Empirical relationships for the determination of yield and true density of chars produced within the temperature range of coal plasticity
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2002;18(2):37–62
 
KEYWORDS
ABSTRACT
The paper presents empirical relationships for the determination of yield and true density of chars produced within the temperature range of coal plasticity. At this stage of carbonisation process, loose coal grains are transformed into agglomerated coke structure. The course of this transformation determines the properties of produced coke. Mass and true density changes of carbonised coal at this stage of carbonisation influence volume changes of solid material and, as a result, the porosity of obtained coal. Therefore the formulae concerning mass and volume changes within the temperature range of coal plasticity constitute an important element of the model of coking process. The first part of the paper contains the formulae referring to the mass and true density changes of mineral matter in carbonised coals. These formulae have been derived on the basis of the model of mineral components behaviour during carbonisation. The next part of the paper presents the formulae concerning the mass changes of organic matter in coal within the temperature range of its plasticity. On deriving the formulae it was assumed that, within the temperature range of plasticity, the organic matter could divided into two types, i.e. the organic matter of raw coal and the organic matter of resulting semi-coke. Moreover, the conversion of coal into semi-coke has been described by means of the \alfap(t) - function. The parameters of this function have been determined on the basis of experimental data. The final part of the paper constains the formulae for calculation of yield and true density of chars produced within the temperature range of coal plasticity. The formulae presented in this paper are based on laboratory research carried out under conditions similar to those in coking chamber (the rate of heating, the composition and pressure of gaseous atmosphere, the bulk density and the size of coal grains). For this reason the presented formulae can be used in the modelling of coking process on commercial scale.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Empiryczne zależności dla prognozowania uzysku i gęstości rzeczywistej karbonizatów powstających w przedziale temperatur uplastycznienia węgla
węgiel, karbonizacja, gęstość rzeczywista
W artykule przedstawiono wzory umożliwiające prognozowanie uzysku i gęstości rzeczywistej karbonizatów węglowych powstających w okresie termicznego uplastycznienia węgla. W tym okresie karbonizacji luźne ziarna węglowe przekształcają się w zwartą strukturę koksu. Zmiany masy i gęstości rzeczywistej węgla w tym okresie mają duże znaczenie praktyczne, gdyż determinują zmiany objętościowe substancji węglowej. Te ostatnie decydują z kolei o porowatości formującej się w tym czasie struktury koksu. Z tego powodu wzory opisujące zmiany masy i gęstości rzeczywistej węgla na tym etapie karbonizacji stanowią ważny element modelu procesu koksowania. W pierwszej części artykułu, opierając się na wcześniej opracowanym modelu zachowania się poszczególnych składników mineralnych podczas koksowania, wyprowadzono i zweryfikowano wzory opisujące zmiany masy i gęstości substancji mineralnej karbonizowanych węgli. W następnym etapie opierając się na wynikach badań laboratoryjnych, wyprowadzono wzory opisujące zmiany masy i gęstości rzeczywistej substancji organicznej karbonizowanych węgli w okresie ich termicznego uplastycznienia. Przy wyprowadzaniu tych wzorów przyjęto, iż w tym okresie karbonizacji substancję organiczną można umownie podzielić na substancję organiczną nie przeobrażonego jeszcze termicznie węgla oraz substancję organiczną powstającego półkoksu. Przebieg procesu przekształcania się wyjściowego węgla w półkoks opisano za pomocą funkcji przemiany \alfap(t), której postać wyznaczono na podstawie wyników eksperymentalnych. W ostatniej części artykułu, opierając się na wcześniej przyjętym założeniu oraz wykorzystując funkcję \alfap(t), wyprowadzono i zweryfikowano wzory opisujące zmiany gęstości rzeczywistej substancji organicznej węgli w okresie ich termicznego uplastycznienia. Prezentowane w tym artykule wzory oparte zostały na wynikach badań laboratoryjnych, które przeprowadzone zostały w warunkach zbliżonych do panujących w komorze koksowniczej (szybkość nagrzewania, ciśnienie i skład atmosfery gazowej, właściwości i uziarnienie węgla). Z tego względu wzory te mogą być wykorzystane przy opracowaniu modelu procesu koksowania w skali przemysłowej.
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953