Hier ist die englische Übersetzung des bereitgestellten Textes:
Wie graphitierter Petrolkoks eine Steigerung der Absorptionsrate von 75 % auf über 95 % erreicht und so eine „vollständige Ressourcennutzung“ ermöglicht
Graphitierter Petrolkoks hat durch fünf Kernprozesse einen Durchbruch erzielt, indem seine Absorptionsrate von 75 % auf über 95 % gesteigert wurde: Rohstoffauswahl, Hochtemperatur-Graphitisierungsbehandlung, präzise Partikelgrößenkontrolle, Prozessoptimierung und Kreislaufnutzung. Dieser Ansatz der „vollständigen Ressourcennutzung“ lässt sich wie folgt zusammenfassen:
1. Rohstoffauswahl: Kontrolle von Verunreinigungen an der Quelle
- schwefelarme, aschearme Rohstoffe
Es wird hochwertiger Petrolkoks oder Nadelkoks mit einem Schwefelgehalt von <0,8 % und einem Aschegehalt von <0,5 % ausgewählt. Schwefelarme Rohstoffe verhindern die Bildung von Schwefeldioxid bei hohen Temperaturen und reduzieren so den Kohlenstoffverlust, während der niedrige Aschegehalt Störungen durch Verunreinigungen beim Schmelzen minimiert. - Rohmaterialvorbehandlung
Durch Zerkleinerungs-, Sortier- und Formgebungsprozesse werden große Partikel und Verunreinigungen entfernt, um eine einheitliche Partikelgröße zu gewährleisten und damit die Grundlage für die anschließende Graphitisierung zu schaffen.
2. Hochtemperatur-Graphitisierungsbehandlung: Umstrukturierung der Kohlenstoffatome
- Graphitisierungsprozess
Mithilfe eines Acheson-Ofens oder eines internen Graphitisierungsofens werden die Rohmaterialien bei Temperaturen über 2600 °C behandelt. Dadurch werden die Kohlenstoffatome von einer ungeordneten Anordnung in eine geordnete Lamellenstruktur umgewandelt, die sich dem Kristallgitter von Graphit annähert und die Reaktivität und Löslichkeit des Kohlenstoffs deutlich erhöht. - Schwefelentfernung
Bei hohen Temperaturen wird Schwefel als Schwefeldioxidgas freigesetzt, wodurch der Schwefelgehalt auf 0,01%–0,05% sinkt und negative Auswirkungen auf die Festigkeit und Zähigkeit des Stahls vermieden werden. - Porositätsoptimierung
Durch die Graphitisierung entsteht eine poröse Struktur innerhalb der Kohlenstoffpartikel, wodurch die Porosität erhöht und mehr Kanäle für die Kohlenstoffauflösung im geschmolzenen Eisen geschaffen werden, was die Absorption beschleunigt.
3. Präzise Partikelgrößenkontrolle: Anpassung an die Schmelzanforderungen
- Partikelgrößenklassifizierung
Die Partikelgröße wird je nach Schmelzanlagentyp (z. B. Elektrolichtbogenöfen oder Kupolöfen) und Prozessanforderungen im Bereich von 0,5–20 mm gesteuert:- Elektroöfen (<1 Tonne): 0,5–2,5 mm, um Oxidation durch zu feine Partikel zu verhindern.
- Elektroöfen (>3 Tonnen): 5–20 mm, um Auflösungsschwierigkeiten durch zu grobe Partikel zu vermeiden.
- Gleichmäßige Partikelgrößenverteilung
Durch Sieb- und Formgebungsprozesse wird eine einheitliche Partikelgröße sichergestellt und die durch Größenvariationen verursachten Schwankungen der Absorptionsrate reduziert.
4. Prozessoptimierung: Steigerung der Absorptionseffizienz
- Zeitpunkt und Methoden der Addition
- Zugabe von unten: Bei Mittelfrequenz-Elektroöfen werden 70 % des Kohlenstoffzusatzes auf den Ofenboden gegeben und verdichtet, der Rest wird chargenweise während des Prozesses zugegeben, um Oxidationsverluste zu minimieren.
- Chargenweise Zugabe: Beim Schmelzen im Elektroofen werden die Kohlenstoffzusätze chargenweise während der Beschickung zugegeben; beim Schmelzen im Kupolofen werden sie gleichzeitig mit der Ofenbeschickung zugegeben, um einen vollständigen Kontakt mit dem flüssigen Eisen zu gewährleisten.
- Steuerung der Schmelzparameter
- Temperaturkontrolle: Die Aufrechterhaltung von Schmelztemperaturen bei 1.500–1.550 °C fördert die Kohlenstoffauflösung.
- Wärmeerhaltung und Rühren: Durch Halten für 5–10 Minuten unter mäßigem Rühren wird die Diffusion der Kohlenstoffpartikel beschleunigt und der Kontakt mit Oxidationsmitteln wie Eisenrost oder Schlacke verhindert.
- Zusammensetzungsanpassungssequenz
Durch die Zugabe von Mangan zuerst, dann Kohlenstoff und schließlich Silizium werden die hemmenden Effekte von Silizium und Schwefel auf die Kohlenstoffabsorption verringert und die Kohlenstoffäquivalenz stabilisiert.
5. Kreislaufwirtschaft und umweltfreundliche Produktion: Maximierung der Ressourceneffizienz
- Regeneration von Abfallelektroden
Verbrauchte Graphitelektroden werden zu Kohlenstoffträgern mit einer Rückgewinnungsrate von 85 % regeneriert, wodurch Ressourcenverschwendung reduziert wird. - Alternativen auf Biomassebasis
Experimente, bei denen Holzkohle aus Palmenschalen als Ersatz für Petrolkoks verwendet wird, ermöglichen eine klimaneutrale Verhüttung und verringern die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen. - Intelligente Steuerungssysteme
Online-Überwachung des Kohlenstoffgehalts mittels Spektralanalyse und 5G-IoT-basierter präziser Dosierung (Fehler <±0,5%) optimieren die Produktionsprozesse und minimieren Überdosierungen.
Technische Ergebnisse und Auswirkungen auf die Branche
- Verbesserte Absorptionsrate: Durch diese Maßnahmen konnte die Absorptionsrate von graphitiertem Petrolkoks als Kohlenstoffträger von 75 % (traditioneller kalzinierter Petrolkoks) auf über 95 % gesteigert werden, wodurch die Kohlenstoffnutzungseffizienz deutlich erhöht wurde.
- Verbesserte Produktqualität: Niedrige Schwefelgehalte (≤0,03 %) und niedrige Stickstoffgehalte (80–250 ppm) verhindern effektiv Gussfehler wie Porosität und verbessern die mechanischen Eigenschaften (z. B. Härte, Verschleißfestigkeit).
- Umwelt- und ökonomische Vorteile: Die CO₂-Emissionen pro Tonne Kohlenstoffbindemittel werden um 1,2 Tonnen reduziert, was den Trends zu einer umweltfreundlicheren Produktion entspricht. Gleichzeitig verringert eine höhere Absorptionsrate den Verbrauch an Kohlenstoffbindemittel und senkt somit die Produktionskosten.
Durch die Implementierung einer durchgängigen Raffineriekontrolle erreicht graphitierter Petrolkoks eine „vollständige Ressourcennutzung“, bietet der metallurgischen Industrie eine effiziente, kohlenstoffarme Lösung zur CO2-Erzeugung und treibt den Sektor in Richtung einer qualitativ hochwertigen, nachhaltigen Entwicklung voran.
Diese Übersetzung wahrt die fachliche Genauigkeit und gewährleistet gleichzeitig die Verständlichkeit für ein internationales Publikum aus den Bereichen Metallurgie und Materialwissenschaften. Lassen Sie mich wissen, falls Sie Verbesserungsvorschläge haben!
Veröffentlichungsdatum: 31. März 2026