O R G A N C H E M IC Z N E G O IN S T Y T U T U BAD A W CZEGO I PO LSK IE G O TO W A R ZY ST W A C H EM ICZN EG O WYDAWANY Z ZASIŁKIEM WYDZIAŁU NAUKI MINISTERSTWA WYZNAŃ RELIGIJNYCH I OŚWIECENIA PUBLICZNEGO
R O C Z N IK X V I L IP IE C 1932 VII
R E D A K T O R : P r o f . D r . K A Z IM IE R Z K L IN G SEK R ETA R Z: D r . L E C H SU C H O W IA K
- .
Z b a d a ń n ad p o p ra w ą jakości koksu górnośląskiego. V.
B ad an ia póltcchniczne nad w pływ em w arunków fizycznych i sk ład u m ieszanin na jakość koksu
iS ludes s u r 1’n m ć lio ra tio n de la ą u a lite du coke de la H a u te Silćsie. V
iS tudes s e m ite c h n ią u e s s u r 1’in flu e n ce des c o n d itio n ś p h isią u e s e l de la eo m p o sitio n des m ólanges su r la ą u a litć c du coke.
W. Ś W IĘ T O S Ł A W S K I, M. CH O R Ą ŻY i B. BOGA.
C h em iczn y I n s t y t u t B a d aw c zy . — D ział W ęglow y K o m u n i k a t 49
N adeszło 28 s ty c z n ia 1932
W poprzednich a rty k u ła c h daliśm y opis własności fizyko-chem icznych polskich węgli koksujących, pod k reślając ich cechy ujem ne w porów naniu z w łaściw em i w ęglam i koksow- niczem i. N astępnie opisaliśm y piec W ó l b l i n g a , k tó ry dzięki opracow anej przez nas m e
todzie b a d a n ia koksów lab o ra to ry jn y c h , daje koks, m ogący co do sw ych własności całko
wicie odpow iadać reprodukow anem u w tech
nice.
Z kolei p rzy stą p iliśm y do poznania w pły
wu różnych czynników n a tu ry fizycznej, ja k też i składu m ieszanin, na jakość produkow a
nego koksu. W ten sposób sta ra liśm y się zn a
leźć op ty m aln e w aru n k i tw orzenia się koksu z n iez b y t p rzy d atn eg o do tego celu węgla ga
zowego spiekającego. J e s t rzeczą znaną, że jakość koksu zależy przedew szystkiem od w łasności u ż y ty c h węgli, w y stęp u ją tu jed n ak również w pływ y n a tu r y m echanicznej i fi
zycznej, ja k sposobu przygotow ania węgla, rozdrobnienia, w ym ieszania, ubicia i t. p.
Duże znaczenie wreszcie m ają w arunki pro
w adzenia sam ego procesu dystylacji.
Pierw szorzędną też rolę może odgryw ać od
pow iednio d o b ran y skład m ieszanin m a te rja łów w prow adzanych do pieca koksowniczego.
Z agadnienie to sprow adzić się może bądź to do m ieszania ze sobą różnych rodzajów węgli, bądź to przez dodaw anie do nich półkoksu.
J e s t rzeczą oczyw istą, jeżeli chodzi o m ie
szanie ze sobą węgli, że poszczególnych roz
w iązań może być bardzo wiele, np. m ieszane
m ogą być ze sobą węgle koksownicze o róż
nej zdolności spiekania, prężności w ydym a
nia i odporności term icznej bitum inów . Po- zatem w grę mogą wchodzić m ieszaniny, w k tó ry ch węgle koksownicze m ieszane być mo
gą z węglami chudem i lub też w ęglam i ga- zowo-płom iennem i. Rzecz p ro sta, nie m o
glibyśm y się zajm ow ać w szystkiem i tem i za
gadnieniam i i ograniczyliśm y się do opraco
w ania tylko ty ch tem atów , k tó re m ogą mieć p rak ty c zn e znaczenie dla koksow nictw a pol
skiego, lub służyć do teoretycznego w yjaśnie
nia sam ego procesu koksow ania. To też zba
daliśm y przebieg koksow ania m ieszanin węgli gazowych spiekających, następnie zbadaliś
m y m ieszaniny węgli gazowo spiekających z węglam i koksowniczem i, wreszcie opierając się na w ynikach podanych przez poprzednich badaczy, dotyczących węgli górnośląskich, przeprow adziliśm y doświadczenia m ające w ykazać jak o ść koksu, otrzym anego z m iesza
nin węgli gazowo spiekających z półkoksem . Zajęliśm y się w pierwszym rzędzie zba
daniem w pływ u czynników fizycznych. Za
danie to je s t dość złożone, poniew aż czynniki te d ziałają równocześnie i bardzo często dzia
łanie ich je s t w prost przeciwne w sk u tk ach . S taraliśm y się tę tru dność usunąć w m iarę m ożności w te n sposób, że u trz y m u ją c w szyst
kie inne w arunki jak o stałe, badaliśm y kolej
no wpływ każdego z ty ch czynników . B adania te prow adziliśm y w dwóch kierunkach. Prze
dew szystkiem w ykonyw aliśm y odpowiednie
142 P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y lfi (1932)
dośw iadczenia w piecu W o l b l i n g a , szu kając opty m aln y ch w arunków działan ia poszczegól
nych czynników n a jak o ść otrzym yw anego koksu. N astępnie po znalezieniu opty m aln y ch w arunków działania w szystkich czynników , a więc niety lk o działania w arunków fizycz
nych, ale i sk ład u m ieszanin, pow tórzyliśm y nasze dośw iadczenia w koksow niach na Gór
nym Śląsku, posługując się piecam i O t t o , K o p p e r s a i M u l l e r a .
S z y b k o ś ć o g r z e w a n i a .
Dla kilku węgli gazow ych górnośląskich, stosow anych dzisiaj w koksow nictw ie, (k tó rych c h a ra k te ry sty k ę podano w tab licy 1) przeprow adziliśm y p ró b y koksow ania w piecu
T A B L IC A I.
Charakterystyka użytych węgli górnośląskich.
Znak W ilgoć Popiół Próba koksowania Liczba
węgla Koks ') Lotne części') spiekania2)
I io ,s 7,2 67,0 33,° 51,6
II 9,3 6,2 66.8 33,2 33,2
III 9,5 6,8 67,8 32,2 49,5
W o l b l i n g a , sto su ją c różne szybkości ogrze
w ania 1, 2, 3, 4, 5° C /m in, przyczem w końco
wej te m p e ra tu rz e koks u trzy m y w an o w piecu 1 li. Celem ty c h dośw iadczeń było poznanie o p tym alnej szybkości ogrzew ania dla tego ty p u węgli. Dzięki m ożności dokładnego re gulow ania te m p e ra tu ry w opisanym poprzed
nio piecu W o l b l i n g a m ożna to było z dużą ścisłością przeprow adzić. O trzym ane koksy poddaw ano b ad an iu w ytrzym ałości m echa
nicznej w bębnie obrotow ym w sposób wyżej opisany.
T A B L IC A 2.
W pływ szybkości ogrzewania na jakość koksu.
(Węgiel I).
Szybkość ogrzewania
Próba bębnowa Frakcja koksu w % 40 mm 40— 10 mm < 1 0 mm
1 °/min 65.7 4.6 29,7
2°/mm 85,2 2,7 12,1
3 0/min 80,6 S.6 13.8
5 °/mm 51.6 38.7 9.7
•) Liczono na substancje suszoną w 1050 i bezpo piolową.
'-) Oznaczona metodą B. R o g i .
Tablice 2, 3 i 4 p o d a ją w yniki wy
trzym ałości m echanicznej dla 3 węgli.
TA B LIC A 3.
W pływ szybkości ogrzewania na jakość koksu.
(Węgiel II).
Szybkość ogrzewania
Próba bębnowa Frakcja koksu w %
> 40 mm 40—10 mm <C 10 mm
1 °/min 67,6 7.2 25,2
2 P/min 82,6 8,4 9.0
3°/mm 72,8 18,6 8,6
40/min 62,4 29.3 8,3
5 °/min 56,0 36,4 7.6
TA B L IC A 4.
W pływ szybkości ogrzewania na jakość koksu.
(Węgiel III).
Szybkość ogrzewania
Próba bębnowa Frakcja koksu w %
> 40 mm 40—10 mm < io mm
1 °/mm 79,0 2.5 18,5
2 °/min 90,1 5.i 4.8
5 °/min 59.6 37.7 2,7
Z tab lic y tej w idzim y, że szybkość ogrze
w ania w yw iera ogrom ny w pływ na jakość koksu otrzym anego z pieca W o l b l i n g a . O ptim um ogrzew ania dla b ad an y ch węgli w naszych w a ru n k a ch wynosi 2°/m in. O grzew a
nie w olniejsze (1 °/m m ) d aje koks w dużych k aw ałkach z. m ałą ilością rys i pęknięć, n a to m iast gorzej zlepiony i bardzo łatw o ście
ralny, (frakcja poniżej 10 mm wynosi przeszło 25% ). W ty m p rz y p a d k u część su b stan cy j bitum icznych, pow odujących zlepianie i spie
kanie się koksu, z pow odu z b y t wolnego ogrzew ania przed i w okresie plastyczności, rozkłada się przed zm ięknięciem całej m asy w ęgla i nic zdąży zlepić poszczególnych jego cząstek nieto p n iejący ch . Przeciw nie w razie z b y t szybkiego ogrzew ania, np. 5°/m in, n a
stąpiło w praw dzie dobre zlepienie się cząstek węgla, n a to m ia st w skutek znacznej szybkości w ydzielania się gazu, k tó ry m usiał torow ać sobie drogę wśród jednolitej m asy koksu, oraz w skutek gw ałtow nej rozszerzalności te r
m icznej tw orzyły się w koksie ry sy i pęknię
cia, pow odujące jego nad m iern ą łupliwość (frakcja II wynosi około 38% ).
(1932) 1 (i P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y 143
Rycina 2a i b. Przebieg szybkości odgazowania węgla II i III dla różnych prędkości ogrzewania.
o trzy m ać koksów , posiadających ta k ą sam ą w ytrzym ałość m echaniczną, ja k koks o trz y m an y przez nas w piecu W ó lb l in g a , przy zachow aniu o p ty m a ln y c h w arunków doświad-
nia węgli, n o tu ją c co 15 m in u t ilość w yw ią
zywanego gazu, oraz tem p eratu rę w ew nątrz re to rty . Z otrzy m an y ch liczb sporządzono odpow iednie w ykresy, odcinając n a osi od
Dla lepszej ilu stracji p odajem y fotografję dwóch koksów , o trzy m an y ch z tego samego węgla przy bardzo w olnem (1 °/min) i szyb- kiem ogrzew aniu (5°/m in).
czenia. W spom inaliśm y Leż w poprzedniej części naszej pracy, że m ożna zagadnienie odwrócić i znaleźć także nieoptym alne wa
runki w piecu W ó l b l i n g a , przy których za-
Rycina i. Fotografja koksów z pieca W ó l b l i n g a . Zmienna szybkość ogrzewania węgla.
N ależy zaznaczyć, że w obecnych urzą
dzeniach technicznych nie da się osiągnąć ta k w ielkich prędkości ogrzew ania, jak ie mo
gliśm y stosow ać w piecu W ó l b l i n g a np.
5°/m in. W ogóle przebieg procesu ogrzewania poszczególnych w arstw węgli, zn ajdujących się w piecu W ó l b l i n g a z n a tu ry rzeczy za
chodzić m usi inaczej, niż w urządzeniach technicznych. S tąd też w ypływ a, że koksow
nie, p rzerab iające węgiel górnośląski nie mogą
chow aniu, m ożna w ty m piecu otrzym ać koks porów nyw alny pod względem jego w y trzy małości z koksem technicznym . Poniew aż w badaniach, które stanow ią treść tej części naszej pracy, nie chodziło n am o reprodukcje koksów porów nyw alnych z technicznem i, pro w adziliśm y w piecu W ó l b l i n g a koksow anie, sto su jąc w arunki optym alne.
Prow adząc wyżej opisane dośw iadczenia, badaliśm y równocześnie przebieg odgazowa-
144 P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y 16 (1932)
ciętych czas trw an ia d y sty la c ji, n a osi rzę d nych odpow iednie p rz y ro sty ilości gazu w litrach . D la p rzy k ład u p o d a je m y poniżej przebieg odgazow ania dla węgla II i I I I dla różnych szybkości ogrzew ania (rycina 2).
W p ły w k o ń c o w e j t e m p e r a t u r y k o k s o w a n i a .
W ęgiel p o d d a n y koksow aniu po przejściu przez sta n plastyczności, zam ienia się na pól- koks, k tó ry w m iarę podnoszenia tem póra- tu ry w sk u tek term icznego rozkładu zaw ar
ty ch w n im su b sta n c y j, sta je się coraz gęstszy i tw ardszy. Rów nocześnie w yw iązu
jące się w ty m procesie części lotne, szu kając drogi przejścia, tw orzą ry sy i pęknięcia w m asie koksu. W technice prow adzi się pro ces koksow ania w te m p e ra tu ra c h możliwie w ysokich ponad 1000°, celem zwiększenia prędkości koksow ania i o trz y m an ia p ro d u k tu możliwie n ajb ard ziej odgazow anego. J e d n a kowoż chcieliśm y dla naszych węgli zbadać, w ja k i sposób zm ienia się w ytrzym ałość m e
chaniczna koksu w zależności od końcowej te m p e ra tu ry . P rzeprow adziliśm y b ad an ia dla dwóch wTęgli, stosow anych w koksow niach n a G órnym Ś ląsku, p o d d ając je koksow aniu w piecu W ó l b l i n g a w różnych te m p e ra tu ra c h końcow ych. W szystkie inne w aru n k i kokso
w ania, ja k szybkość ogrzew ania, wielkość
T A B L IC A 5-
W pływ końcowej tem peratury na wytrzymałość mechaniczną koksu.
Węgiel I.
L. p. Tem peratura Wytrzymałość mechaniczna koksu
;> 40 mm ro — 40 mm < to mm
i 850° 72,2 2 1 , 5 6,3
2 95°° 71,2 22,7 6,1
3 1050° 68,6 29,9 i,5
T A B L IC A 6.
W pływ końcowej tem peratury na wytrzymałość mechaniczną koksu.
Węgiel II.
L. p. T em peratura Wytrzymałość mechaniczna koksu
> 40 mm 10 — 40 mm •< 10 mm
1 8oo° 80,6 12,3 7,1
2 9000 78,8 14,0 7,2
3 IOOO° 75.1 22,7 2,2
ziarn a węgla użytego do koksow ania, d o d atek w ody i ubijanie pozostaw ały niezm ienione.
O trzym ane koksy p oddaw aliśm y próbie bę- ' bnow ej. W y n ik i‘tej p ró b y zestaw iono w t a blicy 5 i 6.
Z ta b lic ty c h w ynika, że w m iarę podno
szenia te m p e ra tu ry koksow ania, zm niejsza się nieznacznie w ytrzym ałość koksów z węgli ga
zowych spiekających, uw idaczniająca się zm niejszoną fra k c ją powyżej 40 mm, n a to m ia st polepsza się znacznie w ytrzym ałość na ścieranie.
W p ł y w s t o p n i a r o z d r o b n i e n i a w ę g la . Znaczny w pływ n a jak o ść otrzym anego koksu m a odpow iednie rozdrobnienie w'ęgla koksowniczego. O ddaw na uznano, że nie m oż
n a załadow yw ać do pieców7 kaw ałków węgla różnej wielkości, przychodzących w p ro st z kopalni, lecz że, chcąc o trzy m ać koks m ożli
wie jed n o ro d n y , należy węgiel poddać w stęp
nej obróbce, ja k sortow anie, usuw anie z węgla na drodze suchej pyłu, zaw ierającego najw ię
cej fu zy tu i części m ineralnych, m ycie i od
pow iednie rozdrobnienie.
W technice stosuje się naogól węgiel roz
drobniony od 0 — 10 mm, przyczem rozdrob
nienie w wielu koksow niach uskutecznia się w ten sposób, że zaw artość frakcji od 0 —-3 m m dochodzi do 95% .
R. V. W h e e l e r 1) stw ierdza, że stopień rozdrobnienia niem a wielkiego w pływ u na jakość koksu, szkodliw y je s t n a to m ia s t obec
ność w m ieszaninie koksowniczej ziaren p o wyżej 6 mm, k tó re należałoby usuw ać.
Odpow iednie rozdrobnienie węgla daje w w yniku koks jed n o ro d n y i zb ity. J a k je d n a k w ykazały poniżej przytoczone dośw iadcze
nia, nie m ożna w yjść z rozdrobnieniem węgla poza pewne granice, gdyż z b y t daleko po
sunięte rozdrobnienie w yw iera u jem n y w pływ n a jakość koksu. W ty m celu przeprow a
dziliśm y bad an ia w piecu W ó l b l i n g a k ok
sując te n sam g a tu n e k węgla, p oddaw any coraz w iększem u rozdrobnieniu, aż do wiel
kości ziarna przechodzącego przez sito o 1000 i 7000 oczek/cn r.
W yniki w ytrzym ałości m echanicznej k ok
su pod ajem y w ta b lic y 7.
l) Coke for blaste fumaces. London. (1931).
(1932) 1« P R Z E M Y Ś L
T A B L IC A 7.
W ytrzymałość mechaniczna koksu w zależności od stopnia rozdrobnienia węgla.
L. p.
Stopień rozdrobnienia
węgla
Próba bębnowa koksu
> 40 mm 4 0 — 10 mm < 10 mm
i o — 3 tum 79.1 13.4 7.5
2 o — 2 mm 85,6 6,5 7.9
3 o — i mm 90,1 i.5 8,4
poniżej iooo
4 oczek/cm- 72.5 14.1 13.4
poniżej 7000
5 oczek/cm'* 0,0 26,7 73.3
Z tab lic y 7 w ynika, że z rosnącern roz
drobnieniem od 0 — 3 i 0 — 1 m m w zrasta jednorodność, a zarazem w ytrzym ałość m e
ch an iczna.koksu (frakcja powyżej 40 m m od 79 — 90% ), n a to m ia st w łaściw a ścieralność pozostaje praw ie niezm ieniona. W m iarę dal
szego rozdrobnienia w ytrzym ałość m echa
niczna zaczyna gw ałtow nie spadać ta k , że
M usimy tu ta j podkreślić znaczenie usu
w ania pyłu węglowego z m iału koksow ni
czego przed plóczką, względnie przed kokso
w aniem . F ra k c ja ta bowiem je s t nietylko szkodliw a ze względu na skoncentrow aną w niej zaw artość fuzytu i części m ineralnych, lecz także ze względu n a silnie rozw iniętą powierzchnię bardzo drobnego pyłu węglo
wego.
K o k s o w a n i e m i e s z a n i n w ę g li k a m i e n n y c h .
W koksow nictw ie oddaw na stosow ane je s t m ieszanie różnych rodzajów węgla, a w o s ta t
nich czasach również dodaw ano do nich pół
koksu, oraz węgli niespiekających. P roblem at ustalenia najodpow iedniejszej m ieszaniny nie należy do łatw ych i nie może m ieć jakiegoś jednego rozw iązania dla w szystkich typów węgli. U stalenie stosunków różnych g atu n -
C H E M I C Z N Y 1 4 5
Rycina 3. Koksy otrzymane z węgla o różnym stopniu rozdrobnienia (1, 3, 4, 5).
w p rz y p a d k u bardzo wielkiego rozdrobnienia (sito o 7000 oczek/cm 2) n aw et z doskonale koksującego węgla o trzy m aliśm y koks b a r
dzo słabo zlepiony. N a załączonej fotografji (ry cin a 3) przedstaw ione są 4 koksy (1,3,4,5), z k tó ry c h 4 i 5 o trz y m an y został z bardzo rozdrobnionych węgli.
P rzy czy n y tego zjaw iska należy szukać w zb y tn iem rozwinięciu powierzchni węgla, k tó ra przez m echaniczne rozdrobnienie sta ła się ta k dużą, że zaw arte w węglu substancje bitum iczne nie są w stanic całkowicie jej zw ią
zać. W b ad an iu powyższem zaszliśm y z roz
drobnieniem ta k daleko (do 7000 oczek /cm 2), ażeby uw ypuklić szkodliw ą rolę zbytnio roz
w iniętej pow ierzchni pyłu węglowego w pro
cesie tw orzenia koksu, zdaw aliśm y sobie je d n a k spraw ę, że w m ieszaninie koksow ni
czej p yłu, o ta k daleko idącem rozdrobnie
niu, może być bardzo niewiele.
ków węgla w m ieszaninie, względnie użycie innych dodatków , oraz sposób prow adzenia procesu koksow ania m uszą być rozw iązane w każdym poszczególnym p rzypadku.
W b ad aniach naszych m usieliśm y te m a t sam zwęzić do pew nych granic i powodować się przedew szystkiem zasadą zbadania róż
nych typów m ieszanin w przy p ad k u węgli górnośląskich, a więc węgli gazowo sp iek ają
cych. W tem znaczeniu sta n ę ły przed nam i trojakiego rodzaju możliwości: 1) badanie m ie
szanin kilku węgli gazowych spiekających, o różnej zdolności spiekania, 2) zbadanie w pły
wu d o d a tk u węgli koksowniczych dobrze spiekających, w Polsce niew ydobyw anych, 3) zbadanie wpływu d o d atk u półkoksu do węgli gazowych spiekających.
P o m ijając narazie rozw ażanie teoretyczne zaznaczyć m usim y, że zagadnienie m iesza
nia węgli mogło dać dwojakiego rodzaju roz
146 P R Z E M Y Ś L C H E M I C Z N Y 16 (1932)
w iązanie: albo m ieszanina węgli m ogłaby daw ać koks o w łasnościach, zm ieniających się w p ro st proporcjonalnie do sk ład u tej m ie
szaniny, albo przeciw nie w ykazujących od
chylenia d o d atnie lub u jem ne od praw a ad- dytyw ności. Oczywiście w p rzy p a d k u od
chyleń ujem nych dodaw anie danego m a te r
ja łu byłoby niew skazane. O dchylenia d o d a t
nie sk ła n ia ły b y do w ynalezienia stosunków m ieszaniny, dającej koks tej sam ej, albo n a w et lepszej jakości.
T A B L IC A 8.
Charakterystyka użytych węgli K i R.
Znak Wilgoć Popiół Próba koksowania Liczba-)
węgla Koks Ł) Lotne części spiekania
K 2.7 3.5 63.1 36,9 41,2
R 4.0 S-9 62,6 37.4 11.3
W y ją te k stanow ić może przy p ad ek , kiedy z b rak u węgli dobrze spiekających stosuje się m ieszanie z g a tu n k a m i słabiej spiekającem i, m im o w yraźnego p ogarszania p ro d u k tu .
Z tak im w łaśnie przy p ad k iem m am y do czynienia w p rzy p a d k u koksow ania m iesza
nin węgla gazowego koksującego K, używ a
nego w jednej z koksow ni na G órnym Śląsku, do którego dodaw aliśm y w różnych ilościach praw ie zupełnie niekoksującego węgla R. P o
niżej p rzy ta cz a m y tablicę 8, zaw ierającą c h a ra k te ry sty k ę w łasności u ży ty ch węgli.
O dpow iednie m ieszaniny przygotow yw a
liśm y podw yższając zaw artość węgla R co 10% , aż do 50% jego zaw artości w węglu K.
Po skoksow aniu ty c h m ieszanin, badaliśm y w ytrzym ałość m echaniczną otrzym anego kok
su, przyczem w yniki b a d ań przedstaw iono w tab licy 9, oraz na w ykresie (rycina 5), gdzie na osi odciętych podano procentow y skład m ieszaniny, na osiach rzędnych w y
trzym ałość m echaniczną koksów o trz y m a nych z tych m ieszanin.
Z tab lic y 8 i w ykresu w ynika, że o ile d o d atek węgla R do węgla K nie przekracza 30% , w łasności otrzym anego z tej m iesza
n in y koksu zm ien iają się powoli i nieznacz
nie. D o d atek większej ilości węgla R pogarsza ju ż w idocznie w y trzy m ało ść m echaniczną koksu.
J) Liczono na substancję suszoną w 105°, bezpopio- łową.
-) Oznaczone według metody B. R o g i .
T A B L IC A 9.
Wytrzymałość mechaniczna koksu z mieszanin węgla K i R.
L. p.
Węgiel koksujący
K %
Węgiei niekoksu-
jący R %
Próba bębnowa Frakcja koksu w %
OA
40—10 mm <^iomm
1 100 — 73.3 21,7 5.0
2 90 10 71.9 19.4 3,7
3 80 20 70,1 19.9 10,0
4 70 30 62,1 21,9 16,0
5 60 40 47.5 22,9 29,6
6 50 50 35.7 25.2 39,i
Pow yższe dośw iadczenia w skazują, że, sp o rządzając odpow iednie m ieszaniny, moż- n a b y znacznie rozszerzyć skalę węgli, używ a
nych w koksow nictw ie, w yzyskując węgiel n aw et zupełnie niespiekający.
Co się tyczy 0- Irzyinyw ania k o ksu z m ieszanin węgli gazow ych o m niejszej lub w ięk
szej zdolności spie
k ania, to m ieliśm y m ożność dojść do pew nych ogólnych wniosków na p o d staw ie w yników e k spertyz, w yko
nan y ch dla kilku koksow ni górnośląskich, k tó ry m chodziło o zastosow anie w koksow nictw ie, ja k o dodatków , węgli z p okładów gorszych.
P o m ija ją c szczegóły o trz y m an y c h w yni
ków, stw ierdziliśm y ogólnie n a całym szeregu p rzykładów istnienie proporcjonalności p ro stej m iędzy w y trzy m ało ścią koksu a procen
tow ym składem danej m ieszaniny. Oczywiście proporcjonalność ta jest zachow ana ty lk o w pierw szem przybliżeniu, co stanie się zrozu
m iale, jeżeli p rzy ją ć złożony c h a ra k te r p ro cesu, zachodzącego w piecu, oraz w pływ wielu czynników przypadkow ych, m ogących pow o
dow ać znaczne odchylenia. A d d y tyw ność u- jaw n ia się szczególnie u tak ich typów węgli zm ieszanych ze sobą, k tó re w łasnościam i, a więc liczbą spiekania, nieznacznie tylko od
biegają od siebie. O dchylenia od p raw a ad- dytyw ności są n a to m ia s t te m większe, im użyte m a te rja ły w y k azu ją większe różnice m iędzy sobą. R ów nież gorzej p rze d staw ia ją się te stosunki przy porów nyw aniu liczb na
o 10 x 30 5oxr>
Rycina 4. Krzywa wytrzyma
łości mechanicznej koksu otrzy
manego z mieszanin węgla K i R.
(1932) 16 P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y 147 ścieralność, a zatem dotyczących frakcyj po
niżej 10 m m . .Jeżeli je d n a k chodzi o pierwsze przybliżenie, dośw iadczenia, w ykonane w pie
cu W o l b l i n g a n ad w spom nianem i m iesza
ninam i, przem aw iały raczej za przyjęciem założenia, że w p rzy p ad k u m ieszania węgli jednakow ego ty p u gazow o-spiekających ja
kość otrzym anego koksu spada w prost pro
porcjonalnie do procentow ej zaw artości węgla gorszego. Przeprow adzone ostatn io przez nas b ad an ia w skali technicznej (część VI) wy
kazały je d n a k d o d a tn i w pływ d o d atk u węg
ła słabiej spiekającego na jakość koksu.
W yniki tych dośw iadczeń doprow adzają do w ypow iedzenia przypuszczenia, ze naogół w b ad an y ch w ęglach zachodzi w pew nych p rz y p a d k a c h popraw a jakości koksu przez do d a te k węgla gazow o-spiekającego o gorszej liczbie spiekania. Jeżeli je d n a k przed daną koksow nią stoi zagadnienie konieczności oszczędnego zużytkow yw ania swego n ajle
pszego pokładu, wówczas skład m ieszaniny może być w pierwszem przybliżeniu obliczo
ny na p o dstaw ie praw a addytyw ności.
K o k s o w a n i e m i e s z a n i n w ę g l i g ó r n o ś l ą s k i c h g a z o w y c h s p i e k a j ą c y c h z t y p o w e m i w ę g l a m i k o k s o w n i c z e m i .
A. D o d a t e k w ę g ła w e s t f a l s k i e g o . P oprzednie dośw iadczenia w ykonane były z m ieszaninam i węgli m niejw ięcej jednego ty p u , to też w rezultacie otrzym yw aliśm y koks odbiegający właściwie niewiele od koksu, o trzym anego z węgla jednego pokładu. Znacz
niejszy d o d atek węgla słabiej koksującego n a w e t obniżał jak o ść koksu. Znaczną po p ra
wę m ożna dopiero osiągnąć przez zastosow a
nie m ieszanin tak ich węgli, któ re się własnoś
ciami uzupełniają.
W te n sposób dla węgli gazowych o znacz
nej ilości lotnych części, a nieposiadających prężności w ydym ania, byłby najodpow ied
niejszy d o d atek węgla tłustego, o dużej pręż
ności w ydym ania i m alej zaw artości lotnych części. Jak k o lw iek tak ich węgli w naszem zagłębiu nie m am y, to jed n a k przeprow adze
nie b a d a ń nad odpow iedniem i m ieszaninam i uw ażaliśm y za w skazane z tego względu, że w p rzy p a d k u p o trzeb y fab ry k acji specjalnie w ysokow artościow ego koksu m ogłaby być m ow a o sprow adzeniu pew nej ilości p o trzeb
nego węgła z zagranicy.
Poniżej podana tablica 10 p rzy tacza cha
ra k te ry sty k ę fizyko-chem iczną u ż y ty c h węgli.
T A B L IC A 10.
Własności węgla gazowo-spiekającego i typowego węgla koksowniczego.
Rodzaj węgla Wilgoć Popiół
Próba kokso
wania Liczba koks1) części
lotne *) spieka
nia2)
W . W estfal
ski R 0,51 3.3' 74.1 25.9 59,7
W . Górnoślą
ski D 2,8 4-5 63,8 36.2 36,7
W ykonaliśm y koksow anie w piecu W o l
b l i n g a dla dwóch seryj m ieszanin, jed n a z d o d a tk ie m 5,10, IT) i 20% węgla westfalskiego o rozdrobnieniu m ieszaniny od 0 — 4 mm, druga serja o podobnym składzie lecz o roz
drobnieniu znacznie m niejszem od 0 - 1 mm.
O trzy m an y koks poddano badaniu w y trzy małości m echanicznej, przyczem w yniki ze
staw iono w tablicacli 11 i 12.
TA BLICA i i.
W ytrzymałość mechaniczna koksów, otrzymanych z węgla górnośląskiego z dodatkiem węgla westfalskiego.
(Węgle o rozdrobnieniu 0 — 4 mm).
d J
Górnośląski węgiel koksowniczy
D
Westfalski węgiel koksowniczy
Próba bębnowa Frakcja koksu w %
;> 40 mm
40 — 10 mm < 10
mm
1 100 — 70,0 18,5 i i,5
2 95 5% 79,i 13,4 7,5
3 90 IO „ 89,2 2,7 8,1
4 85 15» 92,1 0,7 7,2
5 80 20 „ 92,2 o,s 7,o
T A B LIC A 12.
Wytrzymałość mechaniczna koksów, otrzymanych z węgla górnośląskiego z dodatkiem węgla westfalskiego.
(Węgle o rozdrobnieniu o — 1 mm).
d J
Górnośląski węgiel koksowniczy
D
Westfalski węgiel koksowniczy
*>//o
Próba bębnowa Frakcja koksu w %
> 40 mm
4 0 — 10 mm
< 10 mm
1 100 — 75,0 n , 5 13,5
2 95 5 88,9 2,7 8,4
3 90 10 92,5 i ,4 6,1
4 85 15 94,0 o,5 5,5
5 80 20 94,2 o,4 5,4
') Liczone na substancję suszoną w 1050 i bezpopiolową.
-) Oznaczone metodą B. R o g i .
148 P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y lfi (1932)
K oksow aniu poddaliśm y m ieszaninę gór
nośląskiego węgla stosow anego w koksow nictw ie z d o d atk iem w estfalskiego węgla k o k sującego.
Z tab lic y w ynika, że w m iarę dodaw ania węgla w estfalskiego w z ra sta w ybitnie w y
trzym ałość m echaniczna koksu. B ardzo znacz
n ą popraw ę uzyskuje się z m ieszaniny za
w ierającej 10% węgla koksowniczego. Oczy
wiście dalszy d o d atek węgla lepszego wpływ a n a dalsze polepszenie koksu, lecz w stopniu stosunkow o nieznacznym , wobec tego jest m ało praw dopodobnem , a b y się mogło o p ła
cać technicz
n ie .
Znacznie w yż
sze liczby dla m ieszanin o ty m sam y m składzie w tab lic y 12 t łu m aczą się w ięk
szą jed n o ro d n o ścią m ieszaniny, uzyskiw anej z węgli lepiej roz
drobnionych.
B. D o d a t e k k o k s o w n i c z e g o w ę g la
Rycina 5- Krzywa plastyczności węgla karwińskiego.
k a r w i ń s k i e g o :
J e s t to węgiel o zaw artości 18,8% lotnych części, należący zate m do g ru p y węgli kok
sow niczych. P osiada liczbę spiekania 52,6.
Z załączonego poniżej w ykresu krzyw ej p la styczności w idzim y, że s ta n p lasty czn y prze
biega u tego węgla dość intensyw nie w szerokich granicach te m p e ra tu r, św iadczących o dużej w ytrzym ałości term icznej bitum inów . W ę
giel F z b a d an y w ap aracie K o r t e n - K o p - p e r s a w ykazał dużą prężność w y dym ania.
W ęgiel F posiada zatem te w szystkie wyżej w spom iane d o d atn ie cechy, by mógł być w pew nym d o d a tk u doskonałym m ate rja łe m , w y p ełn iający m b rak i węgli gazow ych górno
śląskich.
W zw iązku z tem przeprow adziliśm y stu d - ja n a d prężnością w y d y m an ia m ieszanin o coraz większej zaw artości węgla w y d y m a ją cego F.
Poniżej załączam y w ykres (rycina 6) krzyw ych prężności w y dym ania węgla K, F, przyczem dla przejrzystości obrazu w ykres ten został w k ieru n k u osi rzęd n y ch pow ięk
szony czterokrotnie.
N a rycinie 6 podana je s t równocześnie obok zależność w zględną prężności w y d y m a n ia od sk ład u m ieszanin, przyczem jak o po-
Rycina 6. Krzywe prężności wydymania mieszanin węgli górnośląskiego z karwińskim.
Z nacznie bardziej interesujące z p u n k tu w idzenia możliwości p raktycznego zastoso
w ania było zbadanie w pływ u d o d a tk u kok
sowniczego węgla karw ińskiego.
Poniew aż własności górnośląskich węgli spiekających były w yczerpująco om ówione w a rty k u le II-gim , zajm iem y się tu ta j bliższą c h a ra k te ry s ty k ą węgla karw ińskiego F, k tó rego użyliśm y ja k o d o d atk u .
szczególne p u n k ty krzyw ej podano wielkości odcinków zakreślonych na osi rzędnych po 3 godzinach pom iaru. Z w ykresu powyższego w idzim y, że prężność w y d y m an ia w ęgla F, m aleje szybko w m iarę w z rastan ia zaw ar
tości węgla niew ydym ającego. Z drugiej zaś stro n y nieznaczne n aw et d o d a tk i węgla w y
dym ającego F zm iejszają szkodliw e kurczenie się górnośląskiego w ęglaK .podczas koksow ania.
(1932) lfi P W ŻEM Y S Ł CIt EM IC ŻN Y
Przeprow adziliśm y w piecu W o l b l i n g a koksow anie podw ójnych m ieszanin węgla ga
zowego średnio spiekającego, koksującego z 10 i 20% do d atk iem koksowniczego węgla karw ińskiego.
TA B LIC A 13.
W ytrzymałość mechaniczna koksów otrzymanych z węgła górnośląskiego z dodatkiem węgla karwińskiego.
Skład mieszaniny W ytrzymałość koksu L. p. Węgieł
górnośląski K
Węgiel karwiński
F
Próba bębnowa 40 mm 40— 10 mm|<[ 10 mm
i roo — 75.' 12,7 12,2
2 90 10 91.3 3.8 | 4.9
3 8o 20 94.4 t.5 ! 4.i
Z w yników zestaw ionych w tablicy 13 w idzim y, że 10% d o d atek węgla karw ińskiego może mieć bardzo du ży w pływ na w y trzy m ałość m echaniczną otrzym anego koksu z węgla górnośląskiego gazowego. 2 0 % -wy do
d a te k podnosi w artość frak cji powyżej 40 min z 75,1% do 94,4% . Rów nocześnie m aleje właściwa -ścieralność.
D o d a t e k p ó ł k o k s u .
O m aw iając poprzednio własności węgli k oksujących stw ierdziliśm y, że łupliw ość n a szego koksu spow odow ana je s t m iędzy innem i tem , że węgle górnośląskie używ ane w kokso
wni posiad ają z b y t dużą ilość lotnych części, n iesp a d a ją c ą poniżej 30% . Jeżeli idzie o po
praw ę koksu przez zm ianę n a tu ry m aterjału poddaw anego koksow aniu, to byłoby n a j
racjonalniej zm niejszyć procentow ą zaw artość lotnych części przez d odatek środka „od ch u dzającego” , np. węgla chudego, zaw ierającego 13 — 18% lotnych części, przyczem pożądane byłoby w ystępow anie u tego węgla pewnej, chociażby nieznacznej prężności w ydym ania.
T ak się je d n a k zdarzyło, że dwa zagłębia europejskie, S a a r i górnośląskie, gdzie doda
tek węgla chudego do węgla używ anego w koksow nictw ie m ógłby posunąć znacznie n a
przód zagadnienie po p raw y koksu, złóż chu
dego wręgla nie posiadają. P o d jęte badanie celem znalezienia sztucznego środka odchu
dzającego doprow adziło do zastosow ania pół
k o ksu1). Użycie półkoksu m a tę dużą zaletę, że ilość lo tnych części m ożna do pewnego sto p n ia p rzy otrzym yw aniu półkoksu regu-
‘) W . Ś w i ę t o s ł a w s k i . F u e l 9 564 — 566 ( i93°)-
lować, prócz tego do otrzym ania półkoksu można stosow ać zarów no węgle koksujące, ja k też i niekoksujące, co znacznie rozszerza skalę węgli, m ogących znaleźć zastosow anie w kok
sownictwie. W adą I-ego m aterjału je st brak sub stan cy j bitum icznych, co nie pozwala na w iększy d o datek półkoksu. B itum iczne su b stan cje węgla nie m ogłyby zlepić zb y t wielkiej ilości obcego obojętnego m aterjału .
W ychodząc z tego założenia, że w naszych w arunkach d o d atek półkoksu je s t jed n y m z najisto tn iejszy ch środków , prow adzących do zm niejszenia procentow ej zaw artości lotnych części, a tem sam em do popraw ienia jakości koksu, przeprow adziliśm y dla całokształtu sy stem aty czn e bad an ia nad kilku naszemi koksującem i węglami, m im o, że prace, jak zaznaczyliśm y na w stępie, były w tym kie
runku poczynione przez innych autorów . Do o trzy m an ia półkoksu użyliśm y węgla gazowego słabo spiekającego. W łasności ta kiego półkoksu, jak o d o d atk u , nie u stę p u ją w łasnościom półkoksu, otrzym anego z węgla dobrze spiekającego. B ardzo w ażną rolę od
gryw a n a to m ia st tem p e ra tu ra , w jakiej pół- koks został o trzym any, od niej bowiem zależy z jednej stro n y stopień odgazow ania węgla z drugiej, stopień rozwinięcia pow ierzchn i półkoksu. A by to zjaw isko ilościowo określić, przeprow adziliśm y kolejno w piecu W o l
b l i n g a koksow anie m ieszanin węgli G. SI.
TABLICA 14.
W pływ dodatku półkoksu.
d
J Węgiel ko ksowniczy Półkoks z węglaH do danyw iloś ci% Temperatura otrzymania półkoksu
Próba bębnowa Frakcja koksu w % 40 mm 40 — 10
mm 10 mm
1 100 --- — 82,6 3.6 13,8
2 90 IO 475 90,6 i,9 7,5
3 90 IO 0u-ł 0 89,9 3,4 6,7
4 90 IO 600 72,4 1,8 25,8
gazowych spiekających z 10% -w ym d o d a t
kiem półkoksów , otrzym anych w piecu W o l
b l i n g a w tem p e ra tu ra c h 475°. 500? i 600°.
T ablica 14 podaje wyniki b adań w y trzy m a
łości m echanicznej poszczególnych koksów.
Z tab licy w ynika, że opLyrnalne własności posiada półkoks o trzym any w Z 4 7 5 — 500°.
Zastosow anie wyższej te m p e ra tu ry półkokso-
P R ZEM YSŁ C li EM ICZN Y ił i (1932)
w ania m a w pływ niek o rzy stn y na jakość koksu.
Do dalszych dośw iadczeń nad wpływem procentow ej zaw artości tego d o d a tk u użyliś
m y półkoksu, otrzym anego w o p tym alnych w arunkach, zaw ierającego około 19% lotnych części. Okazało się że zaw artość półkoksu w m ieszaninie nie pow inna przekraczać 15&, bez obaw y o pogorszenie otrzym anego koksu.
R z u t o k a n a o s i ą g n i ę t e w y n i k i . Opisane wyżej b ad an ia półtechniczne, w y
konane w piecu W ó l b l i n g a d oprow adzają do ciekaw ych w yników . Jeżeli więc chodzi o m ieszanie węgli spiekających jednakow ego ty p u , to w zasadzie b ad an ia nasze w ykazują, że dla tego rodzaju m ieszanin p rzy ją ć m ożna w pierw szem przybliżeniu w ystępow anie za
leżności prostolinjow ej pom iędzy składem m ieszaniny, a jakością otrzym anego koksu, aczkolwiek możliwe je s t rów nież odchylenie d o d atnie od praw a addytyw ności. Ponie
waż całkow ite reprodukow anie procesu tech
nicznego w piecu W ó l b l i n g a nic jest mo
żliwe, wobec tego byłoby w skazane, aby spraw dzenie Lej reguły mogło być w yko
nane w skali technicznej. DodaŁek węgła koksowniczego o znacznej prężności w ydy
m ania i znacznej odporności na działanie term iczne w okresie plastycznym , okazał się w w a ru n k a ch naszego dośw iadczenia bardzo korzystnym . M am y tu do czynienia najw y raźniej z odchyleniam i dodatniem i od praw a addytyw ności, przyczem z doświadczeń n a szych w ynika, że ilość d o d a tk u , d ająca o p ty m alne korzyści nie je s t w ielka. W obec tego m ogłaby pow stać kw estja polepszenia jakości koksu górnośląskiego drogą dodaw ania nie
wielkiej ilości węgli dobrze spiekających. J e s t to sp raw a przyszłych b adań, oraz kalkulacyj technicznych, czy byłoby dogodniejszem sp ro wadzenie odpow iedniej ilości węgla wyższego g a tu n k u z poza granic Polski. B adania geolo
giczne m ogłyby w yjaśnić również, czy ist
niej o możliwość znalezienia i eksploatacji głębszych pokładów lepszego węgla koksow niczego.
B ad an ia nasze p o tw ierdzają wreszcie do
św iadczenia innych autorów , że dodatek pół
koksu do naszego węgla daje rów nież wyniki' zadow alające. O bserw acje nasze je d n a k w y
jaśniły z całą w yrazistością, że n a tu ra tego półkoksu musi być dokładnie poznana i dla każdego węgla, poddaw anego koksow aniu m uszą b y ć ustalone o p ty m aln e w arunki pół- Icoksowania; ab y stosow any d o d a te k służyć m ógł isto tn ie do popraw y, a nie do pogorsze
nia jakości koksu. J a k z powyższego opisu w ynika, zastosow ane o p ty m a ln e w aru n k i fi
zyczne procesu koksow ania uw ażać należy za słuszne w odniesieniu tylko do naszej in sta lacji, gdyż w aru n k i w jak ich przebiega proces w in sta la c ja c h technicznych m uszą być z n a tu ry rzeczy inne. W yniki naszych b adań m ogą służyć zaledwie drogow skazem do tego, w ja k im kierunku w inny iść usiłow ania w technice.
rEs u mE.
Les etudes dem i-iechniąues effectućes dans le four de W ó lb lin g , qu’on vient de decrire, ont donnę des resultats interesants. Lorsqu’il s'agit de melanges de charbons que s’agglulinent, d ’un meme type, nos etudes montrent q u ’en principe pour ce genre de melanges on peut adm ettre comme premiere approximation une relation lineaire entre la com- position du melange et la qualite du coke obtenu. Comme ce est impossible de reproduire dans le four d e Wo l b l i n g , le procede technique en entier, il serait dćsirable qu’on puisse verifier cette regle a une echelle technique. Dans les condi- tions de nos experiences on a trouve tres avantageux d ’ajouter du charbon cokefiant ayant une tension de renflem ent con- sidirable, de meme q u ’une grandę resistance a 1’action thermique dans la pśriode plastique. Nous avons dans ce cas clairement A faire avec ecarts positifs de la loi d ’addi- tionnabilitó; ił resulte de nos expćriences que la quantitó ajoutee qui donnę les plus grands avantages n ’est pas gran
dę. Par cor»sćquent la question se pose de pouvoir ameliorer la qualite du coke de H aute Silesie en V ajoutant un peu de charbons qui s’agglutinent bien. II faut rćserver aux etu des et aux calculs techniques futurs la question a savoir s’il ne serait pas plus avantageux d ’importer de 1’śtranger une quantite convenable de charbon d ’une qualite superieure.
Des recherches geologiques pourraient etablir egalement s'il serait possible de trouver et l’exploiter des cruches d ’un charbon cokefiant meuilleur a une profondeur plus grandę.
Nos etudes confirment aussi les experiences d ’autres auters dont il resulte que I’addition de demi-coke a notre charbon donnę egalement des resultats satisfaisants. Nos observations ont cependant etabli clairement que la naturę de ce demi-coke doit etre connue exactement et que pour chaque genre de charbon soumis a la cokćfaction il faut fixer les conditions les pKis favorables de demi cokefaction, pour que 1’addition puisse servir en effet a une amelioration et non pas a un emperement de la qualite du coke. Comme ii resulte de la description precedente, les conditions phy- siques les plus favorables du procede de cokefaction doivent etre consideree comme justes seulement par rapport a notre installation, car les conditions dans lesquelles le phenomene a lieu dans les installations techniques sont evidemment differentes. Les resultats de nos etudes ne peuvent a paine que servir comme indication de la voie dans laquelle il faut poursuivre les efforts de la technique.
(1932) 16 P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y 151
S postrzeżenia d o ty czące ekstrakcji fenoli z olejów karbolow ych.
O b serv ;ilio n s concernanl, re x lra c U o n dos p h en o ls des huilcs plienoliqucs.
JÓ Z E F D A N K O W SK I
N adeszło 20 lipca 1931
J a k w iadom o fenole e k stra h u je się z ole
jów karbolow ych za pom ocą 10— 15% w od
nego roztw oru ługu sodowego. W p rak ty ce proces ten odbyw a się w n a stę p u jąc y sposób:
Do pew nej objętości roztw oru N a O H o okreś
lonej zaw artości dodaje się tak obliczoną"
ilość oleju karbolowego o w iadom ej zaw ar
tości fenoli, by cały sód związać z fenolem i krezolam i; ew entualnie, daje się pewien n a d m ia r oleju karbolowego, by w ten spo
sób w yzyskać cały lug. Przez pewien czas całą zaw artość dobrze się miesza, poczerń pozostaw ia się ją w spokoju, o trzym ując dwie w arstw y: górną-oleistą, p rak ty czn ie po
zbaw ioną fenoli i dolną — w odną, zawie
rają cą roztw ór fenolanu i krezolanów sodu, któ re się dokładnie oddziela. Olej pozba
w iony fenoli idzie do fab ry k a c ji p rep a ra tó w sm ołow ych, a w odny roztw ór fenolanów rozcieńcza się w odą i dy sty lu jc z p a rą w odną, zbierając ko n d en sat do odbieralnika. Dy
sty lację prow adzi się d o tąd , aż pró b a fe
nolanu sodu p rzy dużem rozcieńczeniu wodą będzie daw ać klarow ną ciecz, co je s t dowo
dem, że olej rozpuszczony w fenolanie został usunięty.
Przechodząc do opisu w łasnych sp o strz e żeń zaznaczę, że w odbieralniku zbiera się czasem dość zn aczna ilość odpędzonego w ten sposób oleju, a niekiedy fenolan sodu zaraz po oddzieleniu go od w yekstrahow anego oleju je s t praw ie bez oleistych części.
Podkreślić należy, że w obu wyżej w y
m ienionych w ypadkach dokładność oddzie
lenia Łych cieczy była pilnie obserw ow ana.
N asuw a się więc p y tanie: dlaczego zanie
czyszczenie wodnego roztw oru fenolanu ole
jem niezawsze jest jednakow e?
Czy nie w pływ a n a to jakość oleju — t. j.
jaki olej był w zięty do ekstrakcji: czy lek
ki — zaw ierający przew ażnie fenole lub średni, czy karbolow y — zaw ierający prze
ważnie krezole? Może wpływa na jakość otrzym anego fenolanu sodu ilość i koncen
tra c ja ługu użytego do ek strakcji oleju kar holowego?
Zauważono wszakże, że ekstrak cja je s t dokładniejsza i oddzielanie się cieczy po ustaniu się jest szybsze, o ile używ a się do ek strakcji oleju nie zaw ierającego dużo n af
talino lub świeżo dystylow anego, co je s t zrozum iałe, gdyż s ta ry olej zawiera spoli- m erizow ane substan cje w postaci smoło
wych żywic i naftalin , które sp rz y ja ją tw o
rzeniu się em ulsyj. Zauważono też, że ja kość fenolanu zależna je s t od sposobu p ro
wadzenia ekstrakcji.
W ykonano dla przykładu dwie próby ekstrakcji: W pierwszej do określonej ilości kwasu karbolow ego dodano obliczoną ilość 10-— 15% N a O H nie odrazu, lecz rozdzie
lono ją na trz y porcje i po każdem wym ie
szaniu usunięto z e k stra k to ra otrzym any fenolan do innego naczynia. W drugiej całą obliczoną ilość 10-—15% N aO H dodano odrazu do określonej ilości oleju karbolowego.
O trzym any w Len sposób fenolan w drugiej próbie był znacznie lepszy, aniżeli w pierw
szej.
Żeby usunąć źródło błędów, pochodzące od niejednolitości m aterjału , przyszykow ano specjalnie do tego celu większe ilości roz
tworów, by można było posługiwać się nimi przez cały czas trw ania prób.
Mając w ruchu fabrycznym fenolan sodu 0 zaw artości około 30% kwasów karbolo
wych i chcąc operow ać p rzy próbach labo
rato ry jn y c h w w arunkach zbliżonych do w arunków istniejących w fabryce, sp rep a
row ano do ty ch prób wodne roztw ory feno
lanów sodu o zaw artości 30% kwasów kar
bolowych.
Dla ułatw ienia sobie pracy oleje k arb o lowe zostały spreparow ane z fenolu, krezolu 1 so lv e n t-n a fty oczyszczonej lub p u lzó l’u (olej n e u tra ln y pochodzący z oleju karbolo
wego). E k strak cję olejów karbolow ych pro
w adzono przy tych próbach nie zapom ocą
152 P R Z E M Y S Ł C H E M I C Z N Y 1(5 (1932)
ługu sodowego, a używ ając do tego celu 30% -wego fenolanu lub krezolam i sodu, nieza- w ierającego wolnego N a O lI, a lo ze względu na w yniki, k tó re o trzym ano p rz y operow aniu podczas e k stra k cji n ied o stateczn ą ilością ługu.
Niżej podaję opis jednej serji prób p rzepro
w adzonych z fenolem rozpuszczonym w sol- vent-nafeie oczyszczonej i 30% -ow ym w od
ny m roztw orem fenolanu sodu.
Celem zb ad an ia, czy rzeczywiście nasz '-80% -ow y roztw ór fenolu w solvent-nafcie posiada 3 0 % kw asu karbolow ego, w y konu
jem y n a stę p u ją c ą ^iróbę:
Do m iarow ego cylindra na 250 cm3 z do
szlifow anym szklanym korkiem , w k tó ry m zn a jd u je się dokładnie odm ierzone 150 c/n3 N a O H 10% , dolew am y 100 cm3 naszego 30% -ego roztw oru fenolu w solvent-nafcie i po z a tk a n iu korkiem zaw artość cylindra dobrze kłócim y, a po ustan iu się cieczy zo
baczym y, że w arstw a w odna ługu będzie teraz w ynosiła nie 150 cm3, ale ju ż 180 cm3, zaś w arstw a so lv e n l-n a fty będzie rów nała się 70 cmM, zam iast pierw otnych 100 cm3, co się zresztą zupełnie zgadza z założeniem , że całe 30 g — 30 cm3 fenolu, k tó re były w solvent-nafcie, przeszły po skłóceniu do wodnej w arstw y, tw orząc tam z N a O ll fe- nolan sodu.
Jeżeli oddzielim y tę w arstw ę solvent- n a fty od otrzym anego fenolanu sodu i pow tórnie j ą skłócim y z św ieżą p o rcją 150 c/n3 l^% ~ cg° higu sodowego, to po u sta n iu się cieczy nie zauw ażym y p rzy ro stu objętości roztw oru N a O H , co dowodzi, że solvenl- n a fta była w yekstrahow ana dobrze ju ż za pierw szym razem . Z Lego w idzim y, że o ile w eźm iem y n a d m ia r ługu, Lo e k stra k c ja je s t całkow itą i. oczywiście, o trz y m an y fenolan sodu je s t c zy sty bez zarzu tu , (przy znacznem rozcieńczeniu w odą nie traci swojej kla
rowności i nie w ydziela oleju). W eźm y teraz do eksŁrakcji naszego 30% -ego rozLworu fenolu w sólvenŁ-nafcie nie 10% -ow y ług.
lecz sp rep aro w an y do Lego celu 30% -ow y fenolan sodu, nie zaw ierający wolnego N a O H i zróbm y 4 p ró b y podane w Lablicy 1.
We wszysLkich próbach przezem nie w y
konanych czas skłócania i usŁawania się cieczy byl jednakow y. Skłócanie trw ało 3 mi- n u ty , a ustaw anie się cieczy trw ało zwykle całą noc. O dczytyw anie otrzy m an y ch obję
tości w cylindrach nasŁępowało na drugi dzień rano.
Po u sia n iu się cieczy w cylindrach za
obserw ow ano n a stę p u jąc e p rz y ro sły obję
tości wodnego roztw oru fenolanu sodu:
w 1-ym w ypadku z a m iasl po czątk . 100 cm3 odczyLano 131 c/n3 (przybyło 31 cm3), w 2-im w ypad k u odczytano 163 (przybyło 63), w 3-im w ypadku odczytano 205 (przybyło 105) w 4-ym w ypadku odczytano 234 (przybyło 134). Z badaw szy otrzy m an e w cylin d rach cie
cze po skłóceniu, zauw ażym y, n a p rz y k lad , że w 4-ym w y p ad k u w solvent-nafcie pozo
stało jeszcze 18% fenolu, a rozcieńczając ługiem w odną w arstw ę fenolu -f- fenolanu sodu zobaczym y, że z niego w y trąc iło ' się 10% solvenL-nafly.
Z powyższego w idać, że o ile m am y n i e d o s t a t e c z n ą i l o ś ć N ą O II, t o e k s t r a k c j a n i c j e s t c a ł k o w i t a , i że w o l n y f e n o l r o z p u s z c z a j ą c s i ę w w o d n y m r o z t w o r z e f e n o l a n u s o d u j e d n o c z e ś n i e p o w o d u j e r o z p u s z c z a n i e s i ę o l e j u (w d a n y m w ypad k u — soł-vent-nafty) w d a
n ym roztw orze fenolanu sodu i fenolu.
O perując 20% , 15% , 10% i 5% -ow ym roztw oram i fenolu w solvenl-nafcie i 30% -ym w odnym roztw orem fenolanu sodu ot r zy
m am y inne w yniki, k tó re p o d a ją rubryki dalsze tab lic y I.
Dla 20% roztw oru fenolu p rzy ro sty w y
nosiły 19, 36, 56, względnie 70 cm3, dla 15% -cgo 12, 25, 37 i 48 cm3, dla 10%-ego tylko 8 cm3, a dla 5 % zaledwie 4 cm3.
Z p o w y ż s z e g o w i d a ć , że r o z p u s z c z a l n o ś ć f e n o l u , a r a z e m z n i m n e u t r a l n e g o o l e j u w w o d n y m r o z t w o r z e f e n o l a n u s o d u s p a d a w m i a r ę u ż y c i a d o e k s t r a k c j i o l e j u k a r b o l o w e g o o m n i e j s z e j z a w a r t o ś c i f e n o l u .
Celem zb ad an ia, ja k będą zachow yw ały się oleje karbolow e i „fcn o lan y ” sodu przy ek stra k cji prow adzonej w id en ty c zn y sp o sób ja k opisane w yżej, ale zaw ierające już nie sam fenol, lecz i krezole, lub m ieszankę fenolu z krezolam i, w ykonano kilka seryj prób analogicznych k tó re p odają: tablica 2 dla krezolam i sodu i tab lica 3 dla m iesza
nin y rów nych części krezolam i i fenolanu.
T ablice 4, 5 i 6 p o d a ją analogiczne trz y serje prób przedsięw ziętych dla zbadania rozpuszczalności k r e z o l i w w odnym roz-
