Основні відмінності між графітизованим нафтовим коксом та звичайним нафтовим коксом

1. Структура атомного розташування: якісна зміна від безладу до порядку

• Звичайний нафтовий кокс: Атоми вуглецю розташовані в невпорядкованому або ближньо-впорядкованому стані, подібно до структури аморфного вуглецю. Він має численні дефекти кристалічної решітки, які обмежують його електропровідність, теплопровідність та хімічну стабільність.
• Графітизований нафтовий кокс: Після графітизації за високої температури, приблизно 3000°C, атоми вуглецю перегруповуються в гексагональну шарувату структуру графіту. Ця структура характеризується високою цілісністю кристалічної решітки, слабкими міжшаровими силами та низьким опором міграції електронів. Це структурне перетворення надає їй типових властивостей графіту, таких як висока електропровідність, висока теплопровідність та чудова хімічна стабільність.

2. Різниця в продуктивності: структура визначає функцію

Електро- та теплопровідність

• Графітований нафтовий кокс: його питомий опір значно нижчий, ніж у звичайного нафтового коксу (може бути нижче 0,001 Ом·м), а теплопровідність у кілька разів вища. Він підходить для сценаріїв із суворими вимогами до електро- та теплопровідності (наприклад, анодні матеріали для літій-іонних акумуляторів, потужні графітові електроди).
• Звичайний нафтовий кокс: через структурні дефекти він має погану електропровідність і здебільшого використовується в галузях з низькими вимогами до продуктивності (наприклад, паливо, звичайні вуглецеві матеріали).

Хімічна стабільність

• Графітований нафтовий кокс: його шарувата структура підвищує стійкість до хімічної корозії від кислот, лугів тощо. Він не схильний до окислення та руйнування за високих температур, що призводить до збільшення терміну служби.
• Звичайний нафтовий кокс: він схильний до структурних пошкоджень у високотемпературних або агресивних середовищах, що призводить до швидкого зниження його продуктивності.

Вміст домішок

• Графітований нафтовий кокс: процес графітизації може додатково зменшити вміст домішок, таких як сірка та азот (вміст сірки може бути знижений до рівня нижче 0,1%), мінімізуючи забруднення та негативні наслідки під час процесу плавки (наприклад, пори та тріщини у виливках).
• Звичайний нафтовий кокс: він має відносно високий вміст домішок і потребує попередньої обробки (наприклад, кальцинації) для задоволення потреб деяких промислових застосувань.

3. Галузі застосування: Різниця в продуктивності призводить до диференціації попиту

Графітизований нафтовий кокс

• Високоякісна металургія: як карбюризатор, він може ефективно збільшувати вміст вуглецю в розплавленому залізі та покращувати властивості сталі (наприклад, міцність, в'язкість), одночасно зменшуючи надходження шкідливих елементів, таких як сірка та азот.
• Нові енергетичні матеріали: це основна сировина для анодних матеріалів літій-іонних акумуляторів. Його висока електропровідність та шарувата структура допомагають покращити ефективність заряду-розряду та термін служби акумуляторів.
• Спеціальні вуглецеві вироби: використовуються у виробництві великих катодних блоків, графітизованих електродів тощо, завдяки високій чистоті, високій кристалічністі та стійкості до високих температур.

Звичайний нафтовий кокс

• Паливна галузь: Кокс з високим вмістом сірки часто використовується на цементних заводах, скляних заводах, електростанціях тощо як недороге паливо.
• Основні вуглецеві матеріали: Кокс з низьким вмістом сірки після кальцинації може бути використаний у виробництві анодів для електролізу алюмінію, звичайних графітових електродів тощо, але його характеристики поступаються графітизованим продуктам.

4. Виробничий процес: компроміс між температурою та вартістю

• Звичайний нафтовий кокс: виробляється за допомогою процесів уповільненого коксування або коксування у флюїдному середовищі з відносно низькими витратами. Однак, він вимагає подальшого прожарювання (приблизно за 1300°C) для видалення летких компонентів і вологи, тим самим збільшуючи вміст фіксованого вуглецю.
• Графітований нафтовий кокс: Використання звичайного нафтового коксу як сировини вимагає додаткової високотемпературної графітизації за температури близько 3000°C. Це значно збільшує споживання енергії та вартість обладнання, але продукт має вищу додану вартість.

Висновок: Істотні відмінності та логіка вибору