Pagina documente » Politehnica » Metode de determinare a proprietatilor fizico chimice ale cocsului metalurgic

Despre lucrare

lucrare-licenta-metode-de-determinare-a-proprietatilor-fizico-chimice-ale-cocsului-metalurgic
Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.
lucrare-licenta-metode-de-determinare-a-proprietatilor-fizico-chimice-ale-cocsului-metalurgic


Cuprins

Cuprins
I. CONSIDERATII GENERALE
I.1. Cocsul metalurgic - principalul combustibil utilizat la elaborarea fontei
I.2. Obtinerea cocsului metalurgic
II. METODE DE DETERMINARE A PROPRIETATILOR FIZICO- CHIMICE ALE COCSULUI METALURGIC
II.1. Calitatea cocsului metalurgic
II.2. Studiul caracteristicilor ce determina calitatea cocsului metalurgic
II.3. Metode de determinare a caracteristicilor de calitate ale cocsului metalurgic
II. 3.1. Analiza tehnica
II. 3.2. Proprietati fizico-chimice
II. 3.3. Proprietati fizice - mecanice
II. 4. Lucrari de laborator pentru determinarea reactivitatii si rezistentei mecanice
II.4.1. Determinarea reactivitatii cocsurilor utilizate la furnale
II.4.2. Determinarea rezistentei mecanice a cocsurilor
III. STADIUL ACTUAL AL CERCETARILOR ASUPRA PROPRIETATILOR FIZICO-CHIMICE ALE COCSULUI METALURGIC
III. 1. Aspecte ale cercetarii proprietatilor fizico-chimice
III. 2. Studii asupra proprietatilor termochimice
III. 3. Analize structurale ale cocsului metalurgic
III. 4. Tendinte actuale in caracterizarea comportarii cocsului in furnal
IV. INFLUENTA CALITATII COCSULUI METALURGIC ASUPRA PROCESELOR DE ELABORARE A FONTEI
IV. 1. Conditii de calitate impuse cocsului metalurgic
IV. 2. Cercetari experimentale rominesti privind influenta calitatii cocsului asupra principalilor indicatori la elaborarea fontei
V. ANALIZA POSIBILITATILOR DE UTILIZARE A COCSULUI BRICHETE LA FURNALE
V. 1. Generalitati despre cocsul brichete
V. 2. Procedee de obtinere a cocsului brichete
V. 3. Cercetari experimentale asupra caracteristicilor cocsului brichete in comparatie cu cocsurile clasice
V. 4. Concluzii rezultate in urma utilizarii cocsului brichete pe plan mondial

EXTRAS DIN DOCUMENT

?

I. CONSIDERATII GENERALE

I.1. Cocsul metalurgic - principalul combustibil utilizat la elaborarea fontei

Procesele tehnologice ale metalurgiei feroase, in general, sunt dependente de sursele de energie termica, care creeaza conditiile de desfasurare a reactiilor sau proceselor fizico-chimice ale fabricarii si prelucrarii metalelor.

Dintre combustibilii solizi, cocsul metalurgic este cel mai utilizat la producerea fontei in furnal.Alaturi de minereurile de fier, minereurile de mangan si fondanti, constituie baza de materii prime si materiale pentru elaborarea fontei de prima fuziune.

În procesele care au loc in furnal, rolul cocsului metalurgic este de o complexitate deosebita. Astfel, cocsul dezvolta peste 60 % din cantitatea de caldura consumata in furnal necesara obtinerii unei temperaturi de 20000C care asigura incalzirea corespunzatoare a creuzetului si furnizeaza carbonul necesar proceselor de reducere directa si de carburare.

Cocsul influenteaza marimea zonelor de ardere-gazeificare din fata gurilor de vant, cu efecte asupra incarcaturii si circulatiei gazelor. El asigura stabilitatea coloanei de incarcatura din furnal si permeabilitatea acesteia la trecerea gazelor, aceste procese fiind mai dificile in zona inferioara ( pantece - etalaj - creuzet ) unde minereurile sunt topite

În general, la elaborarea fontei in furnal, cocsul trebuie sa indeplineasca urmatoarele functii :

- combustibil : arderea acestuia trebuie sa asigure caldura necesara desfasurarii proceselor din furnal ( reducerea minereurilor, disocierea carbonatilor, sulfurilor, apei, formarea fontei si zgurei, acoperirea pierderilor de caldura, etc. )

- agent reducator : cocsul participa direct ( prin continutul sau de carbon ) si indirect ( prin CO obtinut din arderea C din cocs, in zona gurilor de vant ) la reducerea oxizilor de Fe, Mn, Si, P, etc. din minereuri.

- agent de carburare : furnizeaza carbonul necesar alierii fierului si transformarii acestuia in fonta;

- agent de afanare : asigura permeabilitatea incarcaturii la trecerea gazelor ( ocupa peste 50 % din volumul furnalului );

- sustinere a coloanei de materiale din furnal fiind singurul material in stare solida, in dreptul gurilor de vant ( cocsul nu se topeste ci arde si se gazifica ).

Pentru a corespunde cerintelor proceselor din furnal si a favoriza obtinerea unor indicatori ridicati de productivitate si functionare precum si consumuri specifice cat mai reduse, cocsul trebuie sa indeplineasca o serie de conditii de calitate care vor fi prezentate detaliat in capitolele urmatoare .

Pentru reducerea consumului de cocs de furnal, se mai utilizeaza si alti combustibili, cum sunt : mangalul ( la cuptoarele mici ), gazul metan, pacura, etc.

Desi combustibilii naturali - petrolul si in mod deosebit gazele naturale - au calitati superioare, utilizarea lor in metalurgia extractiva este limitata, datorita rezervelor mai scazute decat cele de carbuni.

I.2. Obtinerea cocsului metalurgic

Cocsul metalurgic este un combustibil artificial cu continut ridicat de carbon, obtinut in urma procesului de pirogenare a huilelor cocsificabile ( huile grase ). Aceste huile reprezinta o proportie mica din resursele mondiale de carbune si au caracteristici corespunzatoare unui anumit stadiu de imbatranire si carbonizare a zacamantului.

Huila cocsificabila, macinata la granulatia optima, este incarcata in cuptoarele de cocsificare din zidarie refractara ( reunite in baterii de cuptoare ), incalzita la temperaturi de 1000 ... 11000C in camerele de cocsificare propriu-zise si de 1350 ... 13800C in camerele de incalzire. Sub influenta temperaturii si in absenta aerului are loc uscarea, degajarea produselor volatile si a unor produse mai grele.

Gazele degajate in aceasta stare plastica confera viitorului cocs porozitatea si, in parte, insusirile mecanice.

Masa incalzita in continuare se intareste datorita regruparilor ce au loc in structura macromoleculelor carbunelui, ca urmare a proceselor de cracare termica, astfel incat, dupa degajarea unor produsi de piroliza, in special metan si hidrogen, in cuptor ramane un reziduu solid, negru-argintiu, cu un continut ridicat de carbon si o rezistenta mecanica buna : cocsul metalurgic.

Cocsul descarcat din cuptor este racit cu apa, dupa care, in urma separarii cocsului marunt, este livrat consumatorului principal: furnalul. Granulatia acestuia este de peste 25 mm sau in clase restranse de 30 ... 40 mm si 40 ...70 mm.

Dintr-o tona de carbune se pot obtine aproximativ 0,6 ... 0,8 tone de cocs.

Mai complicat este procesul tehnologic de fabricare a cocsului metalurgic atunci cand nu exista o baza de materii prime adecvata. În aceste conditii se cauta solutii pentru incarcarea unor sarje formate dintr-un component de baza, bine cocsificabil, impreuna cu huile mai tinere si alti componenti degresanti, prin pregatirea speciala a acestor componente.

II. METODE DE DETERMINARE A PROPRIET?TILOR FIZICO-CHIMICE ALE COCSULUI METALURGIC

II.1. Calitatea cocsului metalurgic

În viata cocsului se pot distinge mai multe etape.

De la formarea sa in bateria de cocsificare pana la incarcarea in furnal, cocsul este supus la o succesiune de eforturi impuse de cadere si frecare a bucatilor intre ele sau cu suprafetele de contact. Astfel, scoaterea din cuptor, incarcarea, transportul si descarcarea din vagoane, incarcarea in bene si deversarea in furnal modifica starea granulametrica a cocsului. Pentru a rezista la astfel de actiuni, el trebuie sa prezinte o serie de proprietati care sa-i confere stabilitate dupa cocsificare.

Asadar, notiunea de calitate cuprinde un ansamblu de caracteristici ( insusiri ) care se refera exclusiv la o anumita utilizare a cocsului.

Un cocs de calitate superioara pentru furnal nu este corespunzator pentru turnatorie, la fel cum un cocs pentru turnatorie nu poate fi utilizat la fabricarea anozilor necesari obtinerii aluminiului..

De la aprecierea organoleptica - culoare, marimea si aspectul granulelor si uneori mirosul cocsului - pana la modul in care astazi este definita calitatea, se constata diferentieri semnificative. În prezent notiunea de calitate a cocsului cuprinde urmatoarele grupe de caracteristici : chimice, fizico-chimice, fizice si fizico-mecanice. Fiecare grupa include o serie de determinari care se completeaza in ansamblu si dau o imagine reala asupra calitatii cocsului metalurgic, legata de functiile pe care le are in furnal sau in alte locuri de utilizare.

Caracteristicile chimice cuprind :

• compozitia elementara ( C, H, N, O, S );

• analiza tehnica : continutul de carbon nelegat - Cfix; continutul de materii volatile - Va; continutul de cenusa - Aa; continutul de sulf - Sat ; continutul de umiditate - W.

În categoria proprietatilor fizico-chimice sunt cuprinse :

• reactivitatea;

• puterea calorica;

• densitatea reala si aparenta;

• porozitatea;

• conductibilitatea electrica;