102
температур 300-550 °C, причем составляющие ее компоненты непрерывно
изменяются по мере нагревания.
В процессе спекания различные петрографические компоненты угля ведут
себя по-разному. В частности, плавкостью обладают липтинит и витринит, а
инертинит не способен размягчаться даже за счет деструкции макромолекул.
Пластическая масса угля напоминает пластифицированный низко-
молекулярным растворителем полимер, в котором молекулы жидкости
проникли в пространство между молекулами твердой фазы. Пластификация
угля приводит к разрушению его надмолекулярной структуры и повышению
подвижности макромолекул, что способствует их взаимной переориентации.
Пластификация облегчается для углей с неупорядоченной структурой и
большим количеством нерегулярно расположенных атомов углерода.
Пластифицирование наблюдается при достаточно крупном размоле угольных
частиц (1-3 мм). При мелком размоле (до 0,2 мм) жидкие нелетучие продукты
легко покидают зерно, что приводит к расслоению фаз и гетерогенизации
системы. Этот эффект можно подавить, если увеличить давление в системе,
препятствующее удалению жидкости из твердых частиц.
При увеличении температуры и продолжительности процесса начинается
отверждение пластифицированной массы вследствие укрупнения молекул,
входящих в жидкую фазу. Отверждение пластической массы в зоне контакта
частиц приводит к их спеканию. Так как размер и свойства поверхности
контакта частиц зависят от крупности частиц, последняя влияет на прочность
спекания и свойства твердого тела. Существует определяемый эмпирически
оптимальный для каждого угля размер частиц. Слишком крупные куски с
низкой удельной поверхностью дают неоднородные полукокс и кокс, слишком
мелкие плохо спекаются из-за возможного расслоения системы и низкого
удельного количества жидких нелетучих продуктов на единицу поверхности.
Предъявляемым к качеству металлургического кокса требованиям отвечает
кокс с анизотропной структурой, которая образуется, если отверждение
пластической массы происходило после стадии мезофазных превращений. Как
и при получении анизотропных углеграфитовых материалов мезофазу
формируют преимущественно плоские молекулы с большой долей
ароматических структур. При отверждении мезофазной пластической массы
области структурной упорядоченности сохраняются, давая анизотропный
полукокс при 500-550 °C.
Процесс отверждения происходит за счет укрупнения основных
структурных единиц вещества, т.е. реакций синтеза. Следовательно, при
образовании пластического слоя превалируют эндотермические процессы
деструкции, а при формировании полукокса - экзотермические реакции
конденсации и полимеризации. При дальнейшем повышении температуры
углеродные блоки полукокса при 800-900 °C сращиваются в крупные угле-