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.