De essentiële verschillen tussen gegrafiteerde petroleumcokes en gewone petroleumcokes

1. Atoomstructuur: een kwalitatieve verandering van wanorde naar orde

• Gewone petroleumcokes: Koolstofatomen zijn gerangschikt in een ongeordende of kortstondig geordende toestand, vergelijkbaar met de structuur van amorfe koolstof. Het bevat talrijke roosterdefecten, die de elektrische geleidbaarheid, thermische geleidbaarheid en chemische stabiliteit beperken.
• Gegrafiteerde petroleumcokes: Na een grafitisatiebehandeling bij een hoge temperatuur van ongeveer 3000 °C worden koolstofatomen herschikt tot een hexagonale gelaagde grafietstructuur. Deze structuur kenmerkt zich door een hoge roosterintegriteit, zwakke interlaagkrachten en een lage weerstand tegen elektronenmigratie. Deze structurele transformatie verleent het materiaal typische grafieteigenschappen, zoals een hoge elektrische geleidbaarheid, een hoge thermische geleidbaarheid en een uitstekende chemische stabiliteit.

2. Prestatieverschillen: Structuur bepaalt functie

Elektrische en thermische geleidbaarheid

• Gegrafiteerde petroleumcokes: De soortelijke weerstand is aanzienlijk lager dan die van gewone petroleumcokes (kan zelfs lager zijn dan 0,001 Ω·m), en de thermische geleidbaarheid is vele malen hoger. Het is geschikt voor toepassingen met strenge eisen aan elektrische en thermische geleidbaarheid (bijvoorbeeld anodematerialen voor lithium-ionbatterijen, hoogvermogen grafietelektroden).
• Gewone petroleumcokes: Door structurele gebreken heeft het een slechte elektrische geleidbaarheid en wordt het vooral gebruikt in toepassingen met lage prestatie-eisen (bijv. brandstof, gewone koolstofmaterialen).

Chemische stabiliteit

• Gegrafiteerde petroleumcokes: De gelaagde structuur verbetert de weerstand tegen chemische corrosie door zuren, basen, enz. Het is niet gevoelig voor oxidatie en aantasting bij hoge temperaturen, wat resulteert in een langere levensduur.
• Gewone petroleumcokes: Deze zijn gevoelig voor structurele schade in omgevingen met hoge temperaturen of corrosieve omstandigheden, wat leidt tot snelle prestatievermindering.

Onzuiverheidsgehalte

• Gegrafiteerde petroleumcokes: Het grafitisatieproces kan het gehalte aan onzuiverheden zoals zwavel en stikstof verder verlagen (het zwavelgehalte kan worden teruggebracht tot minder dan 0,1%), waardoor vervuiling en nadelige effecten tijdens het smeltproces (bijv. poriën en scheuren in gietstukken) worden geminimaliseerd.
• Gewone petroleumcokes: Deze heeft een relatief hoog gehalte aan onzuiverheden en vereist een voorbehandeling (bijv. calcineren) om te voldoen aan de eisen van sommige industriële toepassingen.

3. Toepassingsgebieden: Prestatieverschillen leiden tot vraagdifferentiatie

Gegrafiteerde petroleumcokes

• Hoogwaardige metallurgie: Als carburatiemiddel kan het het koolstofgehalte van gesmolten ijzer efficiënt verhogen en de eigenschappen van staal verbeteren (bijv. sterkte, taaiheid), terwijl de introductie van schadelijke elementen zoals zwavel en stikstof wordt verminderd.
• Nieuwe energiematerialen: Het is een essentiële grondstof voor anodematerialen in lithium-ionbatterijen. De hoge elektrische geleidbaarheid en gelaagde structuur dragen bij aan een verbeterde laad- en ontlaadefficiëntie en een langere levensduur van de batterijen.
• Speciale koolstofproducten: Gebruikt bij de productie van grote kathodeblokken, gegrafiteerde elektroden, enz., vanwege hun hoge zuiverheid, hoge kristalliniteit en hoge temperatuurbestendigheid.

Gewone petroleumcokes

• Brandstofgebied: Hoogzwavelige cokes wordt vaak gebruikt in cementfabrieken, glasfabrieken, energiecentrales, enz., als een goedkope brandstof.
• Basiskoolstofmaterialen: Laagzwavelige cokes kan na calcinatie worden gebruikt bij de productie van anodes voor aluminiumelektrolyse, gewone grafietelektroden, enz., maar de prestaties ervan zijn inferieur aan die van gegrafiteerde producten.

4. Productieproces: een afweging tussen temperatuur en kosten

• Gewone petroleumcokes: Geproduceerd via vertraagde cokesvorming of vloeibare cokesvorming, met relatief lage kosten. Het vereist echter verdere calcinatie (bij ongeveer 1300 °C) om vluchtige componenten en vocht te verwijderen, waardoor het gehalte aan vaste koolstof toeneemt.
• Gegrafiteerde petroleumcokes: Bij gebruik van gewone petroleumcokes als grondstof is een extra grafitisatiebehandeling bij hoge temperaturen van ongeveer 3000 °C nodig. Dit verhoogt het energieverbruik en de apparatuurkosten aanzienlijk, maar het product heeft een hogere toegevoegde waarde.

Conclusie: Essentiële verschillen en selectielogica