Parameter utama yang manakah perlu dikawal ketat semasa proses pengeluaran untuk memastikan kualiti kok petroleum grafit akhir?

Dalam proses pengeluaran kokas petroleum bergrafit, adalah penting untuk mengawal parameter utama berikut dengan ketat daripada pemilihan bahan mentah, prarawatan, proses grafitisasi hingga pascarawatan untuk memastikan kualiti produk akhir:

I. Pemilihan Bahan Mentah dan Prarawatan

Kandungan Sulfur

• Piawaian Kawalan: Kandungan sulfur kok petroleum mentah hendaklah ≤0.5%. Kok sulfur tinggi boleh menyebabkan pengembangan gas semasa penggrafitan, yang membawa kepada keretakan produk.
• Impak: Setiap pengurangan kandungan sulfur sebanyak 0.1% mengurangkan kadar keretakan produk sebanyak 15%-20% dan mengurangkan kerintangan sebanyak 5%-8%.

Kandungan Abu

• Piawaian Kawalan: Kandungan abu hendaklah ≤0.3%, dengan bendasing utama ialah oksida logam seperti besi, silikon dan kalsium.
• Impak: Setiap peningkatan kandungan abu sebanyak 0.1% meningkatkan kerintangan produk sebanyak 10%-15% dan mengurangkan kekuatan mekanikal sebanyak 8%-10%.

Taburan Saiz Zarah

• Piawaian Kawalan: Kok berbutir hendaklah merangkumi ≥80%, manakala kok serbuk (saiz zarah <0.5 mm) hendaklah ≤20%.
• Kesan: Serbuk kok yang berlebihan boleh menyebabkan pengekstrakan semasa pengkalsinan, yang menjejaskan penyingkiran bahan meruap; keseragaman kok berbutir yang lebih baik mengurangkan penggunaan tenaga penggrafitan sebanyak 5%-10%.

Proses Kalsinasi

• Suhu: 1200-1400°C selama 8-12 jam.
• Fungsi: Menyingkirkan jirim meruap (daripada 8%-15% kepada <1%) dan meningkatkan ketumpatan sebenar (daripada 1.9 g/cm³ kepada ≥2.05 g/cm³).
• Titik Kawalan: Ketumpatan sebenar selepas pengkalsinan mestilah ≥2.08 g/cm³; jika tidak, kesukaran penggrafitan meningkat, dan kerintangan meningkat.

II. Proses Penggrafitan

Kawalan Suhu

• Parameter Teras: 2800-3000°C, dikekalkan selama 48-72 jam.
• Impak:
  • Setiap peningkatan suhu 100°C meningkatkan kehabluran sebanyak 5%-8% dan mengurangkan kerintangan sebanyak 3%-5%.
  • Suhu yang tidak mencukupi (<2700°C) menghasilkan sisa karbon amorfus, dengan kerintangan produk >15 μΩ·m; suhu yang berlebihan (>3100°C) boleh menyebabkan kerosakan struktur karbon.

Keseragaman Suhu

• Piawaian Kawalan: Perbezaan suhu antara teras relau dan tepi ≤150°C, dengan jarak termogandingan ≤30 cm.
• Impak: Setiap peningkatan perbezaan suhu sebanyak 50°C mengembangkan variasi kerintangan tempatan sebanyak 10%-15% dan mengurangkan hasil produk sebanyak 5%-8%.

Kadar Pemanasan

• Piawaian Kawalan:
  • Peringkat 25-800°C: ≤3°C/j (untuk mencegah keretakan tegasan haba).
  • Peringkat 800-1250°C: ≤5°C/j (untuk menggalakkan pembentukan struktur karbon yang teratur).
• Impak: Kadar pemanasan yang berlebihan menyebabkan pengecutan isipadu produk melebihi 15%, yang mengakibatkan keretakan.

Atmosfera Pelindung

• Piawaian Kawalan: Kadar aliran nitrogen 0.8-1.2 m³/j, atau penggunaan persekitaran argon/vakum.
• Fungsi: Mencegah pengoksidaan dan mengurangkan kandungan bendasing (contohnya, kandungan oksigen berkurangan daripada 0.5% kepada <0.1%).

III. Rawatan Selepas dan Pemurnian

Kadar Penyejukan

• Piawaian Kawalan: Kadar penyejukan perlahan ≤20°C/j selepas penggrafitan.
• Impak: Penyejukan pantas menyebabkan tekanan haba baki, mengurangkan rintangan kejutan haba produk sebanyak 30%-50%.

Penghancuran dan Penyaringan

• Piawaian Kawalan: Saiz zarah D50 dikawal pada 10-20 μm, dengan keseragaman ketebalan salutan permukaan (cth., pic atau pemendapan wap kimia) ≤5%.
• Fungsi: Mengoptimumkan morfologi zarah dan meningkatkan ketumpatan pukal produk (daripada 0.8 g/cm³ kepada ≥1.2 g/cm³).

Rawatan Pemurnian

• Penulenan Halogen: Gas Cl₂ bertindak balas pada suhu 1900-2300°C selama 24 jam, mengurangkan kandungan bendasing kepada ≤50 ppm.
• Penulenan Vakum: Dikekalkan pada vakum 10⁻³ Pa selama 50 jam, mencapai jumlah kandungan bendasing ≤10 ppm (untuk aplikasi mewah).

IV. Ringkasan Titik Kawalan Utama

V. Trend Teknologi dan Hala Tuju Pengoptimuman

Kawalan Struktur Ultrahalus: Membangunkan teknologi penyediaan serbuk kok 0.1-1 μm untuk meningkatkan isotropi dan mengurangkan kerintangan kepada <5 μΩ·m.
Sistem Pembuatan Pintar: Melaksanakan sistem kawalan dinamik medan suhu berasaskan kembar digital untuk meningkatkan hasil kepada 95%.
Proses Hijau: Gunakan hidrogen sebagai agen pengurangan untuk mengurangkan pelepasan CO₂; gunakan teknologi pemulihan haba buangan untuk mengurangkan penggunaan tenaga sebanyak 10%-15%.

Dengan mengawal parameter ini dengan ketat, kok petroleum bergrafit boleh mencapai kandungan karbon ≥99.9%, kerintangan 5-7 μΩ·m, dan pekali pengembangan haba 1.5-2.5×10⁻⁶/°C, memenuhi permintaan aplikasi perindustrian mewah.