6 Дәріс. Композиция бірігуіне әсер етуші факторлардың бірі қыздыру жылдамдығы

Кокстену процесінде көмірді қыздырғанда молекулалар сіңірген энергия, тербеліс туғызады, ол байланыстарды ыдырату арқылы жүзеге асады, яғни сіңірген энергияның осы деңгейінде тербеліске ұшыраған. Күрделі молекулада оның бір бөлігімен сіңірген энергия басқа бөлігіне беріледі де әлсіз көрші байланыс ыдырауына әкеледі.

Метаморфизм дәрежесі жоғарлағаннан көмір құрылымын ыдыратуға қажетті энергия деңгейі артады. Осыдан көмір құрамы былай өзгереді, деструкцияда көмірдің пластикалық күйіне негізделмеген қосылыстар түзіледі. Біріншілік және екіншілік пиролиз өнімінің деструкциясы бірмезгілде тығыздану реакциясымен бірге жүреді. Нәтижесінде құрамы мен құрылымы әртүрлі молекулалр мен олрадың радикалдары түзіледі.

Осылайша, көмір құрамы күрделі болғандықтан оны қыздырғанда бірмезгілде деструкция және синтез реакциясы бірге жүреді. Бұл реакциялардың жылдамдығы әртүрлі. Көмірді қыздырғандағы біршама үлкен жылдамдығы деструкутивті процестердің біршама дауымна негізделеді. Бірігетін көмірлер үшін бұл процестер үлкен мөлшерде зат түзілуіне әкеледі де олар пластикалық күйде бола алады. Себебі поликонденсация негізінде одан ары өнімдерге түрлену жылдамдығы көмірлі заттардың деструкция жылдамдығынан қалып қояды, қыздыру жылдамдығы шихта мен көмір текті композициялардың бірігуін жоғарлатушы негізгі факторлардың бірі болып табылады.

Қыздыру жылдамдығын жоғарлатқанда бірігудің артуы кокстің құрылымдық мықтылығына және онда ішкі кернеулер мен сызат дамуына маңызды әсер етеді. Қыздыру жылдамдығын арттырғанда әлсізбірігетін көмірлер (К2, ОС, СС) олардың пластмассасының тұтқырлығы бірден төмендейді. Осы көмірлердің коксінің мықтылығы сәйкесінше бірден төмендейді (80% дейін). Бұдан ерекшелігі кокстің құрылымдық мықтылығы жақсы бірігетін көмірмен салыстырғанда аз өзгереді.

Жоғары жылдамдықты кокстенудің ерекшелігі коксті каркас түзілуі болып табылады да тиеуші көлем бірлігіндегі белсенді орталықтардың үлкен концентрациясының шартын құрады, осыған ұқсасты тығызданған шихтв кокстенгенде жүреді.

Осылайша, термиялық деструкция жылдадығы қыздыру жылдамдығының факторы ретінде көмір деструкциясы процесінің бағытын және пластмасса түрлену реакциясын анықтайды, жартылай кокстің көмір текті затында— кокс түзілуін.

Жеке көмір дәнегінің көлемінде жүретін құбылыстан бөлек бірігу процесіне мынадай факторлар әсер етеді, яғни дәнектің түйісу бетінен тәуелді болады.

Қыздыру жылдамдығының жоғарлауы көрсеткендей, пластикалық қабат қалыңдығы мен тұтқырлығы өзгеруіне әкеледі. Тұтқырлық төмендегеннен бірігу жақсарады, себебі түзілген пластмассалар біршама озғалатын компоненттер құрайды олар диффузияға, кеңістіктік ориентацияға, химиялық әрекеттесуге қабілетті болады.

Диффузиялық теория макромолекулалардың және олардың тізбегінің жылулық қозғалысы жоғарлауымен және температура өсуімен адгезия жоғарлауы себебі түсіндіріледі.

Полимер адгезиясы оның молекулалық массасы төмен болған сайын жоғарылайды, себебі молекула өлшемі жоғарлаған сайын оның диффузиялық қабілеті жоғарлайды. Дегенмен молекулалық масса төмендеуінен жоғарымолекулалық адгезивтің когезиялық мықтылығы төмендейді. Молекулалық массасы орташа полимердің қолайлы желімдеуші қабілеті болуы керек, ол жақсы адгезия мен адгезхивтің жоғары когезиялық мықтылығын қамтамасыз етеді.

Осылайша, отынның термиялық деструкция жылдамдығы яғни уақыт бірлігіне келтірілген энергия шамасы тек пластмассаның формалану сатысын ғана анықтап қоймайды шихта дәнектері араындағы қосылытсар сатысын көрсетеді, себебі термиялық деструкция жылдамдығынан пластмассаның көлемі мен күйінің сапасы тәуелді болады.

Көмір бірігуі олардың кебуімен сипатталады. Көмір кебуі көп болған сайын олардың бірігуі жоғары болады. Мына кестеде кебу индексінің өзгеруін көрсетуші мәліметтер Ив келтірілген, ол ИГИ—ДМетИ дилатометриялық құралында әртүрлі температурада көмірді қыздырғанда анықталды.

12- кесте

Көмірді қыздыру температурасының оларды кебуіне әсері Ив, мм

Тәжірибе температурасы, °С	Көмірдің технологиялық топтары				Тәжірибе температурасы, °С	Көмірдің технологиялық топтары
	Г6	Ж21	КИ	ОС6		Г6	Ж21	КИ	ОС6
470 500	34 40	174 196	35 47	3 14	530 560	46 50	203 237	82 121	25 42

Тәжірибе температурасы жоғары болған сайын, қыздыру жылдамдығы үлкен болады. Соңғысы жоғарлаған сайын бірігу артты, бұл кебу индексі өсуіне әкелді. Біріккен кезде негізгі роль сұйық фазаға өтетін және көмірді қыздырғанда түзілетін затқа жатады. В. В. Видавский пен Г. Н. Прокопец, еріткіш ретінде нафталинді алып экстракт шығымы мен бірігуі арасындағы байланысты орнатты. В. И. Забавин мен И. Н. Танцырев антрацен майында көмір еруінің оның бірігуіне жақсы сәйкестігін көрсетті. Олар бұл әдіс пластометриялыққа тең деп санайды.

Кокстену жылдамдығының бірігуге жанама әсерін бағалауды әртүрлі жылдамдықпен қызған көмірдің хлороформалық экстракттарының шығымы бойынша анықтауға болады. Осы белгілері бойынша бірігуді бағалау көмір кокстенуі жылдамдығы жоғарлауынан экстракцияланатын заттардың шығымының жоғарлауын күтуге болады (5 сурет).

5 суреттегі қисықтар мынаны көрсетеді, экстрактардың қосынды шығымының максимумы біршама жоғары температура аумағына ығысады 2-3 град/мин (2) жылдамдықпен қыздырғанда ол 360° С тең болады, жылдамдығы 100—150 град/мин (1) 420° С. Осылайша сұйық фазаға өткен зат мөлшеріне негізделген көмірдің максималды бірігуі бастапқы көмірдің бірігуінен ғана емес қыздыру шартынан да тәуелді болады. Қыздыру шартының әсері жоғары болады, оны негізгі факторға жатқызуға болады, ол көмір бірігуіне және көмір текті композицияға әсер етеді.

5-сурет. Көмірдің қызу жылдамдығы әртүрлі болғанда хлорформалық және спиртбензолды экстракт шығымының қомсындысы

Кокстену жылдамдығының өзгеруіне оттек маңызды әсер етеді, ол процеске берілген мөлшерде енгізілген. Кокстүзілу сатысында ауа берілуін реттеу бірігу процесін басқару әрі кокстенудің шикізат базасын кеңейту үшін мүмкіндіктер ашады. Бірқатар елдерде қондырғыны сынау колосникті решеткада кокстену процесінің жоғары өнімділігін көрсетті. Бұл біздің елде осы әдісті қолдану мақсатында процесті теориялық терең зерттеу қажеттілігіне негізделген, ол әлсіз бірігетін көмірлерді өндіруге үлкен мөлшерге ие.

Осылайша, кокстенудегі көмірді қыздыру жылдамдығы кокс түзілуідң барлық сатысында шешуші факторлар болып табылады, қыздыру жылдамдығынан кокстің негізгі қасиеттері – мықтылығы мен ірілігі тәуелді болады. Кокстену үшін шихта дайындаудың барлық әдістері мен заманауи камералық пештердің геометриялық парметрлері алдымен жартылай коксті көмірлік заттар – кокстің термиялық деструкциясы жылдамдығына әсер етеді, солайша кокстің соңғы сипатын анықтайды. Кокстену технологиясын жетілдіру үшін алдымен процесті басқару мүмкіндігін табу керек, солайша шикізаттың әр түрі мен әр сатысының қолайлы қыздыру жылдамдығын таңдай отырып. Заманауи камералық пештер мұндай мүмкіндік бермейді. өңдеудің перспективалы тәсілі көмірдің термототықты кокстенуі, ол колосникті торларда немесе үздіксіз әрекетті вертикал пештерде жүреді, себебі кокстенудің бұл түрі реттеуге көнетін параметрлерге ие, ал қондырғы өте жоғары өнімділікпен сипатталады.

Негізгі әдебиеттер: [5(10-15)]

Қосымша әдебиет [9(122-128)]

Бақылау сұрақтары:

1. Пиролиздің біріншілік және екіншілік өнімдерінің деструкциясы қалай жүреді?

2. Көмірлік заттардың деструкция жылдамдығынан поликонденсация өнімдерінің түрлену жылдамдығы қалай әсер етеді?

3. Қай полимер қолайлы желімдеуші қабілетке ие?

4. Көмір бірігуіне кебу қалай әсер етеді?

5. Көмірдің кокстену жылдамдығына оттек қалай әсер етеді?