ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рост капелек анизотропной фазы. Текстура кокса из "Кокс" С учетом указанного в СЕРШАР был сконструирован специальный пластометр для точного изучения затвердевания. Он показывает температуры, воспроизводимые с точностью до 3 С и, кроме того, более высокие, чем это возможно в пластометрах Гизелера или Брабендера. [c.110] Этот пластометр состоит из подвижного механизма в форме трезубца, который вращается очень медленно (чтобы не нарушить явлений смешивания углей в пластической фазе). На диаграмме записывается момент сопротивления, который очень мал во время пластической фазы и возрастает все более и более быстро при приближении к затвердеванию, до момента, когда кокс распадается на куски (рис. 28). Именно эта температура является температурой разрушения, которая фиксируется и которую мы обозначаем Можно записать два последовательных затвердевания со смесями двух углей с достаточно различной степенью метаморфизма и с не слишком мелкой гранулометрией. [c.110] Механизм вторичного затвердевания. [c.111] Мы изложили теорию превращения в пластическое состояние с образованием метапласта, который вызывает определенный вид сольволиза больших конденсированных молекул. Так как этот метапласт постепенно превращается в процессе термической деструкции в полукокс и газообразные продукты, то естественно, что пластическое состояние прекращается. [c.111] Почти эквивалентным образом можно сказать, что реакции крекинга замедляются с повышением температуры из-за недостатка водорода и исчезновения самых непрочных связей С—С, в то время как реакции конденсации продолжают развиваться. Таким образом, молекулярная масса быстро возрастает, образуя непрерывную сеть в основном ароматических химических связей. [c.111] Констатируют, что затвердевание почти совпадает для коксующихся углей с исчезновением растворимых компонентов []3], что соответствует этим двум концепциям. [c.111] В случае использования углей с содержанием кислорода более 6%, что соответствует выходу летучих веществ приблизительно 35%, не представляется возможным уточнить, что ведет к образованию неграфитизируемого кокса. Но затвердевание коксующихся углей и высокотемпературного пека (пек ВТ) связано с любопытным и интересным явлением, которое было подробно изучено недавно [13]. [c.111] Почти в момент, когда пластичность проходит через максимум, т. е. при температуре 450° С для коксующегося угля, нагреваемого со скоростью 3° С/мин, в пластической фазе возникает разусредне-ние другой жидкой фазы, нерастворимой в первой (рис. 29). В то время как исходная пластическая фаза была полностью изотропной как большинство жидкостей, новая образующаяся фаза получается анизотропной и обнаруживает все характеристики мезоморфных жидких кристаллов это определяют посредством изучения ее в поляризованном свете. Она возникает в форме сферических капель, которые постепенно растут за счет начальной изотропной фазы и сращиваются при контактах друг с другом. И, наконец, изотропная фаза исчезает и все углеродное вещество переходит постепенно в другую фазу. Затвердевание происходит путем увеличения вязкости анизотропной фазы. [c.111] Этот процесс не возникает, когда реакции конденсации протекают при более низкой температуре в присутствии многочисленных полярных групп, таких как гидроксилы — ОН, так как образующиеся крупные молекулы не являются полностью плоскими. Он может возникнуть только частично, если затвердевание изотропной фазы имеет место до полной кристаллизации. [c.113] Рост капелек анизотропной фазы. [c.113] Это явление разусреднения происходит при увеличении степени метаморфизма с углями, в которых выход летучих веществ составляет приблизительно 35% и содержание кислорода 6%. Затвердевание возникает тогда до того, как шаровидные образования могут вырасти более чем до 1 или 2 мкм. Установлено, что прн продолжении увеличения степени метаморфизма их сращивание проходит все легче и легче и средний размер при затвердевании достигает около 10 мкм при выходе летучих 25% и нескольких десятков микронов — при 20% летучих. Он может достигнуть 1 мм для высокотемпературных пеков и возрастает тем больше, чем больше эти последние освобождаются при предварительной фильтрации от своих нерастворимых компонентов, которые затрудняют сращивание (это имеет место в процессе производства коксов, называемых игольчатыми). Вероятно, что в углях с низкой степенью метаморфизма преждевременно отвердевшие частицы углеродного вещества препятствуют росту капель. [c.113] Это имеет определенное практическое значение с нескольких точек зрения. [c.113] В дальнейшем изложении можно убедиться, что определенные технологические свойства кокса зависят от его графитизации. [c.114] Текстура кокса остается такой, какой она была в момент затвердевания. Каждой капельке анизотропной фазы соответствует в коксе (при любой последующей термической обработке) анизотропный участок , т. е. зона, где существует предпочтительное направление графитных плоскостей, независимое от их направлений в соседних зонах. Это объясняет характерный вид кокса, исследованного в поляризованном свете (см. рис. 27), который точно воспроизводит расположение двух жидких фаз, нерастворимых в момент затвердевания, которое мы только что описали. [c.114] Угли с выходом летучих веществ более 35% и с содержанием кислорода более 6% дают, таким образом, полностью изотропные коксы. С увеличением степени метаморфизма и в начале появления разусреднения на уровне 35% летучих веществ они имеют вид гранул. При выходе летучих веществ 25% эти участки достигают размеров 5—10 мкм и придают коксу вид зернистого гранита. При расширении участков при выходе летучих веществ в угле 20—22% кокс принимает вид волокнистого , а при выходе летучих 18—20% или тогда, когда речь идет о коксе из высокотемпературного пека, в наличии имеются широкие извилистые полосы . Эти волокна и эти полосы воспроизводят ориентацию плоских ароматических молекул в жидком кристалле в момент затвердевания. [c.114] Когда сращивание капелек происходит легко, кокс может проявлять анизотропные макроскопические свойства. Это редко проявляется в случаях производства коксов из каменного угля, но является важным фактором при производстве коксов из пека. Когда анизотропные участки достигают размера 1 мм и больше, то кокс растрескивается на иглы или соломинки, как графит. Если из них производят углероды путем прессования или путем волочения, то иглы или соломинки, а следовательно, и графитовые плоскости будут ориентироваться относительно направления сжатия или вытягивания и будут получены изделия, проявляющие анизотропию общих свойств. [c.114] Например, их расширение и их электропроводность будут различными в зависимости от направления. [c.114] Это желательно в определенных областях применения, но вовсе нежелательно в других. Вот почему стремятся чаще всего получить хорошо графитизованные коксы с большими областями анизотропии (кокс игольчатый) или, напротив, с малыми областями (кокс гильзонит). [c.114] Вернуться к основной статье