SUROWCE ENERGETYCZNE STAŁE i ICH PRZETWARZANIE
Ćw. nr 7 : Reakcyjność koksu i czynniki ją kształtujące. Mikroskopowa analiza porowatej struktury koksu.
Sposób wykonania:
Ze względu na długi czas wykonywania doświadczenia, nie wykonano oznaczenia reakcyjności koksu z węgla kamiennego wobec dwutlenku węgla i wytrzymałości po reakcyjności według norm PN-C-04312 i PN-90/C-04311. Dokonano natomiast mikroskopowej analizy porowatej struktury koksu.
Mikroskop włączono do sieci i ustawiono pokrętło do natężenia światła w pozycji 10, przy napięciu 3 – 4 V. Pod mikroskopem umieszczono przygotowany zgład z analizowanej próbki koksu. Do obserwacji użyto obiektywu o powiększeniu 10x i światła spolaryzowanego Przesunięcia analizowanej próbki względem obiektywu w kierunku poziomym uzyskano za pomocą pokręteł zlokalizowanych na tarczy stolika, natomiast w kierunku pionowym (ostrość obrazu) za pomocą makro- i mikrośruby. Na obserwowanej próbce dokonano wstępnej identyfikacji położenia porów i otaczających ich ścianek oraz pomiarów wybranych trzech porów z dokładnością do 0,1 mm. Charakterystyczne punkty na wybranym porze oznaczono za pomocą krzyża na okularze mikroskopu. Współrzędne punktu początkowego i końcowego odczytano ze skali zlokalizowanej przy pokrętłach na stoliku mikroskopu. Odczytane z podziałki wymiary były wymiarami rzeczywistymi. Obliczono średnice porów. W podobny sposób dokonano pomiaru grubości otaczających pory ścianek i obliczono je. W oparciu o uzyskane wyniki obliczono średnie wymiary porów oraz ścianek.
2. Wyniki pomiarów:
a) III pył – 0,5 ÷ 0,75 mm.
PORY:
x1 = 31,9 mm x2 = 32,0 mm
y1 = 65,6 mm y2 = 65,7 mm
x3 = 32,2 mm x4 = 32,4 mm
y3 = 65,4 mm y4 = 65,3 mm
ŚCIANKI:
x1 = 32,2 mm x2 = 32,1 mm
y1 = 65,2 mm y2 = 65,1 mm
x3 = 32,5 mm x4 = 32,4 mm
y3 = 65,6 mm y4 = 65,4 mm
b) IV pył – 0,75 ÷ 1,0 mm.
PORY:
x1 = 30,6 mm x2 = 29,4 mm
y1 = 65,4 mm y2 = 65,5 mm
x3 = 25,2 mm x4 = 25,8 mm
y3 = 65,4 mm y4 = 65,5 mm
ŚCIANKI:
x1 = 25,5 mm x2 = 25,3 mm
y1 = 65,6 mm y2 = 65,7 mm
x3 = 27,7 mm x4 = 26,8 mm
y3 = 66,1 mm y4 = 66,2 mm
c) II pył – 0,2 ÷ 0,5 mm.
PORY:
x1 = 26,7 mm x2 = 26,8 mm
y1 = 66,0 mm y2 = 66,1 mm
x3 = 26,9 mm x4 = 27,2 mm
y3 = 66,6 mm y4 = 66,7 mm
ŚCIANKI:
x1 = 27,6 mm x2 = 27,7 mm
y1 = 65,6 mm y2 = 65,8 mm
x3 = 28,4 mm x4 = 28,6 mm
y3 = 67,0 mm y4 = 67,1 mm
3. Opracowanie wyników:
Średnice porów i grubości ścianek obliczamy ze wzoru:
$\Phi = \sqrt{\left( x_{2} - x_{1} \right)^{2} + \left( y_{2} - y_{1} \right)^{2}}$, gdzie:
Φ – średnica pora (odpowiadająca odległości między punktami)
A (x1, y1) – współrzędne punktu pierwszego
B (x2, y2) – współrzędne punktu drugiego
a) III pył – 0,5 ÷ 0,75 mm.
PORY:
Φ1 = 0,1414 mm
Φ2 = 0,2236 mm
ŚCIANKI:
b1 = 0,1414 mm
b2 = 0,2236 mm
b) IV pył – 0,75 ÷ 1,0 mm.
PORY:
Φ1 = 1,2042 mm
Φ2 = 0,6083 mm
ŚCIANKI:
b1 = 0,2236 mm
b2 = 0,9055 mm
c) II pył – 0,2 ÷ 0,5 mm.
PORY:
Φ1 = 0,1414 mm
Φ2 = 0,3162 mm
ŚCIANKI:
b1 = 0,2236 mm
b2 = 0,2236 mm
W oparciu o uzyskane wyniki obliczono średnie wymiary porów oraz ścianek, dzieląc sumę średnic z poszczególnych pomiarów przez liczb wykonanych pomiarów.
a) III pył – 0,5 ÷ 0,75 mm.
PORY:
Φ = 0,1825 mm
ŚCIANKI:
b = 0,1825 mm
b) IV pył – 0,75 ÷ 1,0 mm.
PORY:
Φ = 0,9062 mm
ŚCIANKI:
b = 0,5645 mm
c) II pył – 0,2 ÷ 0,5 mm.
PORY:
Φ = 0,2288 mm
ŚCIANKI:
b = 0,2236 mm
4. Wnioski:
Badane pory były porami o średnicy powyżej kilku tysięcy nanometrów zwanych porami grubymi (rzędu 10-3, 10-4 m). Formują się one w okresie uplastyczniania węgla, a ich objętość uzależniona jest miedzy innymi od gęstości nasypowej i rozmiarów karbonizowanych ziaren węglowych. Możemy wnioskować, że użyta do procesu koksowania mieszanka węglowa cechowała się niską zawartością składników spiekających (witrynitu i egzynitu) oraz wysoką petrograficzną niejednorodnością, ponieważ właśnie wtedy maleje liczba porów małych i średnich, a rośnie udział porów dużych. Jednocześnie obniża się średnia sumaryczna porowatość, której duże wartości są charakterystyczne dla koksów ze strukturą drobnoporowatą.