Основне разлике у понашању калцинације између кокса на бази нафте и кокса на бази угља леже у различитим реакционим путевима вођеним разликама у хемијском саставу њихових сировина, што потом доводи до значајних варијација у еволуцији кристалне структуре, променама физичких својстава и потешкоћама у контроли процеса. Детаљна анализа је следећа:
1. Разлике у хемијском саставу сировина постављају темеље за понашање калцинације
Кокс на бази нафте добија се из тешких дестилата као што су остаци нафте и пречишћено уље каталитичким крековањем. Његов хемијски састав првенствено карактеришу кратки бочни ланци, линеарно повезани полициклични ароматични угљоводоници, са релативно ниским садржајем сумпора, азота, кисеоника и металних хетероатома, као и минималним чврстим нечистоћама и материјама нерастворљивим у хинолину. Овај састав резултира процесом калцинације у којем доминирају реакције пиролизе, са релативно једноставним реакционим путем и темељним уклањањем нечистоћа.
Насупрот томе, кокс на бази угља производи се од смоле угљеног катрана и његових дестилата, који садрже већи удео полицикличних ароматичних угљоводоника са дугим бочним ланцем и кондензованих, заједно са значајним количинама сумпора, азота, хетероатома кисеоника и чврстих нечистоћа. Комплексни састав кокса на бази угља доводи не само до реакција пиролизе већ и до значајних реакција кондензације током калцинације, што резултира сложенијим реакционим путем и већим потешкоћама у уклањању нечистоћа.
2. Разлике у еволуцији кристалне структуре утичу на својства материјала
Током калцинације, микрокристали угљеника у коксу на бази нафте постепено се повећавају у пречнику (La), висини (Lc) и броју слојева унутар кристала (N). Садржај идеалних микрокристала графита (Ig/Iall) такође значајно расте. Иако Lc доживљава „тачку прегиба“ због изласка испарљивих материја и скупљања сировог кокса, укупна кристална структура постаје правилнија, са вишим степеном графитизације. Ова структурна еволуција даје коксу на бази нафте одлична својства као што су низак коефицијент термичког ширења, ниска електрична отпорност и висока електрична проводљивост након калцинације, што га чини посебно погодним за производњу великих графитних електрода ултра велике снаге.
Слично томе, структура угљеничних микрокристала кокса на бази угља еволуира са повећањем La, Lc и N током калцинације. Међутим, због утицаја нечистоћа и реакција кондензације у сировини, постоји више кристалних дефеката, а повећање идеалног садржаја графитних микрокристала је ограничено. Поред тога, феномен „тачке прегиба“ за Lc је израженији код кокса на бази угља, а новододати слојеви показују случајне „грешке у слагању“ са оригиналним слојевима, што доводи до значајних флуктуација у међуслојном размаку (d002). Ове структурне карактеристике резултирају тиме да кокс на бази угља има нижи коефицијент термичког ширења и електричну отпорност од кокса на бази нафте након калцинације, али слабију чврстоћу и отпорност на хабање, што га чини погоднијим за производњу електрода велике снаге и електрода средње величине ултра велике снаге.
3. Разлике у променама физичких својстава одређују области примене
Током калцинације, кокс на бази нафте подлеже темељном изласку испарљивих материја и равномерном скупљању запремине, што резултира значајним повећањем стварне густине (до 2,00–2,12 г/цм³) и значајним побољшањем механичке чврстоће. Истовремено, електрична проводљивост, отпорност на оксидацију и хемијска стабилност калцинисаног материјала су значајно побољшане, испуњавајући строге захтеве перформанси за висококвалитетне графитне производе.
Насупрот томе, кокс на бази угља доживљава локалну концентрацију напрезања током изласка испарљивих материја због већег садржаја нечистоћа, што доводи до неравномерног скупљања запремине и релативно мањег повећања стварне густине. Штавише, нижа чврстоћа и лошија отпорност на хабање кокса на бази угља након калцинације, заједно са његовом тенденцијом ширења током графитизације на високој температури, захтевају строгу контролу брзине пораста температуре. Ове карактеристике својстава ограничавају примену кокса на бази угља у висококвалитетним областима, иако га његов низак коефицијент термичког ширења и електрична отпорност и даље чине незаменљивим у одређеним областима.
4. Разлике у тешкоћама контроле процеса утичу на ефикасност производње
Због свог релативно једноставног хемијског састава, кокс на бази нафте показује јасне реакционе путеве током калцинације, што резултира мањим тешкоћама у контроли процеса. Оптимизацијом параметара као што су температура калцинације, брзина загревања и контрола атмосфере, квалитет и ефикасност производње калцинисаних производа могу се ефикасно побољшати. Поред тога, висок садржај испарљивих материја у коксу на бази нафте обезбеђује самосталну топлотну енергију током калцинације, смањујући трошкове производње.
Насупрот томе, сложени хемијски састав кокса на бази угља доводи до различитих реакционих путева током калцинације, што повећава тешкоће у контроли процеса. Строга претходна обрада сировина, прецизна контрола брзине загревања и подешавање посебне атмосфере су неопходни да би се осигурао стабилан квалитет производа након калцинације. Штавише, кокс на бази угља захтева додатну топлотну енергију током калцинације, што повећава трошкове производње и потрошњу енергије.
Време објаве: 07.04.2026.