De belangrijkste verschillen in het calcinatiegedrag tussen cokes op oliebasis en cokes op steenkoolbasis liggen in de verschillende reactiepaden die worden veroorzaakt door verschillen in de chemische samenstelling van hun grondstoffen. Dit leidt vervolgens tot aanzienlijke variaties in de ontwikkeling van de kristalstructuur, veranderingen in fysische eigenschappen en moeilijkheden bij de procesbeheersing. Een gedetailleerde analyse volgt hieronder:
1. Verschillen in de chemische samenstelling van de grondstoffen bepalen het calcinatiegedrag.
Cokes op oliebasis worden gewonnen uit zware distillaten zoals petroleumresidu en door katalytische kraak gezuiverde olie. De chemische samenstelling wordt voornamelijk gekenmerkt door polycyclische aromatische koolwaterstoffen met korte zijketens en lineaire verbindingen, met relatief lage gehaltes aan zwavel, stikstof, zuurstof en metaalheteroatomen, evenals minimale vaste onzuiverheden en chinoline-onoplosbare stoffen. Deze samenstelling resulteert in een calcineringsproces dat wordt gedomineerd door pyrolysereacties, met een relatief eenvoudig reactiepad en een grondige verwijdering van onzuiverheden.
Daarentegen wordt cokes op basis van steenkool geproduceerd uit koolteerpek en de distillaten daarvan. Deze bevatten een hoger gehalte aan lange zijketens en gecondenseerde polycyclische aromatische koolwaterstoffen, samen met aanzienlijke hoeveelheden zwavel, stikstof, zuurstofheteroatomen en vaste onzuiverheden. De complexe samenstelling van cokes op basis van steenkool leidt niet alleen tot pyrolysereacties, maar ook tot aanzienlijke condensatiereacties tijdens de calcinatie. Dit resulteert in een ingewikkelder reactiepad en maakt het moeilijker om onzuiverheden te verwijderen.
2. Verschillen in de evolutie van de kristalstructuur beïnvloeden de materiaaleigenschappen.
Tijdens het calcineren nemen de koolstofmicrokristallen in cokes op oliebasis geleidelijk toe in diameter (La), hoogte (Lc) en het aantal lagen binnen de kristallen (N). Het gehalte aan ideale grafietmicrokristallen (Ig/Iall) stijgt ook aanzienlijk. Hoewel Lc een "buigpunt" bereikt als gevolg van het ontsnappen van vluchtige stoffen en de krimp van de ruwe cokes, wordt de algehele kristalstructuur regelmatiger, met een hogere mate van grafitisatie. Deze structurele evolutie geeft cokes op oliebasis na calcineren uitstekende eigenschappen, zoals een lage thermische uitzettingscoëfficiënt, een lage elektrische weerstand en een hoge elektrische geleidbaarheid, waardoor het bijzonder geschikt is voor de productie van grote, ultra-krachtige grafietelektroden.
Op vergelijkbare wijze evolueert de koolstofmicrokristalstructuur van cokes op basis van steenkool met toenemende La-, Lc- en N-waarden tijdens de calcinatie. Door de invloed van onzuiverheden en condensatiereacties in de grondstof zijn er echter meer kristaldefecten en is de toename van het ideale grafietmicrokristalgehalte beperkt. Bovendien is het "buigpunt"-fenomeen voor Lc sterker uitgesproken in cokes op basis van steenkool, en vertonen de nieuw gevormde lagen willekeurige "stapelfouten" met de oorspronkelijke lagen, wat leidt tot aanzienlijke fluctuaties in de interlaagafstand (d002). Deze structurele kenmerken resulteren erin dat cokes op basis van steenkool na calcinatie een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt en elektrische weerstand heeft dan cokes op basis van aardolie, maar een lagere sterkte en slijtvastheid, waardoor het geschikter is voor de productie van elektroden met een hoog vermogen en middelgrote elektroden met een ultrahoog vermogen.
3. Verschillen in veranderingen in fysieke eigenschappen bepalen de toepassingsgebieden.
Tijdens het calcineren ondergaat cokes op oliebasis een grondige ontsnapping van vluchtige stoffen en een uniforme volumekrimp, wat resulteert in een aanzienlijke toename van de werkelijke dichtheid (tot 2,00–2,12 g/cm³) en een substantiële verbetering van de mechanische sterkte. Tegelijkertijd worden de elektrische geleidbaarheid, oxidatieweerstand en chemische stabiliteit van het gecalcineerde materiaal aanzienlijk verbeterd, waardoor het voldoet aan de strenge prestatie-eisen voor hoogwaardige grafietproducten.
Daarentegen ondervindt cokes op basis van steenkool lokale spanningsconcentraties tijdens het ontsnappen van vluchtige stoffen als gevolg van het hogere gehalte aan onzuiverheden, wat leidt tot ongelijkmatige volumekrimp en een relatief kleinere toename van de werkelijke dichtheid. Bovendien vereisen de lagere sterkte en slechtere slijtvastheid van cokes op basis van steenkool na calcinatie, samen met de neiging tot uitzetting tijdens grafitisatie bij hoge temperaturen, een strikte controle van de temperatuurstijgingssnelheid. Deze eigenschappen beperken de toepassing van cokes op basis van steenkool in hoogwaardige sectoren, hoewel de lage thermische uitzettingscoëfficiënt en elektrische weerstand het in specifieke gebieden nog steeds onvervangbaar maken.
4. Verschillen in procesbeheersingsproblemen beïnvloeden de productie-efficiëntie.
Door de relatief eenvoudige chemische samenstelling vertoont cokes op oliebasis duidelijke reactiepaden tijdens de calcinatie, wat resulteert in een lagere moeilijkheidsgraad van procesbeheersing. Door parameters zoals calcinatietemperatuur, verwarmingssnelheid en atmosfeerregeling te optimaliseren, kunnen de kwaliteit en productie-efficiëntie van de gecalcineerde producten effectief worden verbeterd. Bovendien zorgt het hoge gehalte aan vluchtige stoffen in cokes op oliebasis voor zelfvoorzienende thermische energie tijdens de calcinatie, waardoor de productiekosten worden verlaagd.
Daarentegen leidt de complexe chemische samenstelling van cokes op basis van steenkool tot diverse reactiepaden tijdens de calcinatie, wat de procesbeheersing bemoeilijkt. Strikte voorbehandeling van de grondstoffen, nauwkeurige regeling van de verwarmingssnelheid en speciale aanpassing van de atmosfeer zijn vereist om een stabiele productkwaliteit na calcinatie te garanderen. Bovendien vereist cokes op basis van steenkool extra thermische energie tijdens de calcinatie, wat de productiekosten en het energieverbruik verhoogt.
Geplaatst op: 7 april 2026