Химические свойства выпускаемого кокса в большей степени соответствуют предъявляемым требованиям. К ним относят содержание золы, серы, летучих веществ, влаги, фосфора. Доменный кокс должен содержать максимальное количество твердого нелетучего углерода, поскольку, несмотря на широкое использование газообразного и других видов топлива в доменном процессе, он остается главным источником тепловой и восстановительной энергии. Наличие минеральных примесей снижает содержание углерода, способствует ослаблению структуры кокса вследствие его неоднородности. Увеличение содержания минеральных примесей приводит к перерасходу кокса. Считается удовлетворительным для современных доменных печей кокс с содержанием золы не более 9% и нелетучего углерода не менее 87%.
Значительное влияние на работу доменной печи и получение высококачественного чугуна имеет содержание серы в шихтовых материалах. В процессе доменной плавки сера распределяется между чугуном, шлаком, газом, пылью, причем с газом и пылью уносится лишь от 20 до 30% серы, а большая часть остается в печи. Сера кокса при сгорании вступает в реакцию с железом, образуя сульфид железа (II), хорошо растворимый в расплавленном металле. Поэтому повышение серы в коксе снижает производительность доменной печи, так как необходимо дополнительно вводить известь и марганец» сульфиды которых хорошо растворяются в шлаке. Кроме того, увеличиваются расходы на внедоменное обессеривание.
Снижение содержания серы в коксе позволяет более рационально использовать его в доменной печи, а уменьшение подачи серы на I кг - сэкономить 17-20 кг кокса.
В настоящее время содержание серы в металлургическом коксе углей Донбасса составляет 1.7-1,8%, а на заводах, использующих угли восточных бассейнов - 0,5-0,6%.
Важной характеристикой кокса является его влажность. Резкие колебания влажности влияют на технологический режим работы доменной печи. Повышение содержания влаги может привести к «похолоданию» печи, в результате чего нарушается ее нормальный ход. Наоборот, резкое снижение влажности может вызвать перегрев доменной печи, что также влечет за собой нарушение ее технологического режима.
К показателям готовности кокса относится наличие в нем летучих веществ. При содержании летучих веществ менее 1% кокс пригоден для дальнейшего использования.
Нежелательной примесью в чугуне является фосфор. Из кокса фосфор полностью переходит в металл и делает его хладноломким и хрупким при ударах. Содержание его в коксе не должно превышать 0,015%.
Среди физико-химических показателей качества доменного кокса большое внимание уделяется его реакционной способности. Реакционная способность кокса должна быть такой, чтобы в шахте доменной печи С02 не взаимодействовал с водой, поскольку это ведет к увеличению расхода кокса. В то же время скорость горения кокса в фурменной зоне настолько высока, что здесь реакционная способность его существенного значения не имеет. Поэтому важно, чтобы кокс был достаточно инертен во время движения по шахте печи и не разрушался.
В последнее время большинство исследователей высказывают мнение о целесообразности снижения реакционной способности кокса. Основными доводами в пользу этого мнения являются следующие: чем ниже реакционная способность кокса, тем медленнее идет его реакция с воздушным дутьем в области фурм, что обеспечивает более равномерный сход шихты; повышенная способность приводит к увеличению потерь углерода с доменным газом в виде СО; более низкая температура реакции С02 с углеродом при повышенной реакционной способности кокса приводит к тому, что поверхность кокса разрыхляется на более высоких горизонтах; при этом возрастает истираемость кокса и количество коксовой мелочи в шлаке.
По ситовому составу (для целей металлургии) необходимо, чтобы классы крупности кокса более 40 и более 25 мм не содержали крупных кусков размером более 80 мм. В зависимости от технологии коксового производства на большинстве заводов допускается содержание крупных классов указанного размера в среднем 9 и 8%, соответственно. Поэтому и цена кокса зависит от величины этих показателей.
По показателям прочности кокс должен характеризоваться величиной М25 не менее 82% (для кокса крупностью 25-40 мм не менее 78%), а по величине М10 - для первых двух классов - не более 9%, для остальных - 8%. Предельная зольность кокса более 25 и 25-40 мм - 10,5%, сернистость 2 и влажность 5% (за исключением последнего класса, влажность которого допускается до 10%). На ход доменных процессов влияют не только значения показателей качества кокса, но и их равномерность в течение определенного периода времени. [3]
Литература
1. Справочник коксохимика Т. 2. - М.: Металлургия, 1964. - 492 с.
2. Нестеренко Л.Г., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Геология. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. - 359 с.
. Гущенко И.М. Химическая технология горючих ископаемых. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1985. - 447 с.