Исследование структурно-механических свойств торфо-рудных материалов при термообработке Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

т. 268 1976

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТОРФО-РУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ТЕРМООБРАБОТКЕ

С. И. СМОЛЬЯНИНОВ, Г. Г. КРИНИЦЫН, Н. Г. АНТОНОВ, Л. И. БОБРОВСКАЯ

(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр)

ß ¡последнее время публикуется много работ, «посвященных исследованию комплекса свойств ¡ряда углеродистых материалов для оценки возможности )их (практического использования [1—4]. Особое -место среди таких материалов могут занимать твердые остатки ¡после термообработки .торфов, которые обладают высокой реакционной способностью, малым содержанием серы и фосфора.

iB данной работе приводятся результаты изучения структурных особенностей твердьих продуктов термического разложения торфа, содержащего добавки порошкообра зной окиси железа и сравнение этих данных с характеристиками торфа без добавок. Полученные результаты 'позволяют проследить за процессам восстановления железа из окислов и его влияние на структуру материала.

В качестве исходного материала брался верховой торф Песчаного озера степенью разложения ¡10—115%, влажностью 81,5% и зольностью 5,1%, к которому добавлялось 20% окиси железа в расчете на горючую массу. ¡Материал исследовался в воздушно-сухом состоянии и после термообработки. Нагрев проводился в инертной среде ¡со скоростью 5°/мин. По достижении заданной конечной температуры образцы подвергались выдержке в течение часа.

При нагревании торфо-рудного материала наряду с процессом термической деструкции органической массы торфа происходит восстановление окислов железа продуктами разложения.

Для.того, чтобы получить представление о характере процесса восстановления без участия .газообразных и жидких продуктов пиролиза, было изучено превращение окислов железа при нагревании в смеси с графитом, ¡который при высоких температурах не подвергается разложению. Рентгенографический анализ показал, что процесс восстановления окислов железа графитом ¡начинается с 550°С, а (металлическое железо образуется при 1000°¡С. Полного восстановления окислов не происходит, и при температуре 1600° С часть железа находится в виде различных ошслов.

В. торфо-рудном материале восстановительные -процессы начинают развиваться при температурах выше 200° С ¡и при 800° С почти все железо находится в .металлическом состоянии. Снижение температурного интервала при восстановлении окислов железа в составе торфо-рудного материала обусловлено газами-восстановителями СО, Н2, ОН4, выделяющимися при пиролизе органической массы торфа.

Повышение температуры обработки торфяных формовок ведет к упорядоченное™ в строении органической массы. Их рентгенографиче-

ское 'исследование (табл. 1) ¡показало, что до температуры 400° торф имеет аморфное строение и заметная (скорость образования графито-подобной структуры органической массы (наблюдается выше температуры 1000° С. В интервале температур 1000—1600° С отношение интерференционного максимума ¡полосы 002 торфа к таковому графита меняется на 6,7 % (табя. 1).

Таблица 1

Степень графитнзацни торфа при термообработке

Температура отбора, °С Исходный торф 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Степень графити зации 1,5 1 1,2 2 1,7 2,25 2,9 3 8

Уменьшение удельного электросопротивления, отмеченное при повышении температуры обработки торфа (табл. 2), указывает на рост содержания высокаконденсиравашшх веществ (в твердых продуктах коксования [5].

Таблица 2

(Удельное электросопротивление торфа при термообработке

Температура Ом мм-

обработки, "'С * ж

400 4,7-109

600 3- 10е

800 11,8

1000 3,5

1600

0,7

Повышение температуры обработки ТПМ приводит к увеличению пористости твердого остатка за -счет (выделения летучих. Превращение окислов и их (взаимодействие с находящимися в тесном -контакте с ними углеродистыми соединениями приводит ¿к дополнительному развитию пор, отсутствующих ¡в торфе и расположенных по повер'хности контакта ожись железа ■— торфом асе а.

Исследование (макропористости торфа »в »интервале эффективных

о

радиусов 300000 — 250 А методом ртутной порометрии указывает на рост пористости (табл. 3) и на преобладающее количество пор 3-х размеров: 1) 10500А—95000 А, 2) 7000—9000 А, 3) 400—700 А.

Таблица 3 Пористость торфа при термообработке

Температура обработки, °С

8С0

1000

1200

1600

Пористость,

СМЪ

0,22 0,551 0,639 0,756

Выводы

1. Наследован процесс восстановления окислов железа в торф орудной формовке и смеси (графита с окисью [железа. 8а счет выделения летучих ¡продуктов пиролиза торфа температура начала восстановления окислов железа на 200—250° ниже, чем у смеси графита с окисью железа.

2. Температура, при (которой большая часть железа находится (в восстановленной форме, /в торфорудных формовках ншке на 200° против ом ©си графита с

3. Заметная скорость перехода органической массы торфа в гра-фитаподабную структуру наблюдается »три температуре выше 1000° С.

4. ¡В тер!мо^бработанных торфяных формовкам обнаружено преоб-

о

ладающее количество пор 3-х размеров: а) 95000—105000А, б) 7000— 900 А, в) 400—700 А,

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. М. Д е х а н о в, В. А. Кр а в ч е н к о, В. Ф. Волгин, А. А. Серебренников, С. Л. Моргу л ев, П. Я. Кулешов, Ф. 3. Е ленский. «Сталь», 1961, № 12.

2. А. А. Серебренников, В. А. Кравченко, Н. Н. Деханов, А. С. Брук, Р. Е. Л ей бо вич, В. Ф. Гончаров. «Сталь», 1963,1.

3. А. С. Брук, Р. Е. Лейбович, В. А. Кравченко, А. А. Серебренников. «Кокс и химия», 1962, № 11.

4. В. А. Кравченко , А. А. Серебренников, Я. Д. Розен Цвейг. Бюл. ЦНИИ 2М, No 2 (526), 1966.

5.С. Г. Аронов, Л. Л. Нестеренко. Химия твердых горючих ископаемых. Изд-во Харьковского университета, 1960.