Grafitiseeritud naftakoksi tootmisprotsessis on oluline rangelt kontrollida järgmisi põhiparameetreid alates tooraine valikust, eeltöötlusest, grafitiseerimisprotsessist kuni järeltöötluseni, et tagada lõpptoote kvaliteet:
I. Tooraine valik ja eeltöötlus
Väävlisisaldus
- Kontrollstandard: toornaftakoksi väävlisisaldus peaks olema ≤0,5%. Kõrge väävlisisaldusega koks võib grafitiseerimise ajal põhjustada gaasi paisumist, mis omakorda võib viia toote pragunemiseni.
- Mõju: Iga 0,1% väävlisisalduse vähenemine vähendab toote pragunemise kiirust 15–20% ja vähendab eritakistust 5–8%.
Tuhasisaldus
- Kontrollstandard: tuhasisaldus peaks olema ≤0,3%, kusjuures peamised lisandid on metallioksiidid, näiteks raud, räni ja kaltsium.
- Mõju: Iga 0,1% tuhasisalduse suurenemine suurendab toote eritakistust 10–15% ja vähendab mehaanilist tugevust 8–10%.
Osakeste suuruse jaotus
- Kontrollstandard: granuleeritud koksi osakaal peaks olema ≥80%, samas kui pulbrilise koksi (osakeste suurus <0,5 mm) osakaal peaks olema ≤20%.
- Mõju: Liigne pulbrilise koksi kogus võib kaltsineerimise ajal põhjustada paakumist, mis mõjutab lenduvate ainete eemaldamist; granuleeritud koksi parem ühtlus vähendab grafitiseerimise energiatarbimist 5–10%.
Kaltsineerimisprotsess
- Temperatuur: 1200–1400 °C 8–12 tunni jooksul.
- Funktsioon: Eemaldab lenduvaid aineid (8–15%-lt <1%-le) ja suurendab tegelikku tihedust (1,9 g/cm³-lt ≥2,05 g/cm³-ni).
- Kontrollpunkt: Tegelik tihedus pärast kaltsineerimist peab olema ≥2,08 g/cm³; vastasel juhul suureneb grafitiseerumise raskus ja eritakistus.
II. Grafitiseerimisprotsess
Temperatuuri kontroll
- Põhiparameeter: 2800–3000 °C, hoitakse 48–72 tundi.
- Mõju:
- Iga 100 °C temperatuuri tõus suurendab kristallilisust 5–8% ja vähendab eritakistust 3–5%.
- Ebapiisav temperatuur (<2700°C) põhjustab amorfse süsinikujäägi teket, mille eritakistus on >15 μΩ·m; liigne temperatuur (>3100°C) võib kahjustada süsiniku struktuuri.
Temperatuuri ühtlus
- Juhtimisstandard: temperatuuride vahe ahju südamiku ja serva vahel ≤150 °C, termopaari vahekaugusega ≤30 cm.
- Mõju: Iga 50 °C temperatuuri erinevuse suurenemine suurendab lokaalset takistuse kõikumist 10–15% ja vähendab toote saagist 5–8%.
Küttekiirus
- Juhtimisstandard:
- 25–800 °C aste: ≤3 °C/h (termilise pingepragunemise vältimiseks).
- 800–1250 °C etapp: ≤5 °C/h (korrastatud süsinikstruktuuri moodustumise soodustamiseks).
- Mõju: Liigne kuumutamiskiirus põhjustab toote mahu kahanemist üle 15%, mis viib pragunemiseni.
Kaitsev atmosfäär
- Juhtimisstandard: lämmastiku voolukiirus 0,8–1,2 m³/h või argooni/vaakumkeskkonna kasutamine.
- Funktsioon: Vältida oksüdeerumist ja vähendada lisandite sisaldust (nt hapnikusisaldus väheneb 0,5%-lt <0,1%-ni).
III. Järeltöötlus ja puhastamine
Jahutuskiirus
- Kontrollstandard: aeglane jahutuskiirus ≤20°C/h pärast grafitiseerimist.
- Mõju: Kiire jahutamine põhjustab jääksoojuspinget, vähendades toote termilise löögi vastupidavust 30–50%.
Purustamine ja sõelumine
- Kontrollstandard: Osakeste suurus D50, mida kontrollitakse 10–20 μm juures, pinnakatte (nt pigi või keemilise aurustamise teel sadestamise) paksuse ühtlus ≤5%.
- Funktsioon: Optimeerib osakeste morfoloogiat ja suurendab toote puistetihedust (0,8 g/cm³-lt ≥1,2 g/cm³-ni).
Puhastusravi
- Halogeeni puhastamine: Cl₂ gaas reageerib temperatuuril 1900–2300 °C 24 tunni jooksul, vähendades lisandite sisaldust ≤50 ppm-ni.
- Vaakumpuhastus: Hoiti 50 tundi rõhul 10⁻³ Pa vaakumis, saavutades lisandite kogusisalduse ≤10 ppm (kõrgemahuliste rakenduste jaoks).
IV. Põhiliste kontrollpunktide kokkuvõte
| Parameeter | Juhtimisstandard | Mõju |
|---|---|---|
| Väävlisisaldus | ≤0,5% | Väldib gaasipaisumisest tingitud pragunemist; vähendab takistust 5–8% |
| Tuhasisaldus | ≤0,3% | Vähendab metallilisandeid; vähendab takistust 10–15% |
| Grafitiseerumistemperatuur | 2800–3000 °C 48–72 tundi | Suurendab kristallilisust 5–8%; vähendab eritakistust 3–5% |
| Temperatuuri ühtlus | Ahju südamiku serv温差 ≤150°C | Parandab saagikust 5–8%; vähendab takistuse kõikumist 10–15% |
| Jahutuskiirus | ≤20°C/h | Suurendab termilise löögi vastupidavust 30–50%; vähendab sisemist pinget |
| Puhastamine Lisandite sisaldus | ≤50 ppm (halogeen), ≤10 ppm (vaakum) | Vastab tipptasemel tööstuslikele nõudmistele (nt pooljuhid, fotogalvaanika) |
V. Tehnoloogilised trendid ja optimeerimissuunad
Ülipeene struktuuri kontroll: töötada välja 0,1–1 μm koksipulbri valmistamise tehnoloogia, et suurendada isotroopiat ja vähendada takistust väärtuseni <5 μΩ·m.
Nutikad tootmissüsteemid: Rakendage digitaalseid kaksikupõhiseid temperatuurivälja dünaamilisi juhtimissüsteeme, et suurendada tootlikkust 95%-ni.
Rohelised protsessid: vesiniku kasutamine redutseerijana CO₂ heitkoguste vähendamiseks; jääksoojuse taaskasutustehnoloogia kasutuselevõtt energiatarbimise vähendamiseks 10–15%.
Neid parameetreid rangelt kontrollides on grafitiseeritud naftakoksi süsinikusisaldus ≥99,9%, eritakistus 5–7 μΩ·m ja soojuspaisumisteguri 1,5–2,5 × 10⁻⁶/°C, mis vastab tipptasemel tööstusrakenduste nõuetele.
Postituse aeg: 12. september 2025