Определение спекаемости

Одним из наиболее важных направлением использования каменного угля является его переработка в металлургический кокс - твердый продукт высокотемпературного (>900 °C) разложения каменного угля без доступа воздуха, обладающий определенными свойствами. Далеко не все угли способны спекаться, т.е. переходить при нагревании без доступа воздуха в пластическое состояние с последующим образованием связанного нелетучего остатка. Если этот спекшийся остаток отвечает требованиям, предъявляемым к металлургическому коксу, то говорят о коксуемости угля. Таким образом, коксуемость есть спекаемость, но первое понятие более узкое. Спекаются угли марок Г, Ж, К, ОС, но металлургический кокс можно получить только из углей марки К или из смеси углей, которая по свойствам приближается к ним. Такая смесь называется шихтой. Для оценки спекаемости применяют много методов, основанных на различных принципах. Их можно разделить на три основные группы:

1) основанные на характеристике нелетучего остатка после термического разложения углей;

2) основанные на способности углей спекать инертные примеси;

3) характеризующие пластичность размягченной угольной массы.

Примером метода, относящегося к первой группе, является определение типов кокса по Грей-Кингу. Оно проводится путем коксования образца угля в стандартных условиях и сравнения внешнего вида получившегося нелетучего остатка с эталонными образцами. Ко второй группе причисляется установление индекса Рога. Испытуемый образец спекают в стандартных условиях с инертной добавкой (антрацит) и проверяют прочность на истирание получившегося твердого тела в барабане Рога. Отношение разрушившейся и неразрушившейся части образца характеризуют индексом Рога.

В нашей стране в качестве стандартного метода определения спекающей способности принят пластометрический метод Сапожникова-Базилевич. Принято считать, что чем больше толщина пластического слоя, тем больше спекающая способность данного угля. Этот метод, относящийся к третьей группе, позволяет оценить не только спекаемость данного угля, но и подобрать шихту для коксования. Это возможно потому, что толщина пластического слоя шихты - величина, близкая к аддитивной, и приближенно выражается следующей формулой:

где:

y - толщина пластического слоя шихты, мм;

y_i - толщина пластического слоя каждого компонента, мм;

a_i - содержание компонента в шихте, мас.%;

n - число компонентов.

Анализ спекающей способности проводится в пластометрическом аппарате Сапожникова, позволяющем оценить не только величину y, но и усадку шихты x, выражающуюся тоже в миллиметрах и характеризующую изменение объема шихты до и после коксования. Экспериментально показано, что толщина пластического слоя и, соответственно, спекающая способность углей проходит через максимум с ростом степени углефикации. Показатели спекаемости и коксуемости зависят от петрографического состава и метаморфизма углей.

Каждый из приведенных методов дает более или менее надежные результаты только для определенных технологических групп углей, а потому находит ограниченное применение. Надежность определения спекаемости данного угля можно повысить, используя параллельно несколько методов при исследовании одного образца.