Nadelkoks ist eine hochwertige Sorte, die in der Kohlenstoffindustrie intensiv weiterentwickelt wird. Er ist ein poröser Feststoff mit silbergrauer, metallisch glänzender Oberfläche. Seine Struktur weist eine deutliche Fließstruktur mit wenigen, aber großen Poren und einer leicht ovalen Form auf. Er dient als Rohstoff für die Herstellung von High-End-Kohlenstoffprodukten wie Hochleistungselektroden, Spezialkohlenstoffen, Kohlenstofffasern und deren Verbundwerkstoffen.
Je nach Ausgangsmaterial lassen sich Nadelkokse in zwei Arten unterteilen: Öl- und Kohlekoks. Ölkoks wird aus Erdölrückständen hergestellt. Kohlekoks hingegen wird aus Steinkohlenteerpech und dessen Fraktionen gewonnen.
Zu den Kenngrößen, die die Qualität von Nadelkoks beeinflussen, gehören die Reindichte, der Schwefelgehalt, der Stickstoffgehalt, der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, der Aschegehalt, der Wärmeausdehnungskoeffizient, der elektrische Widerstand, die Schüttdichte usw. Aufgrund der unterschiedlichen spezifischen Kenngrößen kann Nadelkoks in Superqualität (höchste Qualität), erste Qualität und zweite Qualität unterteilt werden.
Die Leistungsunterschiede zwischen Nadelkoks aus der Kohleflöz- und der Erdölflöz-Methode umfassen folgende Punkte.
1. Unter gleichen Bedingungen ist die Herstellung einer Graphitelektrode aus Nadelkoks der Ölserie hinsichtlich der Leistungsfähigkeit einfacher als die Herstellung einer Graphitelektrode aus Nadelkoks der Kohleserie.
2. Nach der Herstellung von Graphitprodukten weisen die graphitierten Produkte aus Öl-Nadelkoks eine etwas höhere Dichte und Festigkeit auf als die aus Kohle-Nadelkoks. Dies ist auf die Ausdehnung des Kohle-Nadelkoks während der Graphitisierung zurückzuführen.
3. Bei der spezifischen Verwendung von Graphitelektroden weisen die graphitierten Produkte mit Ölnadelkoks einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.
4. Hinsichtlich der physikalischen und chemischen Kennwerte der Graphitelektrode ist der spezifische Widerstand der graphitierten Produkte aus Öl-Nadelkoks etwas höher als derjenige der Produkte aus Kohle-Nadelkoks.
5. Am wichtigsten ist, dass sich Nadelkoks aus Kohlenflözen bei der Hochtemperaturgraphitisierung ausdehnt, sobald die Temperatur 1500–2000 °C erreicht. Daher muss die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit streng kontrolliert werden, um ein zu schnelles Erhitzen zu vermeiden. Ein serielles Graphitisierungsverfahren ist daher nicht empfehlenswert. Durch die Zugabe von Additiven lässt sich die Ausdehnung von Nadelkoks aus Kohlenflözen steuern und somit die Ausdehnungsrate reduzieren. Die Herstellung von Nadelkoks auf Erdölbasis gestaltet sich jedoch schwieriger.
6. Das kalzinierte Ölsystem weist einen höheren Anteil an kleinem Koks und eine feinere Korngröße auf, während die Kohlenmessnadel einen geringeren Koksanteil und eine größere Korngröße (35-40 mm) aufweist, die zwar die Korngrößenanforderung der Rezeptur erfüllt, aber die Zerkleinerung für den Anwender erschwert.
7. Laut der Japan Petroleum Coke Company ist die Zusammensetzung von Nadelkoks der Ölserie einfacher als die von Nadelkoks der Kohleserie, weshalb er während des Verkokungsprozesses leichter zu kontrollieren ist.
Aus der obigen Perspektive betrachtet, weist Nadelkoks für Ölsysteme vier Schwächen auf: geringe Dichte, geringe Festigkeit, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient und geringer spezifischer Widerstand. Die ersten beiden Schwächen wirken sich positiv auf Graphitprodukte aus, die beiden letztgenannten sind vorteilhaft. Generell sind die Leistungskennwerte von Nadelkoks für Ölsysteme besser als die von Nadelkoks für Kohlesysteme, und die Anwendungsnachfrage ist höher.
Derzeit ist Graphitelektroden der Hauptabnehmer von Nadelkoks und macht etwa 60 % des Gesamtverbrauchs aus. Elektrodenhersteller haben klare Anforderungen an die Nadelkoksqualität, ohne individuelle Qualitätswünsche. Für Anodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien bestehen vielfältigere Anforderungen an Nadelkoks: Der Markt für High-End-Digitalgeräte bevorzugt ölgekochten Koks, während der Markt für Leistungsbatterien stärker auf kostengünstigeren Rohkoks angewiesen ist.
Die Herstellung von Nadelkoks erfordert ein gewisses technisches Know-how, weshalb es nur wenige inländische Unternehmen gibt. Zu den führenden inländischen Herstellern von Nadelkoks für die Erdölförderung zählen derzeit Shandong Jingyang, Shandong Yida, Jinzhou Petrochemical, Shandong Lianhua, Bora Biological, Weifang Fumei New Energy, Shandong Yiwei, Sinopec Jinling Petrochemical und Maoming Petrochemical. Hauptproduzenten von Nadelkoks für die Kohleförderung sind Baowu Carbon Material, Baotailong Technology, Anshan Kaitan, Angang Chemical, Fang Daxi Kemo, Shanxi Hongte, Henan Kaitan, Xuyang Group, Zaozhuang Zhenxing, Ningxia Baichuan, Tangshan Dongri New Energy und Taiyuan Shengxu.
Veröffentlichungsdatum: 02.12.2022