ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические процессы, происходящие при прокаливании из "Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий" Физико-химические процессы, протекающие при прокаливании, наиболее полно можно показать на таких материалах, как антрациты и нефтяные коксы. Последние следовало бы рассматривать как полукоксы, поскольку температуры, при которых. они получаются, ниже 600° С. Пековые коксы, которые получают при 1000—1100° С, в данном случае не будут показательны. [c.99] Абсолютная величина усадки неодинакова для различных углеродистых материалов и зависит от их природы, состава и микроструктуры, однако наибольшее влияние оказывает содержание летучих веществ. Например, для антрацита, содержащего 4,1 % летучих, объемная усадка составляла 14,4%, а при содержании летучих 7,3% усадка возросла до 19%. Объемная усадка нефтяных коксов колеблется в пределах 20—247о, а для отдельных кусков достигает 30% и зависит от количества содержащихся летучих веществ. Так как температура в коксовальном кубе колеблется от 420 (верхние горизонты) до 550—600° С, поэтому и кокс получается неоднородным по содержанию летучих веществ (колебания от 0,3 до 34%), а следовательно, в столь же больших пределах наблюдаются объемные изменения при прокаливании. [c.100] Усадка антрацитов при прокаливании протекает иначе, чем у нефтяных коксов. Антрациты в плоскости наслоения претерпевают меньшую усадку, чем в направлении, перпендикулярном этой плоскости. Следует обратить внимание на следующий чрезвычайно важный факт. В плоскости наслоения уже при 1200°С усадка прекращается, а при дальнейшем нагревании в этом направлении, перпендикулярном плоскости наслоения, усадка продолжается вплоть до 1500° С. Усадка кокса не имеет каких-либо ориентированных направлений. [c.100] Выделение летучих при росте температур до 700— 750° С протекает в результате прямой дистилляции с частичным пиролизом — содержание водорода в летучих не превышает 40—50%. По мере подъема температуры продукты пиролиза в летучих становятся преобладающими, содержание водорода в них достигает 80—90%, т. е. выделяющиеся летучие вещества почти полностью претерпевают пирогенетическое разложение до элементарного углерода и водорода. Образовавшийся углерод отлагается на поверхности и в порах прокаливаемого материала, повышая механическую прочность. Эти процессы протекают в пределах температур 700—1000° С. При дальнейшем нагревании наблюдается незначительное газовыделение, протекающее путем пиролиза преимущественно в твердой фазе. С переходом в область температур 1200— 1400°С собственно дегазация может считаться практически завершенной. [c.101] В связи с характером газовыделения, определяемым температурными условиями, протекают объемные изменения, вызываемые в основном различными химическими процессами. В пределах температур максимального газовыделения боковые цепи отрываются и одновременно происходит конденсация и полимеризация основных более тяжелых углеводородов с обогащением их углеродом. Эти процессы сопровождаются сближением отдельных структурных элементов материала, что обусловливает усадку. С повышением температуры, как указывалось выше, скорость газовыделения непрерывно уменьшается, но глубина пиролиза непрерывно возрастает, а потому с прежней интенсивностью протекает структурное уплотнение. Только после завершения пиролиза и дегазации материала завершается уплотнение и происходит относительная стабилизация усадки. Это происходит при температуре прокаливания около 1300° С. [c.101] Следовательно, процесс уплотнения структуры углеродистого вещества при прокаливании следует рассматривать как сложный физико-химический процесс, на ранней стадии которого преобладают химические процессы, но по мере повышения температуры роль химических процессов затухает. [c.102] Было бы неправильно сделать вывод, что за пределами температур 1300—1400° С прекращаются физико-химические процессы, а следовательно, уплотнение и изменение объема обрабатываемого углеродистого вещества. При дальнейшем нагревании углеродистых материалов уплотнение их также будет протекать довольно интенсивно. Однако сущность этих процессов уже будет другой. При прокаливании заканчиваются в основном процессы, соответствующие образованию плоских углеродных сеток. При более высоких температурах происходят процессы, приводящие в конечном итоге к трехмерному упорядочению атомов углерода. [c.102] Изменение физико-химических свойств углеродистых материалов в процессе их прокаливания также определяется характером газовыделения и первичной усадкой материалов. Резкое увеличение электропроводности, истинной плотности, механической прочности является результатом весьма интенсивного процесса пиролиза углеводородов, составляющих материал и обусловленного этим процесса уплотнения материалов. При завершении процесса пиролиза и стабилизации усадки стабилизируются также физико-химические свойства материалов. [c.102] Материал к га S , 5S н II S с я tu Удельное электро- сопро- тивление, оммм Чм. [c.103] Вернуться к основной статье