Grafitizēts naftas kokss ir process, kas pārveido naftas koksa naftas koksa blakusproduktu par augstas veiktspējas vadošu materiālu. Šī procesa kodols ir augsta temperatūras ārstēšana un strukturālā optimizācija, kas oglekļa atomus pārkārto naftas koksā no nesakārtota stāvokļa līdz sakārtotai grafīta struktūrai, tādējādi uzlabojot tā vadītspēju un mehāniskās īpašības. Zemāk ir galvenie šī procesa posmi un īpašības:
Izejviela pirms apstrādes
Naftas kokss ir ciets produkts, kas iegūts no naftas atlikumu vai asfalta koksēšanas, kas galvenokārt sastāv no oglekļa ar nelielu daudzumu ūdeņraža, sēra, skābekļa un citiem piemaisījumiem. Pirms grafitizācijas naftas koksam parasti tiek veikta kalcinēšana, lai noņemtu gaistošos komponentus un dažus piemaisījumus, uzlabojot tā mehānisko izturību un ķīmisko stabilitāti. Tas ietver kalcinēšanu rotācijas krāsnī pie {{0}} pakāpes, lai samazinātu gaistošo saturu no 8-12% līdz zemāk par 0,5%, novēršot mikroplaisas, ko izraisa poru saraušanās. Patiesajam naftas koksa blīvumam jāpārsniedz 2,05 g/cm³, un sēra saturam jāsamazina līdz zem 2,5%.
| parametrs | Kokss (neakcinēts) | Kalcinēts kokss (CPC) |
|---|---|---|
| Gaistošās vielas | 8-12% | ＜0.5% |
| Pretestība (μω · m) | 8000 | 500-700 |
| Spiedes stiprība (MPA) | 15 | 35 |
Grafitizācijas process
Grafitizācija ir galvenais solis naftas koksa pārveidošanā par vadošu materiālu. Šis process parasti tiek veikts Acheson krāsnī vai iekšējā sērijas krāsnī {{0}} pakāpē, kur augsta temperatūra izraisa oglekļa atomus naftas koksa iekšienē pārkārtot grafīta struktūrā. Tas ietver režģa reorganizāciju, pāreju no nesakārtotas turbostratīvas struktūras uz ABAB grafīta slāņainu struktūru, palielinot grafitizācijas pakāpi līdz vairāk nekā 93%. Pievienojot metāla katalizatorus, piemēram, dzelzi vai kobaltu, pie 0. 1-0. 5%, var samazināt grafitizācijas laiku par 30% un paplašināt graudu lielumu līdz 50 μm. Tradicionālie grafitizācijas procesi lielākoties ir balstīti uz partijām, bet pēdējos gados ir parādījusies nepārtraukta grafitizācijas tehnoloģija, uzlabojot ražošanas efektivitāti un samazinot enerģijas patēriņu.
Veiktspējas uzlabošana un modifikācija
Grafitizētam naftas koksam ir lieliska vadītspēja un zema pretestība, padarot to piemērotu augstas klases lietojumprogrammām, piemēram, litija jonu akumulatora anoda materiāliem un grafīta elektrodiem. Turklāt ķīmiskā aktivācija vai fizikālā modifikācija var vēl vairāk uzlabot tā specifisko virsmas laukumu un porainību, uzlabojot tā veiktspēju enerģijas uzkrāšanas ierīcēs.
Pieteikumi un vērtība
Sakarā ar lielisko vadītspēju un ķīmisko stabilitāti, grafitizēts naftas kokss ir kļuvis par būtisku materiālu jaunajā enerģijas nozarē, īpaši litija jonu baterijās un superkondensatoros. Tā ražošanas process ne tikai sasniedz augstvērtīgu naftas koksa izmantošanu, bet arī nodrošina kritisku izejvielu atbalstu jaunajai enerģijas nozarei.
No "melnā zelta" līdz jaunās enerģijas pamatmateriālam
Grafitizētā naftas koksa ražošanas procesu var pielīdzināt “alķīmijas” formai, lētu naftas pārstrādes blakusproduktu pārveidošanu augstvērtīgos vadošos materiālos. Šis process ne tikai parāda mūsdienu ķīmiskās tehnoloģijas attīstību, bet arī iemieso resursu pārstrādes ilgtspējīgas attīstības koncepciju.
Rezumējot, grafitizētā naftas koksa ražošanas process ir mūsdienu materiālu zinātnes un ķīmiskās inženierijas integrācijas modelis. Tas ne tikai nodrošina galvenos materiālus jaunajai enerģētikas nozarei, bet arī atver jaunus veidus, lai dziļi izmantotu naftas koksu.
