Osnovne razlike u ponašanju kalcinacije između koksa na bazi nafte i koksa na bazi uglja leže u različitim reakcijskim putevima vođenim razlikama u hemijskom sastavu njihovih sirovina, što potom dovodi do značajnih varijacija u evoluciji kristalne strukture, promjena fizičkih svojstava i poteškoća u kontroli procesa. Detaljna analiza je sljedeća:
1. Razlike u hemijskom sastavu sirovina postavljaju temelje za ponašanje kalcinacije
Koks na bazi nafte dobija se iz teških destilata kao što su ostaci nafte i katalitički krekovano bistro ulje. Njegov hemijski sastav prvenstveno karakterišu kratki bočni lanci, linearno povezani policiklički aromatični ugljikovodici, sa relativno niskim sadržajem sumpora, dušika, kisika i metalnih heteroatoma, kao i minimalnim čvrstim nečistoćama i materijama nerastvorljivim u kinolinu. Ovaj sastav rezultira procesom kalcinacije u kojem dominiraju reakcije pirolize, sa relativno jednostavnim reakcijskim putem i temeljitim uklanjanjem nečistoća.
Nasuprot tome, koks na bazi uglja proizvodi se od katranske smole i njenih destilata, koji sadrže veći udio policikličkih aromatskih ugljikovodika s dugim bočnim lancem i kondenziranih policikličkih aromatskih ugljikovodika, zajedno sa značajnim količinama sumpora, dušika, heteroatoma kisika i čvrstih nečistoća. Složeni sastav koksa na bazi uglja dovodi ne samo do reakcija pirolize, već i do značajnih reakcija kondenzacije tokom kalcinacije, što rezultira složenijim reakcijskim putem i većim poteškoćama u uklanjanju nečistoća.
2. Razlike u evoluciji kristalne strukture utiču na svojstva materijala
Tokom kalcinacije, mikrokristali ugljika u koksu na bazi nafte postepeno se povećavaju u prečniku (La), visini (Lc) i broju slojeva unutar kristala (N). Sadržaj idealnih mikrokristala grafita (Ig/Iall) također značajno raste. Iako Lc doživljava "tačku infleksije" zbog izlaska hlapljivih materija i skupljanja sirovog koksa, ukupna kristalna struktura postaje pravilnija, sa većim stepenom grafitizacije. Ova strukturna evolucija daje koksu na bazi nafte odlična svojstva kao što su nizak koeficijent termičkog širenja, niska električna otpornost i visoka električna provodljivost nakon kalcinacije, što ga čini posebno pogodnim za proizvodnju velikih grafitnih elektroda ultra visoke snage.
Slično tome, struktura ugljičnih mikrokristala koksa na bazi uglja razvija se s povećanjem La, Lc i N tokom kalcinacije. Međutim, zbog utjecaja nečistoća i reakcija kondenzacije u sirovini, postoji više kristalnih defekata, a povećanje idealnog sadržaja mikrokristala grafita je ograničeno. Osim toga, fenomen "tačke infleksije" za Lc je izraženiji u koksu na bazi uglja, a novododani slojevi pokazuju nasumične "greške slaganja" s originalnim slojevima, što dovodi do značajnih fluktuacija u međuslojnom razmaku (d002). Ove strukturne karakteristike rezultiraju time da koks na bazi uglja ima niži koeficijent termičkog širenja i električni otpor od koksa na bazi nafte nakon kalcinacije, ali slabiju čvrstoću i otpornost na abraziju, što ga čini pogodnijim za proizvodnju elektroda velike snage i elektroda srednje veličine ultra velike snage.
3. Razlike u promjenama fizičkih svojstava određuju područja primjene
Tokom kalcinacije, koks na bazi nafte prolazi kroz temeljno oslobađanje isparljivih materija i ravnomjerno skupljanje volumena, što rezultira značajnim povećanjem stvarne gustoće (do 2,00–2,12 g/cm³) i značajnim poboljšanjem mehaničke čvrstoće. Istovremeno, električna provodljivost, otpornost na oksidaciju i hemijska stabilnost kalciniranog materijala su značajno poboljšane, ispunjavajući stroge zahtjeve performansi za visokokvalitetne grafitne proizvode.
Nasuprot tome, koks na bazi uglja doživljava lokalnu koncentraciju napona tokom izlaska hlapljivih materija zbog većeg sadržaja nečistoća, što dovodi do neravnomjernog skupljanja volumena i relativno manjeg povećanja stvarne gustoće. Nadalje, niža čvrstoća i slabija otpornost na abraziju koksa na bazi uglja nakon kalcinacije, zajedno s njegovom tendencijom širenja tokom grafitizacije na visokim temperaturama, zahtijevaju strogu kontrolu brzine porasta temperature. Ove karakteristike svojstava ograničavaju primjenu koksa na bazi uglja u visokokvalitetnim poljima, iako ga njegov nizak koeficijent termičkog širenja i električna otpornost i dalje čine nezamjenjivim u određenim područjima.
4. Razlike u teškoćama kontrole procesa utiču na efikasnost proizvodnje
Zbog svog relativno jednostavnog hemijskog sastava, koks na bazi nafte pokazuje jasne reakcijske puteve tokom kalcinacije, što rezultira manjom teškoćom kontrole procesa. Optimizacijom parametara kao što su temperatura kalcinacije, brzina zagrijavanja i kontrola atmosfere, kvalitet i efikasnost proizvodnje kalciniranih proizvoda mogu se efikasno poboljšati. Osim toga, visok sadržaj isparljivih materija u koksu na bazi nafte obezbjeđuje samostalno obezbjeđenu toplotnu energiju tokom kalcinacije, smanjujući troškove proizvodnje.
Nasuprot tome, složeni hemijski sastav koksa na bazi uglja dovodi do različitih reakcijskih puteva tokom kalcinacije, što povećava poteškoće u kontroli procesa. Stroga prethodna obrada sirovina, precizna kontrola brzine zagrijavanja i podešavanje posebne atmosfere potrebni su kako bi se osigurala stabilna kvaliteta proizvoda nakon kalcinacije. Nadalje, koks na bazi uglja zahtijeva dodatno dodavanje toplotne energije tokom kalcinacije, što povećava troškove proizvodnje i potrošnju energije.
Vrijeme objave: 07.04.2026.