Bitne razlike između grafitiziranog naftnog koksa i običnog naftnog koksa

1. Struktura atomskog rasporeda: Kvalitativna promjena od nereda do reda

• Obični naftni koks: Atomi ugljika raspoređeni su u neuređenom ili kratkodometnom uređenom stanju, slično strukturi amorfnog ugljika. Ima brojne defekte u rešetki, koji ograničavaju njegovu električnu vodljivost, toplinsku vodljivost i kemijsku stabilnost.
• Grafitizirani naftni koks: Nakon obrade grafitizacije na visokoj temperaturi od približno 3000 °C, atomi ugljika se preuređuju u heksagonalnu slojevitu grafitu. Ova struktura ima visoku cjelovitost rešetke, slabe međuslojne sile i nizak otpor migraciji elektrona. Ova strukturna transformacija daje joj tipična svojstva grafita, kao što su visoka električna vodljivost, visoka toplinska vodljivost i izvrsna kemijska stabilnost.

2. Razlike u performansama: Struktura određuje funkciju

Električna i toplinska vodljivost

• Grafitizirani naftni koks: Njegova otpornost je znatno niža od one kod običnog naftnog koksa (može biti i ispod 0,001 Ω·m), a toplinska vodljivost je nekoliko puta veća. Pogodan je za scenarije sa strogim zahtjevima za električnom i toplinskom vodljivošću (npr. anodni materijali za litij-ionske baterije, grafitne elektrode velike snage).
• Obični naftni koks: Zbog strukturnih nedostataka ima slabu električnu vodljivost i uglavnom se koristi u područjima s niskim zahtjevima za performansama (npr. gorivo, obični ugljični materijali).

Kemijska stabilnost

• Grafitizirani naftni koks: Njegova slojevita struktura povećava otpornost na kemijsku koroziju uzrokovanu kiselinama, lužinama itd. Nije sklon oksidaciji i propadanju na visokim temperaturama, što rezultira duljim vijekom trajanja.
• Obični petrolejni koks: Sklon je strukturnim oštećenjima u uvjetima visoke temperature ili korozivnog okruženja, što dovodi do brzog smanjenja performansi.

Sadržaj nečistoća

• Grafitizirani naftni koks: Proces grafitizacije može dodatno smanjiti sadržaj nečistoća poput sumpora i dušika (sadržaj sumpora može se smanjiti ispod 0,1%), minimizirajući onečišćenje i štetne učinke tijekom procesa taljenja (npr. pore i pukotine u odljevcima).
• Obični naftni koks: Ima relativno visok sadržaj nečistoća i zahtijeva prethodnu obradu (npr. kalcinaciju) kako bi se zadovoljile potrebe nekih industrijskih primjena.

3. Područja primjene: Razlike u performansama potiču diferencijaciju potražnje

Grafitizirani naftni koks

• Vrhunska metalurgija: Kao cementator, može učinkovito povećati sadržaj ugljika u rastaljenom željezu i poboljšati svojstva čelika (npr. čvrstoću, žilavost), a istovremeno smanjiti unos štetnih elemenata poput sumpora i dušika.
• Novi energetski materijali: To je osnovna sirovina za anodne materijale litij-ionskih baterija. Njegova visoka električna vodljivost i slojevita struktura pomažu u poboljšanju učinkovitosti punjenja i pražnjenja te vijeka trajanja baterija.
• Specijalni ugljični proizvodi: Koristi se u proizvodnji velikih katodnih blokova, grafitiziranih elektroda itd., oslanjajući se na svoju visoku čistoću, visoku kristalnost i otpornost na visoke temperature.

Obični petrolejni koks

• Područje goriva: Koks s visokim udjelom sumpora često se koristi u cementarama, tvornicama stakla, elektranama itd., kao jeftino gorivo.
• Osnovni ugljični materijali: Koks s niskim udjelom sumpora, nakon kalcinacije, može se koristiti u proizvodnji anoda za elektrolizu aluminija, običnih grafitnih elektroda itd., ali su mu performanse inferiorne u odnosu na grafitizirane proizvode.

4. Proizvodni proces: Kompromis između temperature i troškova

• Obični naftni koks: Proizvodi se postupcima odgođenog koksiranja ili koksiranja u fluidu, s relativno niskim troškovima. Međutim, zahtijeva daljnju kalcinaciju (na približno 1300 °C) kako bi se uklonile hlapljive komponente i vlaga, čime se povećava sadržaj fiksnog ugljika.
• Grafitizirani naftni koks: Korištenjem običnog naftnog koksa kao sirovine, potreban je dodatni visokotemperaturni obrad grafitizacije na oko 3000 °C. To značajno povećava potrošnju energije i troškove opreme, ali proizvod ima veću dodanu vrijednost.

Zaključak: Bitne razlike i logika odabira