Коксування (, , ) — переробка природного палива нагріванням до температури 900–1050 °С без доступу повітря для одержання коксу, коксового газу та деяких побічних продуктів.
Процес коксування Процес коксування складається з трьох стадій: підготовки сировини, власне коксування і переробки коксового газу. Сировиною для коксування служить суміш кам'яного вугілля, що здатна при нагріванні спікатись (тобто розм'якшуватись і злипатись в спільну масу). Таку здатність має коксівне вугілля марок К, ПС, Ж, Г.
Коксування кам'яного вугілля проводять у коксових печах, коксування важких продуктів переробки нафти — в металевих кубах або спеціальних печах. В результаті коксування паливо розкладається з утворенням летких продуктів і твердого залишку — коксу. Основним цільовим продуктом цього процесу є кокс, який використовується головним чином як відновник і паливо у металургійній промисловості.
Коксові батареї складаються з десятків вузьких камер, розташованих паралельно. Процес коксування починається із завантаження камер вугільною шихтою. Коксування звичайно здійснюється з зовнішнім підводом тепла. Під дією тепла вугілля прогрівається, сушиться і при температурі 350–450 оС розм'якшується і перетворюється в напіврідку пластичну масу, одночасно починається виділення летких речовин. При температурі 500–550 °С відбувається інтенсивне виділення смоли і продовжується виділення летких речовин. В результаті розм'якшення і виділення газів вугілля спучується і набирає пористої будови. Поступово в'язка маса густіє, твердіє (спікається) і утворює «коксовий пиріг», який до кінця процесу зменшується в об'ємі і розтріскується на окремі грудки. По мірі збільшення температури коксування зростає об'єм прямого коксового газу, що може бути використаний як газоподібне паливо (його теплота згоряння — 21–23 МДж/м³). При підвищенні кінцевої температури коксування до 1000–1150 °С зростає вихід смоли і сирого бензолу.
В результаті коксування одержують 75–80 % коксу, 10–15% коксового газу, 1 % бензолу, 3 % смол.
Процес коксування триває 13–14 годин, по закінченні його кокс (з теплотою згоряння 29–31 МДж/кг) виштовхують з камери в гасильний вагон і заливають водою (гасять).
Продукти коксування В результаті коксування одержують 75–80 % коксу, 10–15 % коксового газу, 1 % бензолу, 3 % смол.
Кокс — головний продукт коксування Головним споживачем крупних класів коксу є чорна металургія. Крупний кокс (клас +25 мм) використовують також в кольоровій металургії при виплавці міді, свинцю, нікелю, в хімічній промисловості як відновник для отримання сульфіду натрію, цинкових білил, вуглекислого газу, сухого льоду, для випалювання вапняку, як висококалорійне бездимне паливо для комунально-побутових і промислових цілей і ін. Кокс середньої крупності (5-25 мм) застосовується в електротермічному виробництві для одержання феросплавів, карбіду кальцію, цинку, жовтого фосфору і ін., дрібний кокс (-5 мм) використовується як паливо.
Кокс використовується як відновник і паливо в металургійній промисловості, а леткі речовини служать сировиною для виробництва різних хімічних продуктів. Найважливіші властивості коксу — гранулометричний склад і механічна міцність.
Таблиця — Кількість елементів, що містяться в твердому залишку при 500 °С (% до початкового вугілля)
Вид ТГКСНNОСапропеліти54-6121-2717-3217-32Буре вугілля78-8336-39-14-43Молоде кам'яне вугілля75-8235-6068-8510-52
Таблиця — Розподіл елементів (% від змісту їх в шихті) при ВТК
Продукти коксуванняСНNOКокс84,26,613,85,9Смола3,811,86,40,9«Сирий бензол»1,41,8--Пірогенетична вода-12,5-59,2Коксовий газ10,666,372,034,0Аміак-1,010,8-
Таблиця — Вихід фракцій кам'яновугільної смоли (%)
Найменування фракційТемпературні границі, °СВихід фракції, %Легке маслоДо 170–1800,5-1,0Середня фракція170-23010,0-12,0Важка фракція230-2705,0-8,01-а антраценова фракція270-3003,0-5,02-а антраценова фракція300-36016,0-20,0Пек кам'яновугільнийВище 36054,0-65,0
Таблиця — Середній склад сухого зворотного газу
Коксохімічні заводиCO2+H2SCOCmHnO2H2CH4 і гомологиN2,кг/м3QH,МДж/м³УкраїниА2,07,62,31,061,221,74,20,47219,1Б2,16,40,40,250,525,015,00,54315,5РосіїА2,78,12,40,454,425,94,90,50119,1Б3,84,83,80,760,223,13,60,45417,6
Таблиця — Склад коксового газу
КомпонентиКількість, г/м³Прямий газПісля другого рівня охолодженняВодяні пари250-45025-30Пари смоли80-1502-5Ароматичнівуглеводні30-4032-36Аміак8-137-11НафталінДо 102-3Сірководень6-4016-26Піридинові основи0,4-0,60,4-0,6
Таблиця Вимоги до хімічного складу коксу в Німеччині (% на суху масу)
Показник, %ЗначенняЗольністьменше 9,0Вихід летких речовинменше 0,75Вміст сіркименше 0,70Вміст лугів (Na2O + K2O)менше 0,20Вміст хлоруменше 0,05Вміст фосфоруменше 0,03Вміст цинкуменше 0,003
Таблиця . -' Вимоги до фізичних властивостей коксу
CSR*(<10 мм), %>65CRI**, %≤23М40>40 мм,%>55М10>10 мм,%<15Гранулометричний склад***(%) за класами, мм:понад 80 мм≤10%менше 40 мм≤18%понад 20 мм≤3%Таблиця — Вимоги до якості коксу'''
Показники якості коксуСучаснівимогиФактична якість коксуПерспективні вимоги (при витраті коксу <300 кг/т чавуну)$$DeleteCell$$Північно-американськогоІмпортованогоМеханічна міцність %:індекс стабільності (>25 мм) індекс твердості (> 6,4 мм)6068596959-6468>61>70Середня крупність, мм505050>50Вміст класів,%>50 мм>25 мм>12,5 мм4694225-7593221-75933>50>960Вихід летких речовин %0,90,750,8<1,0Вміст %вологизолисіркилугів5,08,50,750,205,08,50,70,185,07,5-10,00,6-0,70,17<5,0<8,5<0,75<0,2CSR, %CRI, %6123612560-6525-19>61<22
Індекс стабільності %Зміни витрати коксу, кг/т чавуну<558,055-624,0>622,0Вміст, % золи10,0сірки*5,0вологи2,5Гаряча міцність CSR % <580,75>581,50
при зміні сірчистості коксу на 0,1 %''
Див. також Коксове число Коксохімія Коксохімічна промисловість Коксування вугілля Напівкоксування Шихта Коксова піч Коксовий газ Вугільна шихта для коксування
Література
В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Основи хімії і фізики горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600. ISBN 978-966-317-024-4