О производстве литья

Твердое топливо может быть естественным и искусственным.  К естественным видам твердых топлив относят  бурые угли, каменные угли и антрациты.

Изображения взяты из открытого источника яндекс. картинки

   Бурые угли по происхождению занимают  промежуточное положение между торфом и каменным углем. Бурые угли отличаются  от  каменных меньшим содержанием углерода и большим  содержанием кислорода, обладают высокой зольностью. Их широко используют и как местное топливо, и как  сырье для химической промышленности.

Каменные угли и антрациты характеризуются высоким содержанием углерода. По составу, выходу и характеру кокса они весьма разнообразны. Угли подразделяют  на классы в зависимости от их возраста. Так, угли Донецкого бассейна подразделяют  на длиннопламенные, газовые, паровично-жирные,  коксовые,  паровично-спекающиеся и тощие ( см. таблицу).

   Тощие угли занимают промежуточное положение между каменными углями и антрацитами. Начиная с длиннопламенных, в углях наблюдается повышенном содержание углерода и понижение содержания кислорода и водорода, постепенное уменьшение  выхода летучих, а также повышение прочности и плотности кокса.

Максимальную прочность и плотность имеет кокс, полученный из коксовых и паровично-спекающихся углей.  Из тощих углей получают порошкообразный или слабоспекающийся кокс.

Теплота сгорания каменных углей в пересчете на рабочую массу повышается (начиная с длиннопламенных) от 22 000 до 29 700 кДж/кг. Антрациты по сравнению  с каменными углями содержат наибольшее количество углерода, по возрасту они  наиболее старые.

Антрациты  отличаются от каменных углей большей  плотностью, малой гигроскопичностью и высокой стойкостью к окислению. При сухой перегонке они  выделяют очень небольшое количество летучих с остатком в виде неспекающегося кокса.

Каменные угли и антрациты применяют  для отопления котельных и в качестве сырья для производства генераторного газа. Смеси коксующихся и некоксующихся  углей используют  для получения кокса.

К искусственным  твердым  топливам относят кокс – продукт сухой перегонки при температуре 900 – 1000 ᴼ С  коксующихся каменных углей в коксовых печах.

Кокс обладает высокой механической прочностью и  способностью противостоять истиранию, которое он испытывает в доменных печах и вагранках.

Кокс получают в кусках, поверхность  которых  светло- или темно – серого цвета.

Изображение из открытого источника яндекс. картинки

   Различают кокс металлургический (доменный)  с пористостью 45-50% и литейный (для плавки в вагранках) с пористостью 40%. В зависимости от массовой доли общей серы литейный кокс делят на марки:КЛ-1,КЛ-2 и КЛ-3, и от размера кусков на классы: 80 мм и более, 60 мм и более, 40 мм.

По химическим и физическим показателям кокс всех классов  крупности должен  соответствовать нормам, определенным в таблице.

   Для всех марок кокса массовая доля общей влаги должна  быть не более 5%, выход летучих веществ не более 1,2% и  массовая доля кусков размером менее нижнего  предела не более 14%.

Показатель прочности М₄₀  кокса характеризуют  дробностью кокса, а М₁₀ – его истираемость.

Испытание кокса на прочность проводят согласно ГОСТ в стальном барабане диаметром и длиной 1000 ± 5 мм(размеры внутренние),  боковая поверхность которого представляет собой ряд щелей  определенного размера.

Пробу кокса 50 кг  загружают в барабан. После 100 оборотов ( 4 мин) кокс подвергают  ситовому анализу. Рассев производят на грохоте, оборудованном ситами с  отверстиями 40 и 10 мм.

Показатели прочности кокса М₄₀ и М₁₀, %,

М₄₀ = m₁ ˑ 100 m  и М₁₀ = m₂ ˑ100/m,

Где, m – масса пробы, загруженной в барабан, кг; m₁ – масса кокса,  оставшегося на сите с отверстиями диаметром 40 мм, кг; m₂ – масса кокса, прошедшего через  сито с отверстиями диаметром 10 мм, кг.

Одной из основных характеристик кокса является зависящая от пористости  реакционная способность, по которой можно судить о способности кокса  восстанавливать СО₂:

С + СО₂ = 2СО-Q.

Металлургический кокс – не только топливо, но и  восстановитель, поэтому он должен иметь  значительную реакционную способность. Литейный кокс служит в основном только источником теплоты (плавка в вагранке), следовательно, его  реакционная способность должна быть ниже реакционной способности  металлургического кокса.

При коксовании получают следующие побочные продукты:  коксовый газ, каменноугольную смолу,  аммиак и другие вещества, применяемые в различных отраслях народного хозяйства.

Используемая литература:

«Печи и сушила Литейного производства» Г.П. Долотов, Е.А. Кондаков.