Základní rozdíly mezi grafitizovaným ropným koksem a běžným ropným koksem

1. Struktura uspořádání atomů: Kvalitativní změna od neuspořádanosti k uspořádání

• Běžný ropný koks: Atomy uhlíku jsou uspořádány v neuspořádaném nebo krátkodobě uspořádaném stavu, podobném struktuře amorfního uhlíku. Má četné mřížkové defekty, které omezují jeho elektrickou vodivost, tepelnou vodivost a chemickou stabilitu.
• Grafitizovaný ropný koks: Po grafitizačním zpracování při vysoké teplotě přibližně 3000 °C se atomy uhlíku přeskupí do hexagonální vrstevnaté grafitové struktury. Tato struktura se vyznačuje vysokou mřížkovou integritou, slabými mezivrstvovými silami a nízkým odporem proti migraci elektronů. Tato strukturní transformace jí dává typické vlastnosti grafitu, jako je vysoká elektrická vodivost, vysoká tepelná vodivost a vynikající chemická stabilita.

2. Rozdíly ve výkonu: Struktura určuje funkci

Elektrická a tepelná vodivost

• Grafitizovaný ropný koks: Jeho měrný odpor je výrazně nižší než u běžného ropného koksu (může dosáhnout až 0,001 Ω·m) a jeho tepelná vodivost je několikanásobně vyšší. Je vhodný pro scénáře s přísnými požadavky na elektrickou a tepelnou vodivost (např. anodové materiály pro lithium-iontové baterie, vysoce výkonné grafitové elektrody).
• Obyčejný ropný koks: Kvůli strukturálním vadám má špatnou elektrickou vodivost a používá se většinou v oblastech s nízkými požadavky na výkon (např. palivo, běžné uhlíkové materiály).

Chemická stabilita

• Grafitizovaný ropný koks: Jeho vrstevnatá struktura zvyšuje jeho odolnost vůči chemické korozi způsobené kyselinami, zásadami atd. Není náchylný k oxidaci a degradaci při vysokých teplotách, což má za následek delší životnost.
• Běžný ropný koks: Je náchylný k poškození struktury ve vysokoteplotním nebo korozivním prostředí, což vede k rychlému zhoršení výkonu.

Obsah nečistot

• Grafitizovaný ropný koks: Proces grafitizace může dále snížit obsah nečistot, jako je síra a dusík (obsah síry lze snížit pod 0,1 %), čímž se minimalizuje znečištění a nežádoucí účinky během procesu tavení (např. póry a praskliny v odlitcích).
• Obyčejný ropný koks: Má relativně vysoký obsah nečistot a vyžaduje předběžnou úpravu (např. kalcinaci), aby splňoval potřeby některých průmyslových aplikací.

3. Oblasti použití: Rozdíly ve výkonu vedou k diferenciaci poptávky

Grafitizovaný ropný koks

• Špičková metalurgie: Jako nauhličovací činidlo může účinně zvyšovat obsah uhlíku v roztaveném železe a zlepšovat vlastnosti oceli (např. pevnost, houževnatost) a zároveň snižovat zavádění škodlivých prvků, jako je síra a dusík.
• Nové energetické materiály: Je to základní surovina pro anodové materiály lithium-iontových baterií. Jeho vysoká elektrická vodivost a vrstevnatá struktura pomáhají zlepšit účinnost nabíjení a vybíjení a prodloužit životnost baterií.
• Speciální uhlíkové produkty: Používají se při výrobě velkých katodových bloků, grafitizovaných elektrod atd., spoléhají se na svou vysokou čistotu, vysokou krystalinitu a odolnost vůči vysokým teplotám.

Obyčejný ropný koks

• Palivová oblast: Koks s vysokým obsahem síry se často používá v cementárnách, sklárnách, elektrárnách atd. jako levné palivo.
• Základní uhlíkové materiály: Nízkosirný koks lze po kalcinaci použít k výrobě anod pro elektrolýzu hliníku, běžných grafitových elektrod atd., ale jeho výkon je horší než u grafitizovaných produktů.

4. Výrobní proces: Kompromis mezi teplotou a náklady

• Obyčejný ropný koks: Vyrábí se procesy zpožděného koksování nebo fluidního koksování s relativně nízkými náklady. Vyžaduje však další kalcinaci (přibližně při 1300 °C) k odstranění těkavých složek a vlhkosti, čímž se zvyšuje obsah fixního uhlíku.
• Grafitizovaný ropný koks: Použití běžného ropného koksu jako suroviny vyžaduje dodatečnou grafitizační úpravu za vysoké teploty při přibližně 3000 °C. To výrazně zvyšuje spotřebu energie a náklady na zařízení, ale produkt má vyšší přidanou hodnotu.

Závěr: Základní rozdíly a logika výběru