Кокс: формула, виды, применение

Кокс — это твердый продукт термической обработки без доступа кислорода различного вида топлива (торфа, угля, нефти или древесины). В ходе этого процесса концентрация углерода в исходном веществе повышается, а количество влаги и примесей снижается до минимальных значений. Благодаря этому кокс является очень хорошим топливом, которое горит при достаточно высоких температурах почти без дыма.

Кокс, как и сырье для его изготовления — это смесь многих веществ. Определить их точно невозможно. В химии формулу кокса узнать пока нельзя. Можно лишь определить некоторые его характеристики: содержание углерода, серы, иных примесей, а также влажность. Поэтому под определением «химическая формула кокса» в данной статье можно понимать вышеозначенные характеристики.

Существуют также промежуточные вещества, называемые полукоксами. Их изготавливают при более низкой температуре (обычно в два раза меньшей), чем при получении обычного кокса. Их также используют в промышленности. По виду топлива, из которого кокс изготавливают, вещество делят на несколько видов.

Каменноугольный кокс

Каменноугольный кокс — это твердый продукт серого цвета, который получается при прокаливании угля при температуре 950—1100 °С. Массовая доля углерода в нем составляет обычно 96-98 %. С химической точки зрения обладает способностью к восстановлению, так как углерод сам по себе хороший восстановитель.

Но не каждый уголь можно использовать для коксования. Некоторые виды углей уже не способны к спеканию (антрациты и тощие угли), поэтому существует определенный их вид, который так и называется — коксующийся. Исходя из химической формулы кокса, содержание неорганических примесей в них не превышает 10 %, серы - 3,5 %, а летучих веществ - 35 %. В ходе процесса коксования уголь приобретает пластическое состояние и спекается (уплотняется). Почти весь объем таких углей используют для изготовления кокса.

Применяют данный вид кокса как топливо для выплавки чугуна (доменный кокс) и других сплавов (литейный), для получения железа из железной руды, а также в химической промышленности.

Нефтяной кокс

Нефтяной кокс — это твердый остаток, получаемый после переработки нефти и ее производных. Сама нефть имеет множество сортов, поэтому и получаемый кокс имеет множество разновидностей по составу. Имеет темно-серый или черный цвет. Содержание углерода может доходить до 99,5 %. По формуле этот кокс - почти чистый углерод.

Сырьем для производства нефтяного кокса служат густые остатки после перегонки нефти: гудрон или мазут. Коксование осуществляется при относительно низкой для данного процесса температуре - 480-560 °С и пониженном давлении. Причина низкой температуры в том, что исходные вещества и так содержат достаточно много углерода в своем составе, его необходимо лишь довести до предельного значения.

Из-за высокого содержания углерода подобный кокс применяется для изготовления электродов, карбидов кальция или кремния, шлифовочных материалов, проводников, как восстановители в химической промышленности. Нефтяной кокс довольно инертен, поэтому иногда его используют для изготовления химически- и термостойких деталей и аппаратуры.

Пековый кокс

Пек — это вязкий остаток перегонки древесного, нефтяного или угольного дегтя. Последний применяют для производства пекового кокса. В качестве сырья используют только предварительно разогретый и расплавленный пек. Температуру в процессе коксования постепенно увеличивают от 450 до 1000 °С. В результате этого процесса из пека уходят многие летучие вещества, которые также собирают и используют в других областях. После охлаждения воздухом или водой получается продукт, содержащий почти 98 % углерода.

Применяется этот вид кокса для изготовления анодов и анодной массы, а также в цветной металлургии.

Торфяной кокс

Торфяной кокс — это продукт термического разложения торфа. Температура самого процесса может различаться в зависимости от исходного сырья, а также от требования к готовому продукту, поэтому она колеблется от 550 до 1100 °С. Торфяной кокс содержит довольно мало серы и иных примесей, а также обладает повышенной реакционной способностью.

Торфяной кокс по формуле очень похож на каменноугольный, поэтому применяется для выплавки чугуна, восстановления железной руды и как сырье для изготовления активированного угля.