КОКС И КОКСОВАНИЕ

Кокс — серое, чуть серебристое, пористое и очень твердое вещество, более чем на 96% состоящее из углерода и получаемое при нагревании различных топлив без доступа воздуха до 950—1050° С. Процесс получения кокса в результате переработки природных топлив называется коксованием.

Кокс применяют для изготовления электродов, для фильтрования жидкостей и, самое главное, для восстановления железа из железных руд и концентратов в доменном процессе выплавки чугуна. В доменной печи кокс сгорает и образуется оксид углерода (IV):

C+O2=CO2 + Q,

который взаимодействует с раскаленным коксом с образованием оксида углерода (II):

C + CO2 ↔ 2CO — Q

Оксид углерода (II) и является восстановителем железа, причем сначала из оксида железа (III) образуется оксид железа (II, III), затем оксид железа (II) и, наконец, железо:

3Fe2O3 + CO2 ↔ 2Fe3O4 + СO2 + Q

Fe3O4 + CO ↔ 3Fe + СO2 — Q

FeO + CO ↔ Fe +CO2 + Q

В результате доменного процесса получают жидкий чугун — сплав железа с примесями, содержащимися в железной руде и каменноугольном коксе,— углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и серой (см. Чугун).

Коксование возникло в XVIII в., когда истребление лесов для получения древесного угля, использовавшегося при выплавке железа, стало угрожающим и потребовалось заменить этот уголь другим топливом. В 1735 г. в Англии была проведена первая доменная плавка на коксе.

В наше время 10% добываемого в мире каменного угля превращают в кокс. Коксование проводят в камерах коксовой печи, обогреваемых снаружи горящим газом. При повышении температуры в каменном угле происходят разнообразные процессы. При 250° С из него испаряется влага, выделяются СО и СО2; при 350° С уголь размягчается, переходит в тестообразное, пластическое состояние, из него выделяются углеводороды — газообразные и

низкокипящие, а также азотистые и фосфористые соединения. Тяжелые углистые остатки спекаются при 500° С, давая полукокс. А при 700° С и выше полукокс теряет остаточные летучие вещества, главным образом водород, и превращается в кокс.

Все летучие продукты поступают в газосборник, а оставшийся раскаленный кокс выталкивают в так называемый тушильный вагон, где его охлаждают (тушат) водой или инертным газом. Летучие вещества при конденсации образуют аммиачную воду и смолу. Часть неконденсирующегося газа используют для нагрева угля в камерах печи; остаток газа, аммиачная вода и смола идут на переработку. Из них получают разнообразные неорганические и органические (главным образом, ароматические) соединения. Из 1 т каменного угля получают примерно 800 кг кокса, 150 кг газа и 50 кг прочих продуктов.

/* Юнциклопедия_контекст */