18.Процессы коксообразова­ния и спекания

Спекаемостью углей и их смесей на­зывается их способность остаточного материала их зерен сращиваться с об­разованием углеродистой массы той или иной прочности. Основным свой­ством углей обуславливающим эту способность является образование при нагревании углей до 350 - 500 С не­летучих жидкофазных продуктов и формирование пластической массы. Часть нелетучей жидкофазной состав­ляющей пластической массы образу­ется в результате перехода в жидкое состояние некоторых веществ, содер­жащихся в исходной органической массе углей. Часть нелетучей жидкофазной составляющей пластической массы образуется в результате перехода в жидкое состояние некоторых веществ, содержащихся в исходной органической массе углей . Этот переход не сопровождается глубокой термодеструкцией, т.е. хим. строение этих веществ изменяется незначительно.

Количество нелетучих жидкофазных продуктов изменятся с возрастанием степени метаморфизма спекающихся углей, максимум относится к витринитам с выходом летучих веществ (эфирные угли) и составляет в некото­рых случаях примерно 60 % от массы витринита.

В реальных процессах коксования термической переработке подвергаются угли в виде зерен. Особенность в том. что водород, ув. газы и др вещества, составляющие смолистую часть парогазовых продуктов, вследствие трудности их удаления из зоны образования взаимодействуют в угольных зернах с другими продуктами. Т.о. пластическая масса представляет собой многокомпонентную и многофазную систему с непрерывно изменяющимся составом. В ней имеются твердофазные составляющие, которые представляют собой твердые остатки термодеструкции угольных зерен, нелетучие жидкофазные продукты и летучие продукты, распределенные в системе. По мере повышения температуры в результате взаимодействия между составными частями пластической угольной массы происходит ее отверждение, которое можно объяснить протекающими процессами гетерополиконденсации.

При коксовании смесей углей в пластическом состоянии наблюдается взаимодействие промежуточных продуктов термодеструкции одного угля с поверхностью угольных зерен других углей, а также промежуточных продуктов термодеструкции разных углей между собой. Т.о. пластическая масса, образующаяся при нагревании смеси углей, представляет собой не механическую смесь пластических масс этих углей, а единую систему, обладающую новыми свойствами.

В реальных процессах коксообразо­вания термической переработке под­вергают угли (и смеси - угольную шихту) в виде зерен. Особенность термической деструкции в зернах за­ключается прежде всего в том, что во­дород, углеводородные газы и другие вещества, составляющие смолистую часть парогазовых продуктов, вследст­вие трудности удаления и из зоны об­разования взаимодействует в угольных зернах с другими продуктами.

Исходя из изложенных общих представлений можно сделать вывод, что на процесс спекания оказы­вают влияние следующие основные технологические факторы: состав угольной смеси (шихт); крупность зе­рен угля, условия нагревания углей и, прежде всего, скорость повышения температуры; уплотнения загрузки уг­ля; введение органических и других добавок.

Под коксуемостью понимают спо­собность углей и их смесей в задан­ных условиях подгонки и коксования давать твердый углеродистый остаток (кокс) необходимой прочности и крупности. На стадии перехода полу­кокса в кокс интенсивно протекают реакции образования полицикличе­ских ароматизированных структур и блоков из них, сопровождающиеся общим уплотнением и усадкой всей массы. С уменьшением скорости на­гревания на этой стадии процесса твердость кокса возрастает. Это свя­зано с увеличением количества про­странственного упорядоченного угле­рода, уменьшением расстояния между слоями углеродных сеток, ростом мо­нослоев, уплотнением структуры. В метаморфическом ряду углей проч­ность пористого тела кокса обычно увеличивается от газовых углей к жирным и далее к коксовым.