Что именно меняет “прокаливание” прокаленного нефтяного кокса? 

Для нефтяного кокса прокаливание – это процесс “очистки” и “повторного формования”, осуществляемый при высоких температурах. Это ни в коем случае не простая сушка, а скорее серия радикальных физических и химических изменений, которые превращают сырой кокс — побочный продукт промышленности — в надежное промышленное сырье со стабильными эксплуатационными характеристиками.

Суть этого преобразования заключается в следующих аспектах:

Удаление “примесей” для достижения очистки

Сырой кокс содержит значительное количество летучих веществ (примерно до 11%) и влаги. Процесс обжига (обычно проводимый при температуре около 1300°C) происходит в атмосфере, не содержащей кислорода, и его основная задача заключается в удалении этих летучих веществ. В диапазоне температур от 200°C до 1100°C углеводороды, водород, кислород, азот, сера и другие элементы последовательно выделяются в виде газов. Наиболее интенсивное выделение летучих веществ происходит примерно при температуре 700°C. После очистки содержание летучих веществ в прокаленном коксе может быть снижено до уровня менее 0,5%, а содержание влаги – до уровня менее 0,3%, что приводит к получению химически стабильного состава.

Реструктуризация “каркаса” для достижения качественных изменений

По мере удаления летучих веществ в нефтяном коксе происходят более глубокие реакции пиролиза и поликонденсации, в результате чего его микроструктура претерпевает фундаментальную “перестройку”.

Структурный порядок: Микрокристаллы углерода в зеленом коксе расположены неупорядоченно. При высоких температурах эти микрокристаллы начинают упорядоченно перемещаться, уменьшая расстояние между слоями и выравнивая их более равномерно. Такая структурная перестройка значительно увеличивает истинную плотность прокаленного кокса и значительно повышает его механическую прочность.

Прорыв в области электропроводности: По мере формирования и упрочнения проводящей системы сопряженных π-связей в структуре электрическое сопротивление нефтяного кокса резко снижается — от почти изоляционного до хорошего проводника. Это также является одним из ключевых показателей для оценки степени прокаливания.

Повышенная устойчивость к окислению: После удаления летучих веществ содержание химически активных элементов, таких как водород и кислород, значительно снижается. В то же время углеводороды, образующиеся в процессе пиролиза, образуют плотную пироуглеродную пленку на поверхности частиц, что существенно повышает стойкость материала к высокотемпературному окислению.

Получение нового срока службы и усовершенствование областей применения

После обжига “преобразованный” кальцинированный кокс приобретает совершенно новые свойства, открывая возможности для применения в высококлассных областях.

Сырой кокс из-за его нестабильных эксплуатационных характеристик обычно используется только в качестве топлива или при производстве продуктов с низкими требованиями к сырью, таких как карбид кальция и карбид кремния.

С другой стороны, кальцинированный кокс, обладающий высокой чистотой, прочностью, отличной электропроводностью и термической стабильностью, стал основным сырьем для производства высококачественных углеродистых изделий, включая графитовые электроды и предварительно обожженные аноды для электролиза алюминия.