Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университет
им. Г. И. Носова»
Кафедра химической технологии неметаллических
материалов и физической химии
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОКСА
Методические указания
к выполнению лабораторной работы по дисциплине
«Химическая технология топлива и углеродных материалов»,
«Коксование углей» для студентов специальностей 240403.65 и 240100.62 всех форм обучения
Магнитогорск
2012Составители: В.Н. Петухов
Т.Г. Волощук
Определение физико-химических свойств кокса: Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине “Химическая технология топлива и углеродных материалов”, «Коксование углей» для студентов специальностей 240403.65 и 240100.62 всех форм обучения. Магнитогорск, изд. ФГОУ МГТУ им. Г.И. Носова, 2012. - 9 с.
Рецензент к.т.н. Перятинский А.Ю.
© В.Н. Петухов
Т.Г. Волощук
Содержание
1.Введение..............................................................................................2
2.Определение истинной плотности кокса........................................3
2.1.Определение “водного числа” пикнометра..................................4
2.2.Определение плотности спирта.....................................................4
2.3.Определение истинной плотности кокса......................................4
3.Определение кажущейся плотности кокса......................................5
4.Определение пористости кокса........................................................6
5.Определение поверхностной трещиноватости кокса.....................6
6. Ход определения…………………………………………………...7
7.Контрольные вопросы.......................................................................8
8.Библиографический список..............................................................8
1.Введение
Под термином “высокотемпературный кокс” понимают остаток, который получается в процессе термического разложения угля без доступа воздуха в коксовых печах при конечной температуре по оси коксового пирога 950-10500С.
Свойства, которыми должен обладать кокс, изменяются в зависимости от цели его использования и зависят от качественных показателей углей, поступающих на коксование , а также от технологических параметров процесса коксования.
Более 80 % получаемого кокса используется в доменном производстве. Мелкие классы кокса применяются при агломерации руд, в производстве карбида кальция и для энергетических целей.
Все свойства кокса можно подразделить на 3 группы : химические, физико-химические и физические.
К химическим свойствам относятся химический состав определяемый массовой долей различных элементов в органической массе (С0,Н0, О0, N0,S0) и содержание минеральных примесей.
Кокс по усреднённым данным содержит, в % на органическое вещество:
С0=95,6-96,8 % ; Н0=0,45-0,65 % ;N0=0,65-0,70 % ; O0=0,30-0,50 % ; S0=0,5-1,5 % .
Минеральные примеси в кокс переходят из углей ( карбонаты, сульфаты, кварц, глинистые минералы-алюмосиликаты и др.) и после термической обработки в условиях коксования, по химическому составу не претерпевают значительных изменений. Однако отдельные компоненты минеральных примесей частично могут восстанавливаться углеродом и водородом или образовывать карбиды. Считается удовлетворительным для современных доменных печей металлургический кокс с содержанием золы 10-12,5% и нелетучего углерода ³87%. В состав минеральных примесей в кокс входит фосфор, полностью переходящий в металл и делающий его хладноломким и хрупким. Содержание фосфора в коксе не должно превышать 0,015% .
К физико-химическим свойствам кокса относится его реакционная способность - R и горючесть. Под реакционной способностью кокса понимают его способность восстанавливать диоксид углерода в оксид углерода по реакции:
СО2 + С =2 СО.
Под горючестью кокса понимают скорость его взаимодействия с кислородом. Реакционная способность и горючесть кокса зависят от его структуры, которая в свою очередь обусловлена свойствами исходных углей. Кокс, получаемый из углей низкой стадии метаморфизма, обладает повышенной реакционной способностью и горючестью. Самая низкая химическая активность у кокса, полученного из хорошо спекающихся углей марок К, КЖ, Ж.
Физические свойства кокса - это плотность, твёрдость, прочность, гранулометрический состав, термостойкость, газопроницаемость насыпной массы, удельное электрическое сопротивление и др.
Для кокса различают два вида плотности: действительную и кажущуюся. Действительную плотность кокса определяют пикнометрическим методом по ГОСТ 10220-92. Она мало зависит от свойств исходных углей, но изменяется в зависимости от конечной температуры коксования. Величина её составляет 1,85-2,00 г/см3.
Кажущаяся или объёмная плотность кокса - это плотность его кусков с учётом содержания в его порах воздуха.
На основании данных о кажущейся dк и действительной dд плотности можно вычислить открытую пористость кокса “П” по формуле :
П = 100 – 100*dк/dд
Открытая пористость кокса изменяется в пределах 40-50% и зависит от состава шихты и условий коксования.
Чем меньше толщина пластического слоя “у” исходной шихты, тем меньше пористость кокса. Это также достигается повышением содержания в угольной шихте, поступающей на коксование отощающих компонентов (угли марок ОС, СС, Т, нефтекоксовая мелочь и др.)
Уплотнение шихты трамбованием также снижает пористость кокса. Аналогичное влияние на пористость кокса оказывает повышение скорости нагрева шихты при коксовании.
В данной работе определяют следующие физико-химические свойства кокса:
1.Истинную плотность кокса.
2.Кажущуюся плотность кокса.
3.Пористость кокса - расчётным путём.
4.Поверхостную трещиноватость кокса.