Во процесот на производство на графитизиран нафтен кокс, од суштинско значење е строго да се контролираат следните клучни параметри, од изборот на суровина, претходната обработка, процесот на графитизација до пост-третманот, за да се обезбеди квалитетот на финалниот производ:
I. Избор на суровини и претходна обработка
Содржина на сулфур
- Контролен стандард: Содржината на сулфур во суровиот нафтен кокс треба да биде ≤0,5%. Коксот со висока содржина на сулфур може да предизвика експанзија на гасот за време на графитизацијата, што доведува до пукање на производот.
- Влијание: Секое намалување од 0,1% на содржината на сулфур ја намалува стапката на пукање на производот за 15%-20% и ја намалува отпорноста за 5%-8%.
Содржина на пепел
- Контролен стандард: Содржината на пепел треба да биде ≤0,3%, при што примарните нечистотии се метални оксиди како што се железо, силициум и калциум.
- Влијание: Секое зголемување од 0,1% на содржината на пепел ја зголемува отпорноста на производот за 10%-15% и ја намалува механичката цврстина за 8%-10%.
Распределба на големината на честичките
- Контролен стандард: Грануларниот кокс треба да сочинува ≥80%, додека коксот во прав (големина на честички <0,5 mm) треба да биде ≤20%.
- Влијание: Вишокот кокс во прав може да доведе до згрутчување за време на калцинацијата, влијаејќи на отстранувањето на испарливите материи; подобрената униформност на грануларниот кокс ја намалува потрошувачката на енергија за графитизација за 5%-10%.
Процес на калцинација
- Температура: 1200-1400°C за 8-12 часа.
- Функција: Отстранува испарливи материи (од 8%-15% до <1%) и ја зголемува вистинската густина (од 1,9 g/cm³ до ≥2,05 g/cm³).
- Контролна точка: Вистинската густина по калцинацијата мора да биде ≥2,08 g/cm³; во спротивно, тешкотијата на графитизација се зголемува, а отпорот се зголемува.
II. Процес на графитизација
Контрола на температурата
- Основен параметар: 2800-3000°C, одржувано 48-72 часа.
- Влијание:
- Секое зголемување на температурата од 100°C ја зголемува кристалноста за 5%-8% и ја намалува отпорноста за 3%-5%.
- Недоволната температура (<2700°C) резултира со аморфен јаглероден остаток, со отпорност на производот >15 μΩ·m; прекумерната температура (>3100°C) може да предизвика оштетување на структурата на јаглеродот.
Униформност на температурата
- Контролен стандард: Температурна разлика помеѓу јадрото на печката и работ ≤150°C, со растојание меѓу термопаровите ≤30 cm.
- Влијание: Секое зголемување на температурната разлика од 50°C ја проширува локалната варијација на отпорноста за 10%-15% и го намалува приносот на производот за 5%-8%.
Стапка на греење
- Контролен стандард:
- Фаза од 25-800°C: ≤3°C/h (за да се спречи пукање од термички стрес).
- Фаза 800-1250°C: ≤5°C/h (за да се поттикне формирање на уредена јаглеродна структура).
- Влијание: Прекумерното загревање предизвикува намалување на волуменот на производот кое надминува 15%, што доведува до пукање.
Заштитна атмосфера
- Контролен стандард: Проток на азот од 0,8-1,2 m³/h, или употреба на аргон/вакуумска средина.
- Функција: Спречување на оксидација и намалување на содржината на нечистотии (на пр., содржината на кислород се намалува од 0,5% на <0,1%).
III. Пост-третман и прочистување
Стапка на ладење
- Контролен стандард: Бавна брзина на ладење ≤20°C/h по графитизација.
- Влијание: Брзото ладење предизвикува преостанат термички стрес, намалувајќи ја отпорноста на производот на термички шок за 30%-50%.
Дробење и сеење
- Контролен стандард: Големина на честички D50 контролирана на 10-20 μm, со површинско обложување (на пр., таложење на смола или хемиска пареа) униформност на дебелината ≤5%.
- Функција: Ја оптимизира морфологијата на честичките и ја зголемува густината на производот (од 0,8 g/cm³ до ≥1,2 g/cm³).
Третман за прочистување
- Халогено прочистување: Гасот Cl₂ реагира на 1900-2300°C во тек на 24 часа, намалувајќи ја содржината на нечистотии на ≤50 ppm.
- Вакуумско прочистување: Одржувано на вакуум од 10⁻³ Pa во тек на 50 часа, со што се постигнува вкупна содржина на нечистотии ≤10 ppm (за апликации од висока класа).
IV. Резиме на клучните контролни точки
| Параметар | Контролен стандард | Влијание |
|---|---|---|
| Содржина на сулфур | ≤0,5% | Избегнува пукање предизвикано од ширење на гас; ја намалува отпорноста за 5%-8% |
| Содржина на пепел | ≤0,3% | Ги намалува металните нечистотии; ја намалува отпорноста за 10%-15% |
| Температура на графитизација | 2800-3000°C за 48-72 часа | Ја зголемува кристалноста за 5%-8%; ја намалува отпорноста за 3%-5% |
| Униформност на температурата | Јадрото-работ на печката温差 ≤150°C | Го подобрува приносот за 5%-8%; ја намалува варијацијата на отпорноста за 10%-15% |
| Стапка на ладење | ≤20°C/ч | Ја зголемува отпорноста на термички шок за 30%-50%; го намалува внатрешниот стрес |
| Содржина на нечистотии при прочистување | ≤50 ppm (халоген), ≤10 ppm (вакуум) | Ги задоволува високите индустриски барања (на пр., полупроводници, фотоволтаични системи) |
V. Технолошки трендови и насоки за оптимизација
Контрола на ултрафина структура: Развивање на технологија за подготовка на коксен прав од 0,1-1 μm за подобрување на изотропијата и намалување на отпорноста на <5 μΩ·m.
Паметни системи за производство: Имплементација на дигитални системи за динамичка контрола на температурното поле, базирани на двојни системи, за зголемување на приносот до 95%.
Зелени процеси: Користете водород како редукциски агенс за намалување на емисиите на CO₂; усвојте технологија за обновување на отпадната топлина за да ја намалите потрошувачката на енергија за 10%-15%.
Со строго контролирање на овие параметри, графитизираниот нафтен кокс може да постигне содржина на јаглерод ≥99,9%, отпорност од 5-7 μΩ·m и коефициент на термичка експанзија од 1,5-2,5×10⁻⁶/°C, задоволувајќи ги барањата на висококвалитетните индустриски апликации.
Време на објавување: 12 септември 2025 година