	материал мықтылығы, кГм/м3	Сығуға кедергісі, кГ/см2	rpaнула мықтылығы, кГ
0 - 2	65,4	102	41
0 - 1	69,2	253	96
0,1-0,5	67,8	188	65
0-0,25	61,2	126	55

Гранулаларды көмірді ұнтаудың қолайлы дәрежесін орнату үшін гранулдеудің бірдей режимі мен ылғалдау жүргіздік. Кокстену алдында оларды қылдық ылғалдылығы 10% болғанша кептірдік, кокс мықтылығы туралы мәлімет 40 кестеде келтірілген (шихта 65% жартылай кокс пен 35% көмірден тұрады)

30 кесте мәліметтері көрсеткендей, сыныбы 0-1 мм бірігетін көмірге қоспа қосқан тиімді, бөлшектер өлшемі 0—0,25 мм. Біріккен көмірдің мұндай дисперстігі барлық жартылай кокс дәнектерінің байланысы үшін жеткілікті болады. Сығуға коксогранула сыналуы көрсетеді, көмір дәнектерінің байланысы жартылай кокс бөлшектерімен Испытание коксогранул на сжатие показывает, что связь зерен угля с частицами полукокса была прочной. Введение частиц класса 0—2 мм дало низкий показатель прочности гранул (41 кГ на гранулу), несмотря на что прочность пористого материала кокса была до­статочно высокой (65 кГм/м²).

Шихтадан коксті формалау, ол біріккен көмір мен жартылай кокстен тұрады, жартылай костен екіншілік шайырлы заттардың бөлінуі мен дәнектердің көлемдік өзгеруі, беттік материалдардың туыстығы әсер етеді. Өз кезегінде бұл факторлар компоненттердің бастапқы сипатынан тыс кокстенудің технологиялық режимінен тәуелді болады. Сол немесе басқа сатыда процестің аяқталуы кокс мықтылығын сипаттайды, сәйкесінше оның мақсатын да.

Кокстену шихтасына гранула қосқанда оның насыпты массасын жоғарлату үшін білу керек, металлургиялық отын үшін жеткілікті болатындай. Ол туралы гранула мықтылығы мен саңылаулы материал грануласынан соңғы процесс температурасынан тәуелді болады.

Шихта құрамы 65% сұркөмірлі жартылай кокс пен 35% майлы көмірден тұратын және қосылатын көмір бөлшектері ірілігі 0 -1 мм болатын гранула диаметрі 22 мм тәжірибе жүргіздік. Гранулаларды кокстеу алдында қылдық ылғалдылығы 10% кептірдік (41 кесте).

41 кестеден көрінгендей, мықтылықтың біршама жоғарлауы температуралық аралықта 650—750°С байқалады. Сондықтан кокс мықтылығы әлсізденуін тежеу үшін керек, яғни барлық пирог аумағындағы температура 800°С кем болмауы керек. Коксті пирог температурасы 850—1050°С болғанда кокс мықтылығы әлсізденуін күтуге болмайды. Гранула мықтылығын 950°С ары жоғарлату көрсетеді, шихтадан кокс құрылымының қалыптасуы құрамында 65% дейін жартылай кокс бар, біршама жоғары температурада жүреді. Температураны 850 ден 950°С көтеру гранулаға 8 кг мықтылығы артуына әкеледі, ал температураны 950 ден 1050°С арттырса гранулаға бар жоғы 2,2 кг құрайды.

41-кесте

Гранула мықтылығына соңғы кокстену температурасының әсері

Кокстену температурасы, ° С	Гранула мықтылығы
	кГ на гранулу	кГ/см2	кГм/м3
650 750 850 950 1050	24 42 45 53 55	58 106 128 140 168	39 54 66 - 73

42-кесте

Коксогранул өлшемдері мен оның мықтылығы

Гранула өлшемдері, мм	Гранула мықтылығы
	Гранулаға кг	Кг/см3	Кгм/м3
25-30 20-25 15-20 10-15 5-10	38 53 64 48 26	102 139 188 106 72	43 55 72 48 46

Гранулдеу процесі технологиялық режимді өзгерткенде өлшемдері әртүрлі гранула алуға болады. Гранулдеудің ерекшелігі белгілі өлшемдерге жеткеннен кейін гранулалар табақша қабырғасына соғылады. Гранула ыдырауына үлкен әсер ететін бірмезгілде ірі немесе ұсақ гранулалар қатысуы болады. Ұсақ гранулалар мықтылығы жоғары болғанымен ірілерімен соқтыққанда олармен ілінісіп қалады да оларды ыдыратады. Шикі гранула мықтылығы біршама дәрежеде коксогранула мықтылығына әсер етеді, себебі упаковка тығыздығынан гранула жылуөткізгіштігі тәуелді болады да сәйкесінше кокс алу мен композиция бірігуіне әкелетін химиялық реакция бағытына да. Гранулалардың қолайлы өлшемін таңдап алу керек, кокстенгенде біршама мықты кокс беретіңн және сызат болмайтын.

Осы факторларды анықтау үшін гранула кокстенуі жүргізілді оның өлшемдері 5 тен 30 мм. Гранулалар 65% сұркөмірлі жартылай кокстен тұрды оның бөлшектерінің өлшемдері 0—0,25 мм мен 35% бөлшектерінің өлшемі 0-1 мм болатын «Чертинская-1» шахтасының біріккен көмірінен тұрады. Тәжірибе нәтижелері 42 кестеде келтірілген. 42 кестедегі мәліметтерден көрінгендей, біршама мықтысы 15-25 мм сыныпты коксогранула болып табылады.

Мықтылықтың мұндай таралуы гранулдеу процесінің ерекшелігімен байланысты: гранулалар 15 мм дейін біршама мықтылыққа әлі жеткен жоқ және жартылай кокс пен көмір дәнектері арасындағы қашықтық салыстырмалы қалың су қабатымен толған. Одан ары ораған кезде шикі гранула құрылымы жақсарады; бөлшектер арасындағы қашықтық төмендейді және гранула мықтылығы жоғарлайды. Дегенмен өлшемдері 25 мм гранулалар біршама салмағы артуынан кесектерге балқиды да гранулятор ыдысы қабырғасына соғылады. 42 кестеден көрінгендей, мықтылық гранула өлшемдері 25 мм артқанда бірден төмендейді. Қоспаны су енгізгенде оның беттік керілісін жоғарлату үшін немесе гранула өлшемдері кокстегеннен кейін жоғары мықтылық көрсететін көмірлер мен жартылай кокспен байланысты өседі. Гранула мықтылығы гранулытор өлшемдерінен тәуелді болады, диаметрі 0,6 м зертханалық ыдыста алынған мәліметтер өнеркәсіптік гранулдеуге жақсы көрсеткіш бола алады.

Кокстену процесінде, сонымен қатар ауада грануланың беткі қабаты ылғалды біршама тез жоғалтады, ішкісіне қарағанда, ол гранула денесі бойынша «мықтылық сферасы» біркелкі таралмауына әкеледі. Грануляторда орау процесінде грануланы біртіндеп өсіру осыған әкеледі, осы материал нәтижесінде грануланың ортаңғы қабатында біршама мықтылыққа ие болады. Ылғалдық градиенті мен мықтылығы олардың көлемдері бойынша коксогранула материалының мықтылығы біркелкі болмауына әкеледі. Тәжірибелер көрсеткендей, өлшемдері 22 мм коксогранула беттік қабатының саңылаулы материал мықтылығы 53 кГм/м², орталығы 69 кГм/м². Мықтылық төмендеуі ішкі қабаттың жартылай коксы мен көмір термиялық ыдырау газы грануланың жоғарғы қабатының қозғалысында мықтылығы төмендеуімен байланысты. Дегенмен гранула денесінде көрінген саңылаулар байқалмады.

Ылғалды жоғалту дәнектер арасындағы байланысты жоғалтуға әкеледі, ал артық ылғалдау – кокстеу процесінде булы-газ ағынының ыдыратушы әрекетін арттырады, бұл одан басқа су булануына артық жылу жұмсалуына әкеледі. Сондықтан минималды ылғалдылықты таңдау керек, бірақ сол кезде дәнекті тұрақты жағдайда ұстап тұру үшін қажетті ылғал болғаны дұрыс.

Кокстену үшін өлшемдері 22 мм гранулалар қолдандық. Ылғал құрамын реттеу үшін ұстанымдығы әртүрлі 20°С бердік. Гранула ылғалдылығы (43 кесте) 12, 40 және 76 с кейін гранулдеген соң анықтадық. 43 кесте мәліметтері гранула үшін қолайлы ылғалдылық 8—10% қабылдауға мүмкіндік береді. Ылғалдылық төмендеуі кокстенуге дейін дәнектер арасында байланыстар әлсізденуіне әкеледі, ол өз кезегінде коксогранула мықтылығы төмендеуіне.

Әртүрлі факторлардың гранула қасиетіне әсерін жинақтай келе қолайлысы мына көрсеткіштер болып табылады: 65% жартылай кокс пен 35% бірікке көмірден тұратын шихта; көмір бөлшектерінің ірілігі 0—1 мм, жартылай кокстікі 0—0,25 мм; кокстену алдындағы гранула ылғалдылығы 11,0%; ұшқыштар шығымы 19,6%; зольдылық 8,7%; гранула өлшемдері 17—20 мм; кокстенудің соңғы температурасы 950° С.

Коксогранул сапасы: ұшқыштар шығымы 2,3%, зольдылық 11,2%, ылғалдылық 0,6%, копрлі тәсіл бойынша мықтылық 66 кГм/м² және сыққандағы мықтылық 126 кГ гранулаға; коксогранула шығымы 74,3%, конденсаттікі 13,0%, газдікі 12,7%. Гранула кокстенгендегі газ құрамы: 6,3% С02, 0,2% CnHm, 1,9% О2, 18,0% СО, 51,2% Н2, 15,9% СН4, 6,5% N2.

Газдағы қанықпаған көмірсутектер мен метанның төмен құрамы мынаған байланысты, бұл компоненттер жартылай кокс алыну процесінде сұр көмір термиялық ыдырағанда бөлінген.

43-сурет

Коксогранула мықтылығына гранула ылғалдылығының әсері

Кептіру уақыты, с	Кокстену алдындағы ылғалдылық, %	Гранула мықтылығы
		кГм/м3	кГ гранулаға
0 12 40 76 4(105°Ста)	30,5 20,0 11,2 7,6 0	65,2 67,0 76,7 62,3 42,1	42,2 47,0 58,9 56,3 44,0

Тереңдете кедейленген шихта кокстенуінің ерекшелігі бар. Әр кедейленген компонентті кокстенудің өзінің ерекшелігі бар. Әр кедейленген компонентті сол не басқа кокстену технологиялық процессіне салады да ол оның көмірмен бірігу ерекшелігімен байланысты.

Шихтадағы кедейленген қоспаның байқалға әсеріне қарап Тейлор келесі жіктеулерді жасады: 1) жартылай инертті—бірқатар пластикалыққа ие (төментемпературалы жартылай кокс, әлсізбіріккен көмірлер; 2) төментемпературалық инертті— жоғары температураға дейін қыздырғанда инерті болмайтын (жартылай кокс, тотыққан жартылай кокс, сұр көмірлер; 3) жоғары температуралы инертті — кокстенудің барлық мерзімінде инертті (жоғарытемпературалы кокс, антрацит, минералды қоспа). Сұркөмірлі жартылай кокстің ұсынылған жіктелуі бойынша жартылай кокс инертті қоспаға жатуы керек.

Белгілі болды, жартылай кокстену температурасы жартылай кокстің бетік қасиеті мен құрамына шешуші әсер көрсетеді, атап айтқанда оның адсорбциялық қабілетіне, солайша оның басқа шихта компоненттерімен өзара әсерінің сипатын анықтайды.

Температураны 450 ден 600°С арттырғанда жартылай кокстің адсорбциялық қабілеті жоғарлайтыны белгілі болды әрі соның негізінде жартылай коксті енізу ұсынылады ол ұшқыштар шығымы 19 -20% болғанда 500—550°С алынған. Қоспа бөлшектерінің ірілігі мына шекте болуы керек 2,5—0,25 мм, сынып құрамы 0,25 мм төмені 20% артық болмауы керек. Біршама жұмыстарда ыстық массаның 25, 15 және 9 % ұшқыш шығымы болғанда қатты қалдық қолдану ұсынылады.

Кедейленген қоспаның қасиеті былайша өзгереді, оның меншікті беті көптеген көмірлер сияқты температура өскен сайын алдымен төмендейді, ол интенсивті көмір деструкциясымен байланысты, сосын сұйық және газтәрізді өнімдердің бөліну шамасы бойынша өседі:

Қыздыру температурасы, °С Бастапқы 500 600 700 800 900

Көмір

Меншікті беті, м²/г 212 195 222 247 254 244

Қатты қалдықтардың ішкі бетін төмендетуге көмектесетін себебі туралы нақты мәліметтер жоқ. Тек ішкі беті төмендеуі микротесіктер қабырғаында көміртек жиналуы әсері төмендеуінен деген болжам бар.

Жартылай кокстің күшті кедейлету әсерінің себебінің бірі олардың сұйық пластикалық массамен сорбциялануы болып табылады. Сұркөмірлі жартылай кокстің ішкі беті жоғары әрі біршама сұйық мөлшерін адсорбциялау қабілеті бар.

38-сурет. Саңылаулардың көмірлік шайырлармен толтыру сипаттамалық қисықтары: 1- сұр көмір; W^р -18%; 2- майлы көмір шламы, W^р -4%; 3- коксті көмір шламы, W^р -4%; 4- сұркөмірлі жартылай кокс, W^р -4%

39-сурет. Жартылай кокстен ұшқыш шығымдардан саңылауды шайырмен толтыру жұмсалуының тәуелділігі

Сорбент ретінде жартылай коксті шамамен бағалау үшін оның саңылауларын жартылай кокс шайырымен немесе мазутпен дәнектер өзара желімденетін күйге дейін иолтыру керек. «Капиллярлы шайыр» мөлшері «беттік шайыр» байқалғанша жартылай кокстің тұну қабілетін сипаттайды.

Шайыр жұмсалуын анықтау үшін жартылай кокстің тар аумағын таңдадық: 0,20—0,25 мм (25 г). Жартылай коксті 110—120°С дейін қыздырдық әрі оған үлестеп қызған шайыр қостық. Әр қосқаннан кейін әбден араластырдық та 1 с мерзім адсорбция процесі аяқталуы үшін ұстадық. Сосын қоспаны саңылаулары 0,25 мм елек арқылы еледік. Қалдығы +0,25 мм жартылай кокс құрылымын сипаттады, саңылаудың толу дәрежесін әрі агрегаттағы бөлшекетрдің жабысуын. Тәжірибе көрсеткендей, саңылау толуы 28—30% шайыр енгізгеннен кейін жүреді. Осыдан біз ұшқыш заттар шығымы V^r=10 11% жартылай кокс қолдандық, ол 620°Ста алынған (38 сурет). Суреттен көрінгендей, саңылауды шайырмен толтырғаннан кейін материалдың барлық массасына 2—3% шайыр қосса болды, материалдың барлық массасы агрегатқа жабыса бастайды, оның өлшемдері ірі бөлшектер өлшемінен үлкен (>0,25 мм). Отынның термиялық деструкциясы жүретін қолайлы температураны анықтау үшін кедейленген қабілеті аз жартылай кокс алу үшін бірқатар тәжірибе жүргізілді.

44 кесте

Газ құрамы мен кокстену өнімдерінің шығымына пиролиз температурасының әсері

Температура пиролиз, °С	Шығымы, %				Газ құрамы, %(объёмн.)
	кокс	су	шайырлар	газ	Со2	О2	СnНm	CO	CH4	H2	N2
302 400 510 550 750	74,32 68,80 56,80 49,00 46,30	22,2 22,7 22,4 23,0 24,9	- 2,77 6,70 10,30 8,20	3,48 5,73 14,10 17,70 20,60	- 56,5 39,0 29,4 23,7	- 3,5 2,3 2,1 1,3	- 2,9 3,6 2,0 1,8	- 13,1 16,3 16,7 17,5	- 11,8 25,1 28,3 22,1	- 2,0 7,1 14,8 29,8	10,2 6,6 6,7 3,8

0—3 мм сыныпқа дейін ұнтақталған көмір, зертханалық пеште 302, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650 және 750°С қызады. Тәжірибе барысында шайыр шығымын, көмір текті қалдықтардың және газ шығымын сонымен қатар оның құрамын анықтайды. 100 г есептелген тәжірибелер 34 кестеде келтірілген.

Жартылай кокстердің физико-химиялық сипаттамасы 45 кестеде келтірілген.

39 сурет пен 44 кестеден қарағанда, 600—650°С алынған ұшқыштарының шығымы 10—11 % жартылай кокс үшін шайырмен саңылауды толтыруға оның біршама мөлшері қажет болады. Жартылай коксті шихтаға енгізу жағынан қарағанда бұл температуралық аралық біршама тиімді болады.

45 кесте

Жартылай кокстердің физико-химиялық сипаттамасы

Показатели	Температура пиролиза, °С
	302	350	400	510	650	750
Aс,% Vг,% Wр,% Прочность, кГм/м3	4,72 37,32 1,89 17	4,83 34,08 2,85 19	5,29 28,53 2,59 21	6,52 16,27 2,70 53	6,61 6,69 1,29 65	7,49 4,95 0,89 76

Жартылай кокстің ішкі беті өзгеру сипатынан шыға отырып, капиллярлы шайыр жұмсалуынан мұндай таралуды түсіндіруге болады (39 сурет).

Қатты материалдың меншікті беті мен саңылауының мұндай өзгеруі оларды кокстену үшін көмірлі шихта отырғышы ретінде қолданудың анықтаушы факторларының бірі болып табылады. Жартылай кокстің сіңіру жылдамдығына қатынасы бойынша келесі жағдайларды айтуға болады:

1. Біріккен қоспаның термиялық деструкция сұйық өнімдерімен сіңіру жылдамдығын арттыруды ішкі қысым арқылы жүзеге асыруға болады.

2. Жартылай кокс бөлшектерінің сіңіру жылдамдығы жүйе тұтқырлығына кері пропорционал, сәйкесінше компоненттер дсиперстігі мен шихта кокстенуі жылдамдығынан тәуелді болады.

3. Сіңіру жылдамдығына саңылаулы дене саңылау бетінің табиғаты мен күйі біршама әсер етеді де ол сулану шетінің бұрышымен байланысты болады.

Осылайша, көмірмен кедейленген қоспаның бірігуі туралы айта отырып, атап өту керек, бірігу кокстелетін шихта мықтылығынан, пластикалық масса қысымы мен жартылай кокс бетінің химиялық табиғатынан тәуелді болады.

Пластикалық күйде шихтаның газөткізгіштігі көмірдің термиялық деструкция процесіне, ұшқыш заттардың жалпы шығымына үлкен әсер етеді.

40 суретте жартылай кокстенудің әртүрлі жылдамдығыныда алынған жартылай кокс қасиетінің әсері жылдамдығы 3 град/мин кокстену температурасын жоғарлатқанда алынған кокстің саңылаулы материал мықтылығына әсері көрсетілген, ал 40 сурет —жылдамдығы 18 град/мин сол шихта құрамы үшін, 40 а, б суреттер, ұшқыш заттар шығымы бірдей жартылай кокстер, бірақ жартылай кокстену жылдамдығы әртүрлі алынған, кокстің саңылаулы материалының әртүрлі мықтылығын қамтамасыз ететін.

40 сурет алынған кокс сапасына жартылай кокс жылдамдығының әсері

46 – кесте Жартылай кокс сапасына жартылай кокстену жылдамдығының әсері

Жартылай кокстену жылдамды, град/мин	Выход летучих веществ, %	Содержание структурных групп, %
		1	2	3
3	- 20,4 15,2 11,0 8,4 4,5	- 15,1 8,0 2,5 - -	- 33,4 21,5 12,3 - -	7,5 51,5 70,5 85,2 - -
10	26,6 23,5 18,4 13,5 10,1 5,4	42,5 13,2 5,2 1,9 1,4 1,0	56,8 61,4 29,0 23,4 14,0 9,3	0,7 25,4 65,8 74,7 84,6 89,7
20	- 24,9 15,2 12,1 7,9	49,4 33,7 8,8 6,7 4,4	50,0 61,0 45,0 28,8 23,6	0,6 5,3 46,2 64,5 72,0

Жартылай кокстен ұшқыш шығымдары бірдей болғанда және қыздыру жылдамдығы жоғары болғанда алынған жартылай кокс негізіндегі шихта бөлшектерінің бірігуі жоғарлау себебін анықтау үшін біз жартылай кокс микроқұрылымын зерттеуге көңіл бөлдік. Зерттеу микроскоп МИМ-7 тұрақты жоғарлата отырып 70 ретке дейін жүргізілді. Үш топ бөлінді, олар құрылымдық белгілері бойынша сипатты әрі пушинтегратор қолдана отырып нүктелік әдіспен әр топтың бірліктік құрылымын мөлшерлі санау жүргізілді (кесте 46).

Микроскоп объективінде әр құрылымдық топ келесі түрде көрінеді: 1-ші топ — таза, ыдырамаған көмір; 2-ші топ — көмір дәнектерінің бетінде термиялық ыдыраудың бірінші белгілері байқалады — үлкен саңылаулар, шағылысатын қабілеті ақырындап үлкейтілген, 3-ші топ — сұр көмірдің жартылай коксінің типті құрылымы: саңылауы біркелкі емес, шағылысу қабілеті жоғары. Осы кестенің мәліметтері көрсеткендей, 2-ші топ компоненттерінің құрамы ұшқыш заттар шығымы бірдей болғанда 3 град/мин жылдамдықтағыға қарағанда 20 және 10 град/мин жартылай кокстену жылдамдығында көп болады. Бұл 3-ші топ төмендеуі әсерінен жүреді.

Ұшқыш заттар шығымы 10% (46 кесте) болатын жартылай кокстер үшін қыздыру жылдамдығы үлкен жартылай кокстің дамуы біршама жоғары болатын 2-ші топ. Жылдамдығы 3 град/мин жартылай кокстегенде алынған жартылай кокс негізінен 3-ші құрылымды болады, ол кокстену жылдамдығы баяу болғанда мықты кокс алуға мүмкіндік бермейді.

Жылдамдығы 10 және 18 град/мин кокстенгенде мықтылық таралу картинасы біраз өзгереді. Осыдан қыздыру жылдамдығы жоғары болғанда алынған жартылай кокс негізіндегі кокстің мықтылығы төмен болады бұл жағдайда 2-ші топтан газ бөлінуі тез жүреді және шайырлы өнімдер майлы көмірдің пластикалық массаларының компонентімен әрекеттесіп үлгермейді. Кокс әлсіз болады. 3-ші топ жартылай коксін қосқанда шихта кокстенгенде бірігудің жоғарлауы жалпы брикет жылдамдығы біршама жоғары болуына негізделген (температураны 3 град/мин жылдамдықпен). Бұл бірігуші көмірдің пластикалық массасының сұйық бөлігінің қосыша түзілуіне әкеледі.

Жартылай кокстің дәнектерінің құрылымы біркелкі болмауы олардың мықтылығына да әсер етеді (40 сурет). Дәнек құрылымы біркелкі болмаған сайын оның термотұрақтылығы аз болады. Сондықтан кокстенудің жоғары температурасында дәнектер сызаттанады, яғни 1 және 2 құрылымды, ол коксбрикет мықтылығы төмендеуіне әкеледі. Жартылай кокс жылдамдығы баяу болғанда мықты дәнектер алынады, ол үлкен жылдамдықты кокстену процесінде ұнтақталуға онша бейім болмайды.

Ұшқыш заттар шығымы бойынша әртүрлі жартылай кокс сапасы негізінде кокстен 203 құрылымды аншлиф-брикеттер суреттеліп, қарастырылған. Кокстің максималды мықтылығы сонымен қатар тығыздығы әрі балқыған құрылымы жапртылай кокстен ұшқыш заттар шығымы бойынша белгілі шекараға сай келеді (8 ден 16%). Дегенмен жартылай кокс жылдамдығы әртүрлі болғанда алынған жартылай кокстің ұшқышқты заттарының шығымы бірдей болғанда кокс құрылымы әртүрлі болады. Балқыған шағылысу қабілеті жоғары және кокс құрылымының саңылауы бірдей шихтадан мынадай 3 град/мин жылдамдықпен кокстенгенде алынған жартылай кокс 65% (Vг=15,2%), болса мықтылық жоғары болады. Ұшқыш заттары шығымы бірдей жартылай кокс негізінде алынған кокс бірақ сұр көмірдің жартылай кокстену жылдамдығы аз болғанда мықтылығы төмен болады.

Құрылым сипаттамасы негізінен саңылаулы кокс материалының көрсеткішімен сай келеді де сондықтан оның суреттелуі барлық аншлифті коксобрикиттер үшін келтірілмейді.

Жартылай кокс жылдамдығынан тәуелсіз 8 ден 16 дейін ұшқыш заттар шығымымен жартылай коксты қолданғанда кокс мықтылығы сәйкесінші жоғары болады. Сол кезде кокс пен оның құрылымының мықтылығы жартылай кокстен ұшқыш заттар шығымынан бөлек жартылай кокстегу 1,2 және 3 микроқұрылымдық бірліктер қатынасымен анықталады. Кедейленген шихтаның кокстену жылдамдығы төмен болғанда жартылай коксте 2 типті құрылымды максимумдар болады, ал жоғары жылдамдықта яғни темототықты кокстену процесімен бірге жүрсе 3 типті болады.

Негізгі әдебиет [5(88-109)]

Қосымша әдебиет [8(104-109)]

Бақылау сұрақтары:

1. Түйірлерді кептіру процесіне жартылай коксті енгізу қалай әсер етеді?

2. Жартылай кокстен түйірлер түзілу процесіне тас көмір қоспасының әсері.

3. Коксотүйір мықтылығына әртүрлі факторлар әсері.

4. Коксотүйір мықтылығына гранулы ылғалдылығының әсері.

5. Термототықты кокстену шихтасы ретінде жартылай кокс қасиеті.

6. Жартылай кокстен ұшқыш заттардың саңылауды толтыруына шайырдың жұмсалу тәуелділігі.

7. Газ құрамы мен кокстену өнімдерінің шығымының пиролиз температурасына әсері.