Apakah pengaruh mikrostruktur kok petroleum (seperti jarum, seperti span dan seperti pelet) terhadap kadar pengecutan pengkalsinan dan ketumpatan sebenar?

1. Needle Coke: Contoh Tipikal Pengecutan Rendah dan Ketumpatan Sebenar Tinggi

• Ciri-ciri Struktur: Kok jarum mempamerkan struktur berserat atau memanjang dengan liang elips memanjang yang disusun secara teratur. Struktur ini menunjukkan keupayaan pemadatan yang sangat baik semasa pengkalsinan.
• Pengecutan Kalsinasi:
  • Kok jarum mempunyai kadar pengecutan yang agak rendah, biasanya antara 10% hingga 20%. Struktur berseratnya mencapai pengecutan melalui penyusunan semula molekul dan penutupan liang di bawah suhu tinggi, manakala susunan liang yang teratur mengurangkan ruang untuk pengecutan yang tidak teratur, sekali gus menurunkan kadar pengecutan keseluruhan.
  • Contohnya, pada pengkalsinan 1300°C, pengecutan volumetrik kok jarum mungkin hanya separuh daripada kok span, disebabkan oleh keupayaannya untuk menyebarkan tegasan haba secara seragam.
• Ketumpatan Sebenar:
  • Kok jarum mempunyai ketumpatan sebenar yang tinggi, secara amnya mencapai 2.10–2.15 g/cm³. Ini mencerminkan tahap grafitisasi yang tinggi dan struktur kristal yang padat, berkait rapat dengan susunan lapisan karbon yang teratur dalam struktur berseratnya.
  • Kajian menunjukkan bahawa ketumpatan sebenar kokas jarum adalah kira-kira 5%–10% lebih tinggi daripada kokas span, disebabkan oleh kecacatan struktur yang lebih sedikit dan susunan lapisan karbon yang lebih ketat.

2. Sponge Coke: Contoh Tipikal Pengecutan Tinggi dan Ketumpatan Sebenar Rendah

• Ciri-ciri Struktur: Kok span mempunyai struktur berliang seperti span dengan liang yang bersaiz tidak sekata dan tersebar, dinding arang yang nipis, dan mudah rapuh.
• Pengecutan Kalsinasi:
  • Kok span menunjukkan kadar pengecutan yang tinggi, biasanya antara 30% hingga 50%. Struktur berliangnya yang tidak teratur terdedah kepada keruntuhan liang semasa pengkalsinan disebabkan oleh pembebasan meruap dan kepekatan tegasan haba, yang membawa kepada pengecutan yang ketara.
  • Contohnya, pada pengkalsinan 1200°C, pengecutan volumetrik kok span mungkin melebihi 40%, jauh lebih tinggi daripada kok jarum.
• Ketumpatan Sebenar:
  • Kok span mempunyai ketumpatan sebenar yang agak rendah, biasanya antara 1.90 dan 2.05 g/cm³. Ini disebabkan oleh bilangan liang sisa yang banyak dan susunan lapisan karbon yang tidak teratur dalam strukturnya, mengakibatkan banyak kecacatan kristal.
  • Berbanding dengan kokas jarum, ketumpatan sebenar kokas span mungkin 10%–15% lebih rendah, disebabkan oleh ketumpatan yang tidak mencukupi.

3. Shot Coke: Keadaan Pertengahan dengan Pengecutan Sederhana dan Ketumpatan Sebenar

• Ciri-ciri Struktur: Kok shot kelihatan seperti sfera atau pelet, dengan permukaan keras dan beberapa liang, mewakili perantaraan struktur antara kok jarum dan kok span.
• Pengecutan Kalsinasi:
  • Kok tembakan biasanya mempunyai kadar pengecutan antara 20% hingga 30%. Struktur sferanya mengalami pengecutan akibat tegangan permukaan semasa pengkalsinan, tetapi keliangan dalaman yang terhad menyekat amplitud pengecutan.
  • Contohnya, pada pengkalsinan 1250°C, pengecutan volumetrik kok tembakan mungkin 25%, berada di antara kok jarum dan kok span.
• Ketumpatan Sebenar:
  • Kok tembakan secara amnya mempunyai ketumpatan sebenar antara 2.00 dan 2.10 g/cm³. Ketumpatan strukturnya adalah lebih baik daripada kok span tetapi lebih rendah daripada kok jarum, menghasilkan ketumpatan sebenar pertengahan.
  • Kajian menunjukkan bahawa ketumpatan sebenar kok shot adalah kira-kira 5% lebih tinggi daripada kok span tetapi 3%–5% lebih rendah daripada kok jarum.

Analisis Komprehensif Hubungan Struktur-Harta

• Mekanisme Pengecutan:
  • Struktur berserat kok jarum yang teratur mengurangkan laluan pengecutan yang tidak teratur, menurunkan kadar pengecutannya; struktur berliang kok span yang tidak teratur menyebabkan pengecutan yang tinggi disebabkan oleh keruntuhan liang; struktur sfera kok tembakan mencapai pengecutan sederhana melalui tegangan permukaan.
• Mekanisme Ketumpatan Sebenar:
  • Ketumpatan sebenar berkait secara langsung dengan penumpatan struktur kristal. Susunan lapisan karbon yang teratur dan ketumpatan kecacatan yang rendah bagi kok jarum menghasilkan ketumpatan sebenar yang tinggi; struktur yang tidak teratur dan liang baki kok span mengurangkan ketumpatan sebenar; kok tembakan mempamerkan sifat perantaraan.
• Cadangan Pengoptimuman Proses:
  • Bagi aplikasi yang memerlukan pengecutan rendah dan ketumpatan sebenar yang tinggi (contohnya, elektrod grafit berkuasa tinggi), kokas jarum adalah lebih diutamakan;
  • Untuk aplikasi sensitif kos dengan keperluan prestasi yang lebih rendah (contohnya, bahan api), kok span atau kok tembakan mungkin lebih sesuai;
  • Melaraskan suhu pengkalsinan (contohnya, melebihi 1300°C) dan kadar pemanasan (contohnya, di bawah 50°C/min) boleh mengoptimumkan lagi ketumpatan sebenar dan pengecutan kok jarum.