3 Показатели прочности кокса способы их определения

По условиям службы в доменной печи кокс должен иметь постоянное содержание влаги, малое количество минеральных примесей и серы, высокую механическую прочность в исходном состоянии и при нагреве до 1500-1600°С, ограниченную долю мелких и чрезмерно крупных частиц. С учетом этих требований кокс оценивают по содержанию влаги, химическому составу сухой и горючей масс, механическим и физико-механическим характеристикам. [21, С. 19-21.]

Влажность кокса (Wr, %) определяют по потере массы пробы после высушивания при 105—110°С и с помощью нейтронных влагомеров. В условиях мокрого тушения влажность составляет 3-5%, изредка достигая 7-8%, при сухом тушении Wr = 0,1—0,5%. На количество влаги влияют гранулометрический состав и пористость кокса - мелкий и пористый продукт всегда содержит больше влаги, чем крупный и плотный (в классе 25-0 мм иногда Wr=15-18%). В условиях весового дозирования компонентов доменной шихты колебания влажности кокса вызывают непостоянство его сухой массы, загружаемой в печь, что меняет тепловой режим горна. Кроме этого регулярный контроль влаги необходим для коммерческих расчетов с поставщиками.

Физико-механические свойства кокса определяются его прочностью, гранулометрическим составом, пористостью и удельной массой.

Под прочностью кокса понимается его способность противостоять разнообразным разрушающим нагрузкам (ударным, истирающим), которым он подвергается при транспортировке, перегрузках, подаче в печь и в ходе плавки. Это свойство считается важнейшим показателем качества кокса. Прочный кокс не образует мелочи, позволяет сохранить высокую газопроницаемость шихты и высокую производительность доменной печи. Прочность кокса определяют искусственным разрушением проб под воздействием ударных и истирающих нагрузок. Мерой прочности является изменение ситового (гранулометрического) состава кокса в процессе испытания.[22-25]

Наибольшее распространение получил метод определения прочности кокса путем разрушения его во вращающемся барабане. Этот метод заключается в том, что проба кокса определенной крупности помещается внутрь барабана определенного размера, после чего он приводится во вращение с заданной скоростью в течение установленного времени. Куски кокса увлекаются вверх, падают, пересыпаются и, получая таким образом долю ударных и истирающих нагрузок, разрушаются в той или иной степени в зависимости от их механической прочности. Прочность характеризуется изменением крупности кусков кокса в результате испытания.

Под прочностью принято понимать способность кокса противостоять разрушающим нагрузкам всех видов. Обычно о ней судят по изменению гранулометрического состава пробы кокса после механического испытания. В СНГ принят международный метод определения прочности кокса в барабане закрытого типа диаметром 1000 мм и такой же длины. На внутренней стороне цилиндра через 90° приварены четыре уголка 100x50x10 мм.

К физико-химическим характеристикам кокса относят пористость, степень графитизации углерода, реакционную способность и теплоту горения.

Пористостью называют относительный объем пор в куске любого сыпучего материала, выраженный в процентах или долях единицы. Пористость кокса зависит от выхода летучих из угольной шихты, температуры и продолжительности коксования. Различают пористость общую и открытую. Первую вычисляют делением кажущейся плотности кокса на истинную, вторую определяют по объему пор, заполняемых кипящей водой. Обшая пористость кокса равна 45-55%, открытая - 85-95% от общей. При высокой пористости стенки пор становятся тоньше, что увеличивает истираемость частиц. Реакционная способность кокса характеризует скорость взаимодействия С02 с углеродом по реакции

C+C02 = 2СО. (5)

Превращение в коксовой камере части углерода угольной шихты в графит сопровождается небольшим выделением тепла (0,788 МДж/кг'°С), снижающим теплоту горения углерода. Одновременно уменьшается реакционная способность кокса. Для продукта хорошего качества степень графитизации углерода перед загрузкой в доменную печь равна 20-25%.

Теплота горения кокса зависит, в основном, от содержания золы и степени графитизации углерода. В большинстве случаев ее значение равно 32,0-33,5 МДж/кг (7600-8000 ккал), превышая на 9-14% теплоту горения условного топлива (7000 ккал/кг). [26-27]