На підставі теоретичних та експериментальних досліджень розв’язана конкретна прикладна галузева задача – розроблені методи впливу добавками термопластичних полімерів на властивості кам’яновугільної смоли. Модифікуюча дія таких добавок визначається їх властивостями, кількістю і способом введення у вугільну шихту для коксування або безпосередньо в смолу.
Аналіз термодинамічних показників виявив можливість взаємодії вуглеводнів, гомологів етилену, з п’ятичленними гетероциклами, а також ангулярними ароматичними чотиривуглецевими угрупуваннями. Такий ефект теоретично обґрунтовує зміну якісних і кількісних показників продуктів коксування і сприяє інтенсифікації утворення вуглеводневих ароматичних структур.
Аналіз схеми-моделі термічної деструкції вугілля з полімерною добавкою показав зміну інтенсивності і характеру газовиділення. Тому полімерні добавки сприяють зміні механізму термічної деструкції вугілля, з перерозподілом органічної маси вугілля між твердою і парогазовою фазою і зміною їх складу.
Зміна механізму термічної деструкції вугілля з полімерними добавками визначається комплексом додаткових хімічних і фізико-хімічних взаємодій, що супроводжуються зростанням частки поліконденсаційних процесів. Цей ефект сприяє зменшенню енергії активації і показника ступеня процесу термічної деструкції вугілля, різних стадій метаморфізму.
Добавки поліетилену і полістиролу призводять до зміни хімічного складу кам’яновугільної смоли. Додавання названих полімерів дозволить розширити сировинну базу для виробництва кам’яновугільного пеку і пекового коксу.
Додавання поліетилену сприяє збільшенню виходу коксового залишку і вмісту речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Зростання цих показників не пов’язане зі збільшенням в смолі частки твердих вугільних і напівкоксових частинок, а визначається хімізмом взаємодіючих компонентів. Найбільша зміна спостерігається при величині добавки 10 %. Подальше збільшення добавки не призводить до істотних змін властивостей і недоцільне з погляду збільшення густини смолополіетиленових композицій.
Добавка полістиролу сприяє зменшенню виходу коксового залишку і вмісту речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Зміна названих показників визначається хімізмом взаємодіючих компонентів і призводить до поліпшення пластифікучих властивостей кам’яновугільної смоли. Оптимальна зміна цих показників спостерігається при величині добавки в інтервалі 10–15 %. Подальше збільшення добавки не призводить до істотних змін властивостей і недоцільне з погляду збільшення густини смолополістирольних композицій.
Склад, кількість і спосіб введення полімерної добавки впливає на властивості всіх продуктів коксування. Використовування вуглеводневих полімерів з лінійною і розгалуженою молекулярною структурою дозволяє, без побічних наслідків, збільшити вихід кам’яновугільної смоли. Такі зміни відповідають зменшенню густини смоли і вмісту в ній речовин нерозчинних в толуолі і хіноліні. Істотно впливає на кількісні і якісні показники смоли введення на шар вугільної шихти поліетиленвмістних добавок.
Застосування термопластичних полімерів у складі комплексної органічної добавки на основі фусів або кислої смолки, зменшує негативний вплив відходів коксохімічного виробництва на якість коксу і збільшує вихід кам’яновугільної смоли з поліпшенням її якості.
Промислові випробування на ВАТ «Дніпрококс» показали, що введення термопластичних полімерів у вугільну шихту слід здійснювати в кількості менше 3 % від маси шихти, в існуючих установках, як самостійно, так і в суміші з іншими добавками. Це забезпечить достатню умову для зростання виходу кам’яновугільної смоли.
Оцінювання техніко-економічних показників показало, що застосування полімерних і комплексних добавок сприяє збільшенню випуску товарної продукції на 3,21–19,48 грн в перерахунку на 1 тонну шихти для полімерних добавок і на 8,53–55,28 грн для комплексних добавок на основі фусів або кислої смолки.
