кокс каменноугольный
кокс каменноу́гольный
статья сверена с оригиналом и вычитана
КОКС КАМЕННОУГОЛЬНЫЙ (нем. Koks, от англ. coke)
твердый пористый продукт серого цвета, получаемый коксованием (см. коксование) каменного угля. Содержит 96–98% C, остальное H, S, N, O. Пористость 49–53%, истинная плотн. 1,80–1,95 г/см3, кажущаяся плотн. ~ 1 г/см3, насыпная масса 400–500 кг/м3, зольность 9–12%, выход летучих веществ 1%. Влажность при тушении водой и инертным газом соотв. 2–4% и не более 0,5%. Предел прочности при сжатии 15–25 МПа, при срезе (характеризует устойчивость к истиранию) 6–12 МПа, теплота сгорания 29–30 МДж/кг.
Выше 900 °C легко восстанавливает CO2 (C + CO2 → 2CO); при 1000 °C скорость процесса (стандартная реакционная способность кокса) в расчете на 1 г кокса 0,1–0,2 мл CO2 за 1 с, энергия активации 140–200 кДж/моль. Скорость взаимодействия с O2 (C + O2 → CO2), или горючесть кокса, значительно выше, чем с CO2, и составляет при 500 °C ок. 0,1 мл O2 за 1 с, энергия активации 100–140 кДж/моль.
Физико-химические свойства К. к. определяются его структурой, приближающейся к гексагон. слоистой структуре графита. Структура кокса характеризуется неполной упорядоченностью: отдельные фрагменты (слои), связанные ван-дер-ваальсовыми силами, статистически занимают неск. возможных положений (напр., накладываются один на другой). Наряду с атомами углерода в пространств. решетке кокса, особенно в ее периферийной части, могут располагаться гетероатомы (S, N, O).
Строение и свойства К. к. зависят от состава угольной шихты, конечной температуры и скорости нагрева коксуемой массы. С увеличением содержания в шихте газовых и др. углей, характеризующихся малой степенью метаморфизма, понижением конечной температуры коксования и уменьшением выдержки при этой температуре, реакционная способность и горючесть получаемого К. к. возрастают. При увеличении содержания газовых углей в шихте прочность и средняя крупность кусков кокса уменьшаются, а пористость его возрастает. Повышение конечной температуры коксования способствует увеличению прочности К. к., особенно к истиранию. При удлинении периода коксования и снижении скорости нагрева коксуемой массы средняя крупность кусков К. к. увеличивается.
К. к. применяют для выплавки чугуна (доменный кокс) как высококачественное бездымное топливо, восстановитель железной руды, разрыхлитель шихтовых материалов. К. к. используют также как ваграночное топливо в литейном производстве (литейный кокс), для бытовых целей (бытовой кокс), в хим. и ферросплавной отраслях промышленности (спец. виды кокса). Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25–40 мм при ограниченном содержании кусков менее 25 мм (не более 3%) и более 80 мм. Литейный кокс по размерам кусков крупнее доменного; наиб. пригоден продукт, в котором отсутствуют куски менее 60–80 мм. Главное отличие литейного кокса от доменного — малое содержание S, которое не должно превышать 1% (в доменном коксе до 2%). В промышленности ферросплавов используют мелкий кокс (напр., фракцию 10–25 мм), при этом в отличие от доменного и литейного производств предпочитают применять продукт с большой реакционной способностью. Требования по прочности к бытовому коксу менее жесткие, чем к доменному и литейному. Во всех производствах лучшее сырье — наиб. прочный малозольный и малосернистый кокс, содержащий небольшое количество мелких фракций. Мировое производство К. к. ~ 400 млн. т/год, причем СССР занимает 1-е место в мире.
Лит.: Луазон Р., Фош П., Буайе А., Кокс, пер. с франц., М., 1975; Скляр М. Г., Интенсификация коксования и качество кокса, М., 1976.
М. Г. Скляр
