Uhelný koks
Uhelný koks se vyrábí zahřátím mletého uhlí na teploty 1100-1200 stupňů ve vakuu. Tento koks je široce používán jako palivo pro vysoké pece. Kromě mletí se uhlí obohacuje – to umožňuje snížit obsah popela v palivu 2-3krát. K obohacení dochází několika způsoby: „mokrým“ zpracováním pomocí skládacích strojů, v těžkém prostředí a flotací. Po obohacení se vytvoří několik složek:
1) Koncentrát používaný pro koksování. Jeho objem se pohybuje od 66-73%;
2) přechodná nízkouhlíková látka používaná pro energetické potřeby;
3) Hlušina – skládkový odpad.
Kvalitativní vlastnosti koksu přímo závisí na množství těkavých látek, obsahu popela, nebezpečných nečistot a vlhkosti.
Podíl těkavých látek v koksu se obvykle pohybuje od 0,9 do 1,25 %. Překročení normy způsobí výskyt „podkvětových“ částic. Vyznačují se tmavší barvou oproti kvalitnímu koksu a zvýšenou křehkostí. Nízká síla „nedostatečně výkonných“ částic vede k tomu, že se ve vysoké peci rychle rozpadají.
Obsah popela v koksu závisí na obsahu popela v uhelných koncentrátech. Obvykle se pohybuje od 8 do 14 %, někdy 5-6 %. Přítomnost popela negativně ovlivňuje pevnost koksu a také snižuje produktivitu pece a vyžaduje další spotřebu tepla pro tavení.
Mezi škodlivé nečistoty v koksu patří síra a fosfor. Procento síry v koksu také ovlivňuje jeho kvalitu a obvykle se pohybuje v rozmezí 0,5 – 2 %. Síranová a pyritová síra během procesu obohacování téměř úplně zmizí, ale organická síra zůstává nezměněna. Normální obsah fosforu je 0,001 %, někdy až 0,05 %.
Vlhkost koksu velmi ztěžuje jeho zavěšení, ale obvykle nepřesahuje 6 %.
Když mluvíme o fyzikálně-chemických vlastnostech koksu, obvykle zmiňují jeho rychlost hoření, jeho reaktivitu a teplotu vznícení.
Reaktivita neboli redukční schopnost se vyjadřuje rychlostí reakce C+CO2→2CO. Zvýšení reaktivity vede k nadměrné spotřebě koksu a také negativně ovlivňuje dynamiku plynu ve vysoké peci.
Teplota spalování koksu je 600–750 °C.
Do skupiny fyzikálních a mechanických vlastností uhelného koksu patří: mechanická pevnost, složení síta, propustnost pro plyny, tepelná stabilita.
Mechanická pevnost je nejdůležitější vlastností koksu. Čím je menší, tím více drobků se tvoří a tím hůře bude trouba fungovat. Síla potřebná k vyrovnání koksu je 100-150 kg/cm2. Hlavním a nejkomplexnějším způsobem stanovení síly koksu je bubnová zkouška. Pokud naložíte 1 kg koksu do bubnu o průměru 410 m a zajistíte rotaci rychlostí 10 ot/min po dobu 15 minut, pak by podle technických požadavků měla být hmotnost zbytku větší nebo rovna 315 kg . Hmotnost zbytku je přímo úměrná úrovni kvality paliva.
Tepelná stabilita se posuzuje odolností proti mechanickému poškození při zvýšených teplotách.
Granulometrické složení koksu se zjišťuje sítovým rozborem – proséváním na sítech různých velikostí. Data z takové analýzy pomáhají určit velikost koksu a stupeň jeho homogenity. Granulometrické složení koksu je následující:
1) Malé částice do velikosti 15 mm (výtěžnost z volně loženého koksu bude 1-3 %);
2) Koks s velikostí částic 15–25 mm (výtěžek bude 2–5 %);
3) Kusy s velikostí částic 25 mm (poskytují maximální výtěžnost až 92 %).
Plynopropustnost závisí na počtu velkých a malých částic v koksu, jejich vzájemném umístění a poréznosti kusů.
Pórovitost je procento pórů děleno celkovým objemem kusu a obvykle se pohybuje od 49 do 53 %. Vysokohustotní koks se nazývá slévárenský koks a používá se především v kuplových pecích, protože není vhodný pro vysoké pece.
Na vlastnosti koksu má mimo jiné velký vliv původ uhlí používaného pro koksování. Koks z anglického, doněckého nebo slezského uhlí se od sebe bude výrazně lišit.