فحم الكوك الجرافيكي هو عملية تحول المنتج الثانوي لتكرير النفط ، فحم الكوك النفط ، إلى مادة موصلة عالية الأداء. يكمن جوهر هذه العملية في المعالجة ذات درجة الحرارة العالية والتحسين الهيكلي ، مما يعيد ترتيب ذرات الكربون في فحم الكوك البترولي من حالة اضطراب إلى بنية جرافيت مرتبة ، وبالتالي تعزيز الموصلية والخصائص الميكانيكية. فيما يلي الخطوات الرئيسية وخصائص هذه العملية:
المعالجة المادية الخام
فحم الكوك البترول هو منتج صلب تم الحصول عليه من بقايا البترول أو الإسفلت ، ويتألف بشكل أساسي من الكربون بكميات صغيرة من الهيدروجين والكبريت والأكسجين وغيرها من الشوائب. قبل الرسوم البيانية ، يخضع فحم الكوك البترول عادةً للتكلس لإزالة المكونات المتطايرة وبعض الشوائب ، مما يحسن قوته الميكانيكية واستقرارها الكيميائي. يتضمن ذلك التكلس في الفنية الدوارة في درجة {0}} لتقليل المحتوى المتطاير من 8-12 إلى أقل من 0.5 ٪ ، مما يلغي microcracks الناتجة عن انكماش المسام. يجب أن تتجاوز الكثافة الحقيقية لفحم الكوك البترولي 2.05 جم/سم ، ويجب تقليل محتوى الكبريت إلى أقل من 2.5 ٪.
| المعلمة | فحم الكوك (غير محدد) | مؤلف من كبور الكوك (CPC) |
|---|---|---|
| مسألة متقلبة | 8-12% | ＜0.5% |
| المقاومة (μΩ · م) | 8000 | 500-700 |
| قوة الضغط (MPA) | 15 | 35 |
عملية الجرافيت
الجرافيت هو الخطوة الأساسية في تحويل فحم الكوك البترولي إلى مادة موصلة. عادة ما يتم تنفيذ هذه العملية في فرن Acheson أو فرن سلسلة داخلية في {{0} ، حيث تتسبب درجات الحرارة العالية في إعادة ترتيب ذرات الكربون داخل فحم الكوك البترولي إلى بنية الجرافيت. ويشمل ذلك إعادة تنظيم شعرية ، والانتقال من بنية turbostratic مضطربة إلى بنية طبقة الجرافيت ABAB ، مما يزيد من درجة الجرافيت إلى أكثر من 93 ٪. إن إضافة محفزات معدنية مثل الحديد أو الكوبالت ، في 0. 1-0. 5 ٪ ، يمكن أن يقلل من وقت الرسوم بنسبة 30 ٪ وتوسيع حجم الحبوب إلى 50 ميكرون. تعتمد عمليات الجرافيت التقليدية في الغالب على الدفعة ، ولكن ظهرت تقنية الجرافيت المستمرة في السنوات الأخيرة ، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل استهلاك الطاقة.
تعزيز الأداء وتعديله
يُظهر فحم الكوك المصافي على الرسوم البيانية الموصلية الممتازة والمقاومة المنخفضة ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الراقية مثل مواد أنود بطارية الليثيوم أيون وأقطاب الجرافيت. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي التنشيط الكيميائي أو التعديل الفيزيائي إلى زيادة تعزيز مساحة السطح والمسامية الخاصة به ، مما يحسن من أدائه في أجهزة تخزين الطاقة.
التطبيقات والقيمة
نظرًا لتوصيله الممتاز والاستقرار الكيميائي ، أصبح فحم الكوك المصنوع الجرافيكي مادة حاسمة في قطاع الطاقة الجديد ، وخاصة في بطاريات الليثيوم أيون والمكتبات الفائقة. لا تحقق عملية إنتاجها الاستخدام العالي القيمة لفحم الكوك البترولي فحسب ، بل توفر أيضًا دعمًا أساسيًا للمواد الخام لصناعة الطاقة الجديدة.
من "الذهب الأسود" إلى المواد الأساسية للطاقة الجديدة
يمكن تشبيه عملية إنتاج فحم الكوك المصنوعة من فحم الكوك الجرافيكي بشيء من "الخيمياء" ، وتحويل منتجات تكرير النفط غير المكلفة إلى مواد موصلة عالية القيمة. لا تعرض هذه العملية تقدم التكنولوجيا الكيميائية الحديثة فحسب ، بل تجسد أيضًا مفهوم التنمية المستدامة لإعادة تدوير الموارد.
باختصار ، فإن عملية إنتاج فحم الكوك الجرافيت هي نموذج لتكامل علوم المواد الحديثة والهندسة الكيميائية. لا يوفر مواد رئيسية لصناعة الطاقة الجديدة فحسب ، بل يفتح أيضًا طرقًا جديدة للاستخدام العميق لفحم الكوك البترولي.
