Grafitizēts naftas kokss ir galvenais pamata izejviela augstiem - gala materiāliem, piemēram, litija - jonu akumulatora negatīvu elektrodu materiāliem, augstiem - barošanas elektrodiem un īpašs grafīts. Tās veiktspēja tieši ietekmē produkta kvalitāti un konkurētspēju. Kā grafitizēta naftas koksa izejvielas, sēra (-i) un dažādi metāla elementi ir galvenie piemaisījumi, no kuriem ir grūti izvairīties. Viņu klātbūtnei un atlikumiem ir liela ietekme uz grafitizētā naftas koksa darbību.
1. Piemērojumu ietekmes mehānisms uz grafitizētā naftas koksa darbību
(1)Sēra ietekme:
Grafitizācijas pakāpe un strukturālie defekti:
Sērs izkļūst galvenokārt sēra - formā, kas satur gāzi (piemēram, h₂s, cos, So₂) augstas - temperatūras grafitizācijas laikā. Šis desulfurizācijas process atstās strukturālus defektus, piemēram, caurumus un dislokācijas oglekļa struktūrā, iznīcinās oglekļa sešstūra režģa regularitāti un ievērojami samazina galaprodukta grafitizācijas pakāpi. Nepietiekama grafitizācija tieši noved pie elektriskās vadītspējas un siltumvadītspējas samazināšanās un patiesā blīvuma samazināšanās.
Paplašināšanas koeficients:
Atlikušā sēra vai sulfīds gazificēs un atkal paplašināsies, ja to lieto augstā temperatūrā, izraisot materiāla tilpumu strauji palielināties, palielinot materiāla termiskās izplešanās koeficientu, nopietni ietekmējot augsto - temperatūras dimensijas stabilitāti un termisko triecienu izturību un pat izraisot plaisas mazspēju.
Elektroķīmiskā veiktspēja:
Litija akumulatora negatīvu elektrodu materiāliem atlikušais sērs saasinās elektrolīta sadalīšanos, veidos biezāku un nestabilāku cietā elektrolīta interfeisa plēvi uz negatīvās elektrodu virsmas, palielina neatgriezenisku jaudas zudumu, samaziniet pirmo kulona efektivitāti un paātrina cikla jaudu.
(2)Metāla elementu ietekme:
Katalītiskā grafitizācija un strukturālie traucējumi:
Pārejas metāli, piemēram, vanādijs (V), niķelis (NI), dzelzs (Fe) un to savienojums, ir jaudīgi "katalītiskās grafitizācijas" katalizatori augstā temperatūrā. To katalītiskā darbība izraisīs pārmērīgu grafitizāciju vietējos apgabalos vai veidos nesakārtotas oglekļa struktūras, ievieš lielu skaitu graudu robežu un defektus, iznīcina vispārējo vienveidību un samazina materiāla vispārējo elektrisko/siltumvadītspēju un mehānisko izturību.
Katalītiskā oksidācija:
Metāla piemaisījumi, piemēram, vanādijs, niķelis un dzelzs (īpaši vanādija oksīdi), ir jaudīgi katalizatori augstiem - oglekļa materiālu oksidēšanai temperatūrā. Tie ievērojami samazina materiāla sākotnējo oksidācijas temperatūru, ievērojami paātrina tā oksidācijas ātrumu gaisā vai CO₂ atmosfērā un nopietni saīsina augstā - temperatūras komponentu kalpošanas laiku.
Pelni un piesārņojums:
Metāla piemaisījumi ir galvenais naftas koksa pelnu avots. Augsts pelnu saturs samazina produkta tīrību un ietekmē elektrisko/siltumvadītspēju. Ārkārtas lietojumos metāla joni pelnos var kļūt par piesārņotāju avotu.
Elektroķīmiskās īpašības:
Atlikušie metāla joni migrēs uz negatīvā elektrodu virsmu, iznīcinās SEI plēves stabilitāti, palielina sevi - izlādi, slikta cikla veiktspēja un iespējamie drošības riski.
Tilpuma stabilitāte un izturība:
Dažiem metāla oksīdiem var veikt hidratācijas vai fāzes izmaiņas augstā temperatūrā vai mitrā vidē, izraisot vietējo tilpuma izplešanos, ietekmējot materiāla izmēru stabilitāti un mehānisko izturību.
2. Metodes piemaisījumu noņemšanai no naftas koksa izejvielām
(1)Desulfurizācijas metode:
Augstas temperatūras kalcinācija desulfurizācija:Visbiežāk izmantotā un ekonomiskākā pirmapstrādes metode. Kalcinošais zaļais kokss ar 1200–1500 grādu inertā atmosfērā (lai novērstu oksidācijas sadegšanu) lielāko daļu organiskā sēra sadala tādās gāzēs kā H₂s un Cos.
Hidrodeulfurizācija (HDS):Izmantojot katalizatoru augstā - temperatūrā un augsta - spiediena ūdeņraža vide. Organiskais sērs naftas koksā tiek pārveidots par H₂s noņemšanai.
Oksidatīvā desulfurizācija:Izmantojot oksidantu (piemēram, gaisu/o₂, h₂o₂, slāpekļskābi, peroksi skābi utt.), Lai oksidētu sēru ūdenī - šķīstošais sulfāts vai ļoti oksidēts sēra oksīdi noteiktos apstākļos un pēc tam noņemiet to, mazgājot ūdeni.
Bioloģiskā desulfurizācija:Izmantojot specifiskus mikroorganismus, lai metabolizētu organisko sēru naftas koksā.
(2)Demetalizācijas metode:
Skābes mazgāšana:Pašlaik visizplatītākā un efektīvākā demetalizācijas metode. Kalcinētu koksu vai zaļo koksu parasti ārstē ar sālsskābi, slāpekļskābi, hidrofluorskābi vai to sajauktajām skābēm. Skābe var izšķīdināt lielāko daļu metāla oksīdu un sāļu, un to galvenokārt izmanto, lai noņemtu ūdeni - šķīstošos sāls piemaisījumus.
Augsta - temperatūras hlorēšanas grauzdēšana:Tiek ieviesta hlora gāze vai augstā temperatūrā pievieno hlorējošu līdzekli, lai metāla piemaisījumus pārveidotu gaistošos hlorīdos noņemšanai.
Sārmu mazgāšana:To galvenokārt izmanto, lai noņemtu skābos oksīda piemaisījumus, piemēram, silīciju (SI) un alumīniju (AL).
Nākotnē, pieaugot pieprasījumam pēc grafitizēta naftas koksa jaunas enerģijas un augstas - gala metalurģijas jomās, piemaisījumu noņemšanas tehnoloģija attīstīsies intelekta un zemas karbonizācijas virzienā, piemēram, optimizējot kalcinēšanas temperatūras gradientu AI, attīstot zemu -} enerģijas mikroviļņu desulfurizācijas aprīkojuma palīdzību utt.
