Кои клучни параметри треба строго да се контролираат за време на процесот на производство за да се обезбеди квалитетот на конечниот графитизиран нафтен кокс?

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