Якія ключавыя параметры неабходна строга кантраляваць падчас вытворчага працэсу, каб забяспечыць якасць канчатковага графітызаванага нафтавага коксу?

У працэсе вытворчасці графітызаванага нафтавага коксу важна строга кантраляваць наступныя ключавыя параметры, пачынаючы ад выбару сыравіны, папярэдняй апрацоўкі, працэсу графітызацыі і заканчваючы наступнай апрацоўкай, каб забяспечыць якасць канчатковага прадукту:

I. Выбар і папярэдняя апрацоўка сыравіны

Утрыманне серы

• Стандарт кантролю: утрыманне серы ў сырым нафтавым коксе павінна быць ≤0,5%. Кокс з высокім утрыманнем серы можа выклікаць пашырэнне газу падчас графітызацыі, што прывядзе да расколін прадукту.
• Уплыў: Кожнае зніжэнне ўтрымання серы на 0,1% зніжае хуткасць расколінавання прадукту на 15-20% і зніжае ўдзельнае супраціўленне на 5-8%.

Змест попелу

• Кантрольны стандарт: утрыманне попелу павінна быць ≤0,3%, прычым асноўнымі прымешкамі з'яўляюцца аксіды металаў, такія як жалеза, крэмній і кальцый.
• Уплыў: Кожнае павелічэнне ўтрымання попелу на 0,1% павышае ўдзельнае супраціўленне прадукту на 10-15% і зніжае механічную трываласць на 8-10%.

Размеркаванне памераў часціц

• Стандарт кантролю: грануляваны кокс павінен складаць ≥80%, а парашкападобны кокс (памер часціц <0,5 мм) — ≤20%.
• Уплыў: празмерная колькасць парашкападобнага коксу можа прывесці да злежвання падчас кальцынацыі, што ўплывае на выдаленне лятучых рэчываў; паляпшэнне аднастайнасці грануляванага коксу зніжае спажыванне энергіі на графітызацыю на 5%-10%.

Працэс кальцынацыі

• Тэмпература: 1200-1400°C на працягу 8-12 гадзін.
• Функцыя: Выдаляе лятучыя рэчывы (з 8%-15% да <1%) і павялічвае сапраўдную шчыльнасць (з 1,9 г/см³ да ≥2,05 г/см³).
• Кантрольная кропка: Сапраўдная шчыльнасць пасля кальцынацыі павінна быць ≥2,08 г/см³; у адваротным выпадку ўзрастае цяжкасць графітызацыі і павялічваецца супраціўленне.

II. Працэс графітызацыі

Кантроль тэмпературы

• Асноўны параметр: 2800-3000°C, вытрымліваецца на працягу 48-72 гадзін.
• Уплыў:
  • Кожныя 100°C павышэнне тэмпературы павялічвае крышталічнасць на 5%-8% і зніжае ўдзельнае супраціўленне на 3%-5%.
  • Недастатковая тэмпература (<2700°C) прыводзіць да ўтварэння аморфнага вугляроднага астатку з удзельным супраціўленнем прадукту >15 мкОм·м; празмерная тэмпература (>3100°C) можа прывесці да пашкоджання вугляроднай структуры.

Аднастайнасць тэмпературы

• Стандарт кіравання: Розніца тэмператур паміж ядром печы і краем ≤150°C, з адлегласцю паміж тэрмапарамі ≤30 см.
• Уплыў: Кожнае павелічэнне розніцы тэмператур на 50°C павялічвае лакальнае змяненне супраціўлення на 10%-15% і зніжае выхад прадукту на 5%-8%.

Хуткасць нагрэву

• Стандарт кіравання:
  • Стадыя 25-800°C: ≤3°C/г (для прадухілення расколін ад цеплавога напружання).
  • Стадыя 800-1250°C: ≤5°C/г (для садзейнічання ўтварэнню ўпарадкаванай вугляроднай структуры).
• Уплыў: празмерная хуткасць нагрэву прыводзіць да ўсаджвання аб'ёму вырабу больш чым на 15%, што прыводзіць да расколін.

Ахоўная атмасфера

• Стандарт кіравання: хуткасць падачы азоту 0,8-1,2 м³/г або выкарыстанне аргоннага/вакуумнага асяроддзя.
• Функцыя: прадухіленне акіслення і зніжэнне ўтрымання прымешак (напрыклад, зніжэнне ўтрымання кіслароду з 0,5% да <0,1%).

III. Пасляапрацоўка і ачыстка

Хуткасць астуджэння

• Кантрольны стандарт: павольная хуткасць астуджэння ≤20°C/г пасля графітызацыі.
• Уплыў: Хуткае астуджэнне выклікае рэшткавае цеплавое напружанне, што зніжае ўстойлівасць вырабу да цеплавога ўдару на 30–50 %.

Драбненне і прасейванне

• Стандарт кантролю: памер часціц D50 кантралюецца на ўзроўні 10-20 мкм, з аднастайнасцю таўшчыні паверхні (напрыклад, пекам або хімічным асаджэннем з паравой фазы) ≤5%.
• Функцыя: Аптымізуе марфалогію часціц і павялічвае аб'ёмную шчыльнасць прадукту (з 0,8 г/см³ да ≥1,2 г/см³).

Ачышчальная апрацоўка

• Ачыстка галагенаў: газ Cl₂ рэагуе пры тэмпературы 1900-2300°C на працягу 24 гадзін, зніжаючы ўтрыманне прымешак да ≤50 праміле.
• Вакуумная ачыстка: падтрымлівалася пры вакууме 10⁻³ Па на працягу 50 гадзін, дасягаючы агульнага ўтрымання прымешак ≤10 ppm (для высокапрадукцыйных ужыванняў).

IV. Кароткі змест ключавых кантрольных пунктаў

V. Тэхналагічныя тэндэнцыі і напрамкі аптымізацыі

Кантроль ультратонкай структуры: распрацоўка тэхналогіі падрыхтоўкі коксу з памерам 0,1-1 мкм для павышэння ізатрапіі і зніжэння ўдзельнага супраціўлення да <5 мкОм·м.
Інтэлектуальныя вытворчыя сістэмы: укараненне сістэм дынамічнага кіравання тэмпературным полем на аснове лічбавых двайнікоў для павелічэння выхаду да 95%.
Зялёныя працэсы: выкарыстанне вадароду ў якасці аднаўляльніка для скарачэння выкідаў CO₂; укараненне тэхналогіі рэкуперацыі адпрацаванага цяпла для зніжэння спажывання энергіі на 10–15 %.

Строга кантралюючы гэтыя параметры, графітызаваны нафтавы кокс можа дасягнуць утрымання вугляроду ≥99,9%, удзельнага супраціўлення 5-7 мкОм·м і каэфіцыента цеплавога пашырэння 1,5-2,5×10⁻⁶/°C, што адпавядае патрабаванням высокапрадукцыйнай прамысловай прамысловасці.