A grafitizált petrolkoksz előállítási folyamatában elengedhetetlen a következő kulcsfontosságú paraméterek szigorú ellenőrzése a nyersanyag-kiválasztástól kezdve az előkezelésen, a grafitizálási folyamaton át az utókezelésig, hogy biztosítsuk a végtermék minőségét:
I. Nyersanyag-kiválasztás és előkezelés
Kéntartalom
- Szabvány: A nyers petrolkoksz kéntartalma ≤0,5% legyen. A magas kéntartalmú koksz grafitizáció során gázkitágulást okozhat, ami a termék repedéséhez vezethet.
- Hatás: A kéntartalom minden 0,1%-os csökkentése 15–20%-kal csökkenti a termék repedési sebességét, és 5–8%-kal csökkenti a fajlagos ellenállást.
Hamutartalom
- Szabvány: A hamutartalomnak ≤0,3%-nak kell lennie, az elsődleges szennyeződések fém-oxidok, például vas, szilícium és kalcium.
- Hatás: A hamutartalom minden 0,1%-os növekedése 10–15%-kal növeli a termék fajlagos ellenállását, és 8–10%-kal csökkenti a mechanikai szilárdságot.
részecskeméret-eloszlás
- Szabvány: A granulált koksznak ≥80%-ot, míg a porított koksznak (szemcseméret <0,5 mm) ≤20%-ot kell kitennie.
- Hatás: A túlzott mennyiségű porított koksz a kalcinálás során összecsomósodáshoz vezethet, ami befolyásolja az illékony anyagok eltávolítását; a szemcsés koksz jobb egyenletessége 5-10%-kal csökkenti a grafitizációs energiafogyasztást.
Kalcinálási folyamat
- Hőmérséklet: 1200-1400°C 8-12 órán át.
- Funkció: Eltávolítja az illékony anyagokat (8%-15%-ról <1%-ra) és növeli a valódi sűrűséget (1,9 g/cm³-ről ≥2,05 g/cm³-re).
- Ellenőrzési pont: A kalcinálás utáni valódi sűrűségnek ≥2,08 g/cm³-nek kell lennie; ellenkező esetben a grafitizáció nehézsége és az ellenállás megnő.
II. Grafitizációs folyamat
Hőmérséklet-szabályozás
- Magparaméter: 2800-3000°C, 48-72 órán át fenntartva.
- Hatás:
- Minden 100°C-os hőmérséklet-emelkedés 5-8%-kal növeli a kristályosságot és 3-5%-kal csökkenti az ellenállást.
- A nem megfelelő hőmérséklet (<2700°C) amorf szénmaradékot eredményez, amelynek termék fajlagos ellenállása >15 μΩ·m; a túlzott hőmérséklet (>3100°C) a szén szerkezetének károsodását okozhatja.
Hőmérséklet-egyenletesség
- Szabályozási szabvány: A kemence magja és széle közötti hőmérséklet-különbség ≤150°C, a hőelemek távolsága ≤30 cm.
- Hatás: Minden 50°C-os hőmérséklet-különbség-növekedés 10%-15%-kal növeli a lokális ellenállás változását, és 5%-8%-kal csökkenti a termékhozamot.
Fűtési sebesség
- Szabványos szabályozás:
- 25-800°C fokozat: ≤3°C/h (a hőfeszültség okozta repedések megelőzése érdekében).
- 800-1250°C-os szakasz: ≤5°C/h (a rendezett szénszerkezet kialakulásának elősegítése érdekében).
- Hatás: A túlzott melegítési sebesség a termék 15%-ot meghaladó térfogatzsugorodását okozza, ami repedésekhez vezet.
Védő légkör
- Szabályozási szabvány: 0,8-1,2 m³/h nitrogénáramlási sebesség, vagy argon/vákuum környezet használata.
- Funkció: Az oxidáció megakadályozása és a szennyeződés-tartalom csökkentése (pl. az oxigéntartalom 0,5%-ról <0,1%-ra csökken).
III. Utókezelés és tisztítás
Hűtési sebesség
- Kontroll standard: Lassú hűtési sebesség ≤20°C/h grafitizálás után.
- Hatás: A gyors hűtés maradék hőfeszültséget okoz, ami 30-50%-kal csökkenti a termék hősokkkal szembeni ellenállását.
Zúzás és szitálás
- Szabványos szabályozás: D50 részecskeméret, 10-20 μm-en szabályozva, felületi bevonattal (pl. szurok vagy kémiai gőzfázisú leválasztás), vastagságegyenletességgel ≤5%.
- Funkció: Optimalizálja a részecskemorfológiát és növeli a termék térfogatsűrűségét (0,8 g/cm³-ről ≥1,2 g/cm³-re).
Tisztító kezelés
- Halogéntisztítás: A Cl₂ gáz 1900-2300°C-on 24 órán át reagál, a szennyeződés-tartalmat ≤50 ppm-re csökkentve.
- Vákuumtisztítás: 10⁻³ Pa vákuumon 50 órán át tartva, ≤10 ppm teljes szennyeződés-tartalmat elérve (nagy teljesítményű alkalmazásokhoz).
IV. A főbb ellenőrzési pontok összefoglalása
| Paraméter | Szabványos szabályozás | Hatás |
|---|---|---|
| Kéntartalom | ≤0,5% | Elkerüli a gáztágulás okozta repedéseket; 5-8%-kal csökkenti az ellenállást |
| Hamutartalom | ≤0,3% | Csökkenti a fémszennyeződéseket; 10-15%-kal csökkenti az ellenállást |
| Grafitizációs hőmérséklet | 2800-3000°C 48-72 órán át | 5–8%-kal növeli a kristályosságot; 3–5%-kal csökkenti az ellenállást |
| Hőmérséklet-egyenletesség | A kemence mag-éle ≤150°C | 5-8%-kal növeli a hozamot; 10-15%-kal szűkíti az ellenállás változását |
| Hűtési sebesség | ≤20°C/h | 30-50%-kal növeli a hősokk-állóságot; csökkenti a belső feszültséget |
| Tisztítási szennyeződés-tartalom | ≤50 ppm (halogén), ≤10 ppm (vákuum) | Megfelel a magas szintű ipari igényeknek (pl. félvezetők, fotovoltaikus elemek) |
V. Technológiai trendek és optimalizálási irányok
Ultrafinom szerkezetszabályozás: 0,1-1 μm-es kokszpor-előállítási technológia kidolgozása az izotrópia fokozása és az ellenállás <5 μΩ·m-re csökkentése érdekében.
Intelligens gyártórendszerek: Digitális ikeralapú hőmérséklet-mező dinamikus vezérlőrendszerek megvalósítása a hozam 95%-ra növelése érdekében.
Zöld folyamatok: Hidrogén redukálószerként való használata a CO₂-kibocsátás csökkentése érdekében; hulladékhő-visszanyerési technológia alkalmazása az energiafogyasztás 10–15%-os csökkentése érdekében.
Ezen paraméterek szigorú szabályozásával a grafitizált petrolkoksz ≥99,9%-os széntartalmat, 5-7 μΩ·m fajlagos ellenállást és 1,5-2,5×10⁻⁶/°C hőtágulási együtthatót érhet el, ami megfelel a csúcskategóriás ipari alkalmazások igényeinek.
Közzététel ideje: 2025. szeptember 12.