Чем отличаются требования к качеству прокаленного кокса для сталелитейной, титановой и кремниевой промышленности, помимо производства электролитического алюминия? 

Применение обожженного нефтяного кокса (CPC) в различных областях промышленности существенно отличается в зависимости от его чистоты, электропроводности, реакционной способности и физической прочности.

Черная металлургия: Особое внимание уделяется электропроводности и прочности, а также строгим требованиям к содержанию серы и золы. Черная металлургия в основном использует обожженный нефтяной кокс для производства графитированных электродов для выплавки стали в электродуговых печах (ЭДП). В этом процессе CPC должен выдерживать чрезвычайно высокие температуры и сильный тепловой удар. Поэтому основными требованиями являются высокая электропроводность и хорошая устойчивость к тепловому удару, которые обычно достигаются за счет высокой истинной плотности (например, >2,08 г/см3) и низкого удельного электрического сопротивления. Между тем, остаточная сера и зола в электродах непосредственно влияют на качество расплавленной стали, поэтому для получения высококачественной CPC обычно требуется низкое содержание серы (например, сера <0,5%) и низкое содержание золы (например, зола <0,5%). В некоторых случаях игольчатый кокс требуется даже для производства электродов высокой мощности.

Производство диоксида титана: Чистота – это ключ к спасению, при особенно строгом контроле за тяжелыми металлами Производство диоксида титана (особенно хлоридный процесс) предъявляет чрезвычайно жесткие требования к чистоте сырья. Здесь CPC используется в первую очередь как восстановитель и источник тепла, а содержание серы и тяжелых металлов в нем напрямую влияет на белизну и качество конечного продукта — диоксида титана. Согласно отраслевым стандартам, содержание серы не должно превышать 0,6 % (верхний предел), а содержание примесей оксидов металлов, таких как ванадий, хром, марганец и железо, должно строго контролироваться, поскольку даже их следовые количества могут существенно повлиять на цветовой оттенок продукта. Кроме того, для различных процессов хлорирования к CPC предъявляются особые требования по размеру частиц. Например, для хлорирования в кипящем слое обычно требуется распределение частиц по размерам в диапазоне от 74 до 850 мкм.

Кремниевая промышленность: равное внимание к контролю содержания примесей и реакционной способности. К этой отрасли в первую очередь относятся производство технического кремния (кремния металлургического качества) и поликристаллического кремния для фотоэлектрических элементов. При выплавке технического кремния CPC используется в качестве углеродсодержащего восстановителя, а содержание золы и летучих веществ в нем влияет на эффективность реакции и энергопотребление — слишком высокие показатели приводят к повышенному энергопотреблению. Кроме того, чистота кремниевого материала напрямую определяет качество конечного продукта.

К поликристаллическому кремнию высокой степени чистоты, используемому в фотоэлектрической промышленности, предъявляются самые строгие требования. В этом случае CPC используется не непосредственно для плавки, а в качестве компонентов графитовой горячей зоны в печах для выращивания монокристаллов кремния. Поскольку чистота кремния должна составлять 99,999999999 % (11 девяток) или выше, исходное сырье CPC должно иметь крайне низкое содержание золы (например, ≤0,3 %) и очень высокую истинную плотность (≥2,1 г/см³), чтобы из него можно было получить графитовые компоненты высокой степени чистоты, с низкой пористостью и устойчивостью к окислению, предотвращающие загрязнение в высокотемпературной среде вытягивания кристаллов.

Резюме

Для производства стали требуются электроды на основе карбида поликремния, которые хорошо проводят электричество и выдерживают высокие температуры.

Для производства диоксида титана требуется карбид поликремния чрезвычайно высокой степени чистоты, с минимальным содержанием серы и тяжелых металлов, чтобы обеспечить достаточную белизну продукта.

В кремниевой промышленности при производстве технического кремния особое внимание уделяется реакционной способности и зольности, а для производства поликристаллического кремния для фотоэлектрических элементов требуется сырье из карбида поликремния высочайшей степени чистоты.