Основы технологии

Поведение каменных и бурых углей при нагревании принципиально различно. Каменные угли средней степени углефикации имеют температуру размягчения 350 - 450⁰ С. При нагревании этих углей различают три температурных зоны:

1) зона от начала нагревания до начала размягчения угля при 350⁰ С;

2) пластическая зона от начала размягчения угля до его затвердевания при»450⁰ С;

3) зона последующего выделения летучих от начала затвердевания угля до полного выделения летучих и образования спеченного кокса - выше 450⁰ С.

При нагревании угля сначала из него испаряется влага, а в дальнейшем образуется газ. Уголь начинает разлагаться, образующиеся при этом жидкие продукты (“первичный битум”) отделяют от твердого остатка - полукокса. “Первичный битум” испаряется и одновременно частично разлагается. Полукокс подвергают коксованию, в процессе которого выделяют газообразные продукты. Структура полукокса по сравнению с исходным углем полностью изменена. Эти изменения в зависимости от типа угля приводят к различным коксам. Выделение газа обусловливает усадку кокса, а при достаточно большой величине кусков - и образование трещин в коксе.

Вследствие пластичности угольного вещества и разложения первичного битума в зависимости от условий коксования образуется пористый, стекловидный, пенистый или только спеченный кокс. Из жирного каменного угля образуется очень пенистый, легко разрушаемый коксообразный продукт в том случае, когда во время нагревания уголь имел возможность свободно расширяться. Если такой возможности нет (как в коксовой печи), образуется твердый плотный кокс с мелкопористой структурой (пористость 40 - 60%).

Бурые угли ведут себя иначе, так как при нагревании их угольное вещество не размягчается. В этом случае происходит лишь выделение летучих веществ, которые частично разлагаются. В остатке образуется более или менее монолитный кокс, претерпевший сильную усадку. При полукоксовании бурого угля тоже различаются три температурных зоны:

1) зона предварительного нагревания (до 100⁰ С);

2) зона сушки (100 - 125⁰ C);

3) зона полукоксования (225 - 500⁰ С).

Во время предварительного нагревания уголь расширяется, причем слишком быстрое нагревание может привести к разрыхлению кокса или даже к разрушению его структуры. В процессе сушки при одновременной усадке выделяется вода. Выше 225⁰ С отгоняются продукты полукоксования (смола, масло, вода и газ) и происходит дальнейшая усадка. Выше 500⁰ С заканчивается образование полукокса.

Бурые угли по внешним признакам разделяют на мягкие (землистые и сланцевые) и твердые (гладкие и блестящие). По возможности получения химического сырья различают пригодные и не пригодные к полукоксованию бурые угли. Естественно, резкую границу здесь провести нельзя. Следует исходить из того, что бурые угли с выходом смолы по Фишеру до 16% (в расчете на подсушенный уголь, с влажностью до 13%) считают пригодными для полукоксования, а угли с выходом смолы только 6% для этой цели непригодны.

Для бурых углей, как и для каменных, имеется международная классификация. Соответственно основному использованию (сжигание или полукоксование) подразделение ведут по выходу смолы и по общей влажности свежедобытого угля. Граница между каменными и бурыми углями в рамках международной классификации определяется теплотой сгорания 5700±60 ккал/кг (23940±252 кДж/кг в расчете на ОМУ).