Diferențele principale în comportamentul de calcinare dintre cocsul pe bază de petrol și cocsul pe bază de cărbune rezidă în căile distincte de reacție determinate de diferențele în compozițiile chimice ale materiilor prime, care ulterior duc la variații semnificative în evoluția structurii cristaline, modificări ale proprietăților fizice și dificultăți de control al procesului. O analiză detaliată este următoarea:
1. Diferențele în compoziția chimică a materiilor prime stau la baza comportamentului de calcinare
Cocsul pe bază de petrol este derivat din distilate grele, cum ar fi reziduurile petroliere și petrolul clarificat din cracarea catalitică. Compoziția sa chimică este caracterizată în principal de hidrocarburi aromatice policiclice cu catenă laterală scurtă, conectate liniar, cu conținut relativ scăzut de sulf, azot, oxigen și heteroatomi metalici, precum și impurități solide minime și materie insolubilă în chinolină. Această compoziție are ca rezultat un proces de calcinare dominat de reacții de piroliză, cu o cale de reacție relativ simplă și îndepărtarea completă a impurităților.
În schimb, cocsul pe bază de cărbune este produs din smoală de gudron de cărbune și distilatele sale, care conțin o proporție mai mare de hidrocarburi aromatice policiclice cu catenă laterală lungă și condensate, împreună cu cantități semnificative de sulf, azot, heteroatomi de oxigen și impurități solide. Compoziția complexă a cocsului pe bază de cărbune duce nu numai la reacții de piroliză, ci și la reacții de condensare semnificative în timpul calcinării, rezultând o cale de reacție mai complexă și o dificultate mai mare în îndepărtarea impurităților.
2. Diferențele în evoluția structurii cristaline afectează proprietățile materialelor
În timpul calcinării, microcristalele de carbon din cocsul pe bază de petrol cresc treptat în diametru (La), înălțime (Lc) și număr de straturi din interiorul cristalelor (N). Conținutul de microcristale de grafit ideale (Ig/Iall) crește, de asemenea, semnificativ. Deși Lc prezintă un „punct de inflexiune” din cauza pierderilor de materie volatilă și a contracției cocsului brut, structura cristalină generală devine mai regulată, cu un grad mai mare de grafitizare. Această evoluție structurală conferă cocsului pe bază de petrol proprietăți excelente, cum ar fi un coeficient de dilatare termică scăzut, o rezistivitate electrică scăzută și o conductivitate electrică ridicată după calcinare, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru fabricarea de electrozi de grafit de mare putere și dimensiuni.
În mod similar, structura microcristalină a carbonului cocsului pe bază de cărbune evoluează odată cu creșterea La, Lc și N în timpul calcinării. Cu toate acestea, din cauza influenței impurităților și a reacțiilor de condensare din materia primă, există mai multe defecte cristaline, iar creșterea conținutului ideal de microcristale de grafit este limitată. În plus, fenomenul de „punct de inflexiune” pentru Lc este mai pronunțat în cocsul pe bază de cărbune, iar straturile nou adăugate prezintă „defecte de stivuire” aleatorii față de straturile originale, ceea ce duce la fluctuații semnificative ale spațierii dintre straturi (d002). Aceste caracteristici structurale au ca rezultat cocsul pe bază de cărbune cu un coeficient de dilatare termică și o rezistivitate electrică mai mici decât cocsul pe bază de petrol după calcinare, dar o rezistență și o rezistență la abraziune mai slabe, ceea ce îl face mai potrivit pentru producerea de electrozi de mare putere și electrozi de dimensiuni medii și ultra-mare putere.
3. Diferențele în modificările proprietăților fizice determină domeniile de aplicare
În timpul calcinării, cocsul pe bază de petrol suferă o eliminare completă a materiei volatile și o contracție uniformă a volumului, rezultând o creștere semnificativă a densității reale (până la 2,00–2,12 g/cm³) și o îmbunătățire substanțială a rezistenței mecanice. Simultan, conductivitatea electrică, rezistența la oxidare și stabilitatea chimică a materialului calcinat sunt semnificativ îmbunătățite, îndeplinind cerințele stricte de performanță pentru produsele din grafit de înaltă calitate.
În schimb, cocsul pe bază de cărbune prezintă o concentrare locală de stres în timpul evacuării de materie volatilă, datorită conținutului său mai mare de impurități, ceea ce duce la o contracție volumică inegală și la o creștere relativ mai mică a densității reale. În plus, rezistența mai scăzută și rezistența mai slabă la abraziune a cocsului pe bază de cărbune după calcinare, împreună cu tendința sa de a se extinde în timpul grafitizării la temperatură înaltă, necesită un control strict al ratei de creștere a temperaturii. Aceste caracteristici ale proprietății limitează aplicarea cocsului pe bază de cărbune în câmpuri de înaltă performanță, deși coeficientul său de dilatare termică scăzut și rezistivitatea electrică îl fac totuși de neînlocuit în anumite zone.
4. Diferențele în dificultățile de control al procesului afectează eficiența producției
Datorită compoziției sale chimice relativ simple, cocsul pe bază de petrol prezintă căi de reacție clare în timpul calcinării, ceea ce duce la o dificultate mai mică a controlului procesului. Prin optimizarea parametrilor precum temperatura de calcinare, viteza de încălzire și controlul atmosferei, calitatea și eficiența producției produselor calcinate pot fi îmbunătățite eficient. În plus, conținutul ridicat de materie volatilă din cocsul pe bază de petrol asigură energie termică autoalimentată în timpul calcinării, reducând costurile de producție.
În schimb, compoziția chimică complexă a cocsului pe bază de cărbune duce la diverse căi de reacție în timpul calcinării, crescând dificultatea controlului procesului. Sunt necesare o pretratare strictă a materiilor prime, un control precis al vitezei de încălzire și o ajustare specială a atmosferei pentru a asigura o calitate stabilă a produsului după calcinare. În plus, cocsul pe bază de cărbune necesită suplimentarea energiei termice în timpul calcinării, crescând costurile de producție și consumul de energie.
Data publicării: 07 aprilie 2026