Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Соколов А.Н. "Альтернатива. Непостроенные корабли Российского императорского флота" (Военное дело)
Теоретические основы технологии горючих ископаемых - Глушенко И.М.
Глушенко И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых: Учебник для вузов — M.: Металлургия, 1990. — 296 c.
Скачать (прямая ссылка): glushenko.djvu
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 127 >> Следующая


О спекаемости углей можно судить по прочности продукта отверждении пластической массы — углеродистого остатка, образующегося в области температур 480-550°С, называемого полукоксом. Считается, что, чем прочней образовавшийся полукокс, тем выше спекаемость углей.

В качестве прочностных характеристик для полукокса можно принять прочность его пористого тела (см, § 41).

Механизм процесса спекания

Современные теоретические представления о механизме спекания прошли длительную эволюцию. Одна из наиболее ранних гипотез о процессе спекания углей базируется на предположении о наличии ? углях спекающего начала, роль которого играют битумы. В 20-х года)

нашего века появилась гипотеза цементации известного английского ученого Р.Мотта. В 30-х годах нашла распространение гипотеза полного плавления Г.Л.Стадникова, согласно которой механизм спекания осуществляется по схеме ступенчатого плавления и диспергирования одних составных частей углей в других.

Современная теория спекания углей берет свое начало из работ выдающегося углехимика Л. М. Ca пожни ко ва, который один из первых разработал метод количественного определения способности углей образовывать пластическое состояние с помощью пластометрического аппарата. Значительный вклад внесли в разработку теории спекания углей советские ученые Л.Л.Нестеренко, С.Г.Аронов, Н.С.Грязнов, В.М.Гофтман, Е.М.Тайц, М.Г.Скляр, Ю.В.Бирюков и др.

По современным представлениям, при спекании углей протекает комплекс химических реакций и физико-химических процессов как в отдельно взятом угольном зерне, так и по поверхности их соприкосновения. Процесс термической деструкции высокомолекулярных веществ отдельных угольных частичек и взаимодействие непрерывно изменяющихся фаз носят химический характер. В то же время наличие фаз различного агрегатного состояния, ограниченных поверхностью раздела, предопределяет протекание физических и коллоидно-химических процессов. Результатом названных процессов является образование пластической массы.

Пластическая масса углей является динамической системой, в которой протекают такие противоположные процессы, как образование жидких веществ, их распад и соединение с образованием твердой фазы, поэтому наступает мо*мент, когда происходят отверждение пластической массы и образование полукокса. Твердая фаза зарождается или на поверхности частичек, или непосредственно в жидкой фазе в результате случайного флуктуационного соединения многих молекул при их тепловом движении. Отверждение пластической угольной массы является результатом протекания реакций синтеза твердого вещества из продуктов деструкции, которые содержат свободные макрорадикалы.

По Н.С.Грязнову, скорость образования зародышей твердой фазы К определяется следующим уравнением:

где С — коэффициент пропорциональности; D — коэффициент диффузии; AG — изменение изобарного потенциала системы; К — константа Больцмана; T — температура; е — основание натуральных логарифмов. Из этого уравнения следует, что скорость образования зародышей твердой фазы пропорциональна скорости диффузии, которая в свою очередь обратно пропорциональна вязкости среды, т.е. пластической массе г). Согласно уравнению.

К =

CD ехр(-AGIkT),

(49)

(Я77ЛЛ (1/бягт?),

(50)

где R — универсальная газовая постоянная; T — абсолютная температура; N - число Авогадро; г - размер диффундирующих частичек. Из него следует, что скорость образования центров твердой фазы, а следовательно, и скорость отверждения пластической массы будет тем больше, чем меньше ее вязкость. Это накладывает отпечаток и на поведение углеродистого вещества при дальнейших процессах термической обработки: возрастает степень ориентации углеродных ароматических слоев, рост углеродных блоков.

Механизм спекания рассматривается состоящим из: 1) создания исходного пластического контакта и уплотнения полидисперсной среды за счет переноса вещества; 2) развития газового давления и пиролиза парогазовых продуктов; 3) сополиконденсации продуктов деструкции. Таким образом, спекание представляет собой комплекс одновременно и последовательно протекающих физических и химических процессов.

Первая стадия заключается в самопроизвольном стремлении к выравниванию равномерности свойств, т.е. созданию изотропности веществ, движущей силой чего является стремление свободной энергии к минимуму. Для хорошо спекающихся углей в результате этого процесса границы между зернами практически исчезают. Для смеси разных углей в силу незначительной скорости диффузии и короткого времени пребывания в пластическом состоянии средний сдвиг молекул жидкой части составляет для жирною угля 1,29- Ю-4 и газового 1,44- 10~5 см. Поэтому спекание осуществляется по поверхности и даже у остатков сильно текучих углей наблюдается граница первоначального контакта.

Формирование зоны свободного контакта между пластифицированными угольными частичками осуществляется за счет действия сил поверхностного натяжения. Установлено, что квадрат радиуса площади контакта г2, т.е. величина, связанная с самой площадью, прямо пропорциональна времени контакта т, поверхностному натяжению а, текучести материала 1/т) и размеру зерен R: г1 = AR0TOIт\. Оптимальные размеры зерен угля г?опт определяются отношением поверхностного натяжения о и предельным напряжением сдвига: г?отп = о/в. Из этого уравнения следует, что чем больше напряжение сдвига пластической массы, тем меньше должны быть угольные частички для создания наилучших условий пластического контакта.
Предыдущая << 1 .. 64 65 66 67 68 69 < 70 > 71 72 73 74 75 76 .. 127 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.