Kvalitetsindikatorerna för bränd petroleumkoks är avgörande för att bestämma dess värde och tillämpningar, främst i aluminiumanoder, grafitelektroder, kolhöjare och bränslen. Dess kärnindikatorer kan brett kategoriseras i fysikaliska och kemiska egenskaper.
Följande är en detaljerad förklaring av de viktigaste kvalitetsindikatorerna:
I. Kemiska kärnindikatorer
Dessa indikatorer återspeglar i första hand renheten, brännbara komponenter och innehåll av spårämnen i den brända koksen.
1. Svavelhalt
• Beskrivning: Den totala svavelhalten i koks, en av de viktigaste kvalitetsindikatorerna.
• Betydelse: Högt svavelinnehåll påverkar i hög grad prestandan hos nedströmsprodukter. Vid aluminiumelektrolys omvandlas till exempel svavel till SO₂, vilket orsakar miljöföroreningar och korrosion i utrustningen; i grafitelektroder orsakar svavel "gasexpansion" vid höga temperaturer, vilket påverkar densiteten och styrkan.
• Typiskt intervall: Beroende på råvarorna klassificeras den som låg-svavlig koks (<1.0%), medium-sulfur coke (1.0%-3.0%), and high-sulfur coke (>3,0 %). Förgräddade anoder av hög-kvalitet kräver vanligtvis en svavelhalt under 2,5 %.
2. Flyktiga ämnen
• Beskrivning: Mängden gas som frigörs av koks under hög temperatur (950±25 grader) och luft-isolerade förhållanden.
• Betydelse: Återspeglar fullständigheten i kalcineringsprocessen. För mycket flyktigt material indikerar ofullständig kalcinering, vilket leder till generering av stora mängder gas i efterföljande processer (som knådning och rostning), vilket orsakar produktsprickor eller överdriven porositet. Väl-bränd petroleumkoks bör ha mycket låg halt av flyktiga ämnen.
• Typiskt intervall: Krävs vanligtvis att vara under 0,5 % och under 0,3 % för hög-kvalitetsprodukter.
3. Spårelementinnehåll
• Beskrivning: Avser främst vanadin (V), nickel (Ni), natrium (Na), kalcium (Ca), järn (Fe), kisel (Si), etc.
• Betydelse: Dessa spårelement (särskilt V och Ni) har en betydande negativ inverkan på prestanda hos grafitelektroder och aluminiumanoder. Till exempel minskar vanadin oxidationsmotståndet hos grafitelektroder; natrium och kalcium katalyserar anodens oxidationsreaktion under elektrolys, vilket leder till överdriven konsumtion.
• Typiskt intervall: Strikt begränsat beroende på applikation. Till exempel har produktionen av hög-grafitelektroder strikta krav på det totala V+Ni-innehållet (t.ex. mindre än 200 ppm).
II. Fysiska kärnindikatorer
Dessa indikatorer återspeglar huvudsakligen den strukturella styrkan, densiteten och konduktiviteten hos bränd koks.
1. Sann densitet
• Beskrivning: Densiteten hos själva koksskelettet efter exkludering av alla porer.
• Betydelse: En nyckelindikator för att mäta graden av förbränning. Högre sann densitet indikerar bättre kristallstrukturutveckling, högre grafitisering och bättre konduktivitet och termisk stabilitet hos koksen.
• Typical Range: Usually required to be between 2.04 - 2.12 g/cm³. Higher requirements are needed for the production of high-power electrodes (>2,10 g/cm³).
2. Partikelstabilitet (styrka efter-bränd koks)
• Beskrivning: Mäter förmågan hos brända kokspartiklar att motstå brott under transport och efterföljande krossning, vanligen uttryckt som "trumindex" eller "kulmalningsindex".
• Betydelse: Dåligt stabil koks producerar för mycket fint pulver, vilket påverkar partikelstorleksfördelningen av aggregat och pulver i formuleringen, vilket påverkar pastans densitet och den mekaniska hållfastheten hos slutprodukten.
• Testmetod: Normalt mäter den andelen partiklar som är större än en specifik diameter (t.ex. 0,5 mm) efter malning av provet under vissa förhållanden.
3. Resistivitet (Powder Resistivity)
• Beskrivning: En indikator som mäter den elektriska ledningsförmågan hos bränt kokspulver.
• Betydelse: Direkt relaterad till konduktiviteten hos den slutliga anoden eller elektroden. Lägre resistivitet betyder bättre konduktivitet, vilket minskar strömförbrukningen vid produktion av elektrolytisk aluminium.
• Typiskt intervall: Högkvalitativt-kalcinerat kokspulverresistivitet krävs vanligtvis under 500 μΩ·m.
III. Viktiga hjälpindikatorer
1. Fukt
• Beskrivning: Fukt absorberas av bränd koks under transport och lagring.
• Betydelse: Påverkar mängden asfalt som används vid dosering. Överdriven fukt kan leda till produktionsfluktuationer och kan generera ånga vid höga temperaturer, vilket kan orsaka produktdefekter.
• Typiskt intervall: Krävs i allmänhet att vara under 0,5 %. 2. partikelstorleksfördelning
• Beskrivning: Andelen olika partikelstorleksgrader i bränd petroleumkoks efter krossning och siktning.
• Betydelse: För anod- och elektrodproduktion måste ballast och pulver av olika partikelstorlekar blandas enligt specifika formler för att uppnå den tätaste packningen och därigenom erhålla hög-densitet och hög-hållfasthet. Partikelstorleksfördelning är grunden för formeldesign.
Sammanfattning: Att utvärdera kvaliteten på bränd petroleumkoks kräver omfattande överväganden av ovanstående kemiska och fysikaliska indikatorer baserat på dess slutanvändning. För högvärdiga-tillförda produkter (som grafitelektroder och förgräddade anoder av hög-kvalitet), är låg svavelhalt, låg askhalt, låga föroreningar och hög verklig densitet ständigt eftersträvade mål. Vid upphandling sker testning och acceptans vanligtvis enligt branschstandarder (såsom YS/T 625, GB/T 24525 etc.) eller det tekniska avtalet mellan köpare och säljare.
