Die wesentlichen Unterschiede zwischen graphitiertem Petrolkoks und gewöhnlichem Petrolkoks

1. Atomare Anordnung und Struktur: Ein qualitativer Wandel von Unordnung zu Ordnung

• Gewöhnlicher Petrolkoks: Die Kohlenstoffatome sind ungeordnet oder kurzreichweitig geordnet, ähnlich der Struktur von amorphem Kohlenstoff. Er weist zahlreiche Gitterdefekte auf, die seine elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie seine chemische Stabilität einschränken.
• Graphitierter Petrolkoks: Nach der Graphitisierungsbehandlung bei einer hohen Temperatur von ca. 3000 °C ordnen sich die Kohlenstoffatome in einer hexagonalen Schichtgraphitstruktur an. Diese Struktur zeichnet sich durch hohe Gitterstabilität, schwache Zwischenschichtkräfte und geringen Elektronenwiderstand aus. Durch diese Strukturumwandlung erhält der Graphit typische Eigenschaften wie hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie ausgezeichnete chemische Stabilität.

2. Leistungsunterschiede: Die Struktur bestimmt die Funktion

Elektrische und thermische Leitfähigkeit

• Graphitierter Petrolkoks: Sein spezifischer Widerstand ist deutlich geringer als der von herkömmlichem Petrolkoks (bis unter 0,001 Ω·m), und seine Wärmeleitfähigkeit ist um ein Vielfaches höher. Er eignet sich für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die elektrische und thermische Leitfähigkeit (z. B. Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, Hochleistungs-Graphitelektroden).
• Gewöhnlicher Petrolkoks: Aufgrund von Strukturdefekten besitzt er eine schlechte elektrische Leitfähigkeit und wird hauptsächlich in Bereichen mit geringen Leistungsanforderungen eingesetzt (z. B. Brennstoff, gewöhnliche Kohlenstoffmaterialien).

Chemische Stabilität

• Graphitierter Petrolkoks: Seine Schichtstruktur erhöht seine Beständigkeit gegen chemische Korrosion durch Säuren, Laugen usw. Er ist bei hohen Temperaturen nicht anfällig für Oxidation und Zersetzung, was zu einer längeren Lebensdauer führt.
• Normaler Petrolkoks: Er neigt in Umgebungen mit hohen Temperaturen oder korrosiven Bedingungen zu Strukturschäden, was zu einer raschen Leistungsverschlechterung führt.

Verunreinigungsgehalt

• Graphitierter Petrolkoks: Durch den Graphitisierungsprozess kann der Gehalt an Verunreinigungen wie Schwefel und Stickstoff weiter reduziert werden (der Schwefelgehalt kann auf unter 0,1 % gesenkt werden), wodurch die Umweltbelastung und negative Auswirkungen während des Schmelzprozesses (z. B. Poren und Risse in Gussteilen) minimiert werden.
• Normaler Petrolkoks: Er weist einen relativ hohen Gehalt an Verunreinigungen auf und erfordert eine Vorbehandlung (z. B. Kalzinierung), um den Anforderungen einiger industrieller Anwendungen gerecht zu werden.

3. Anwendungsbereiche: Leistungsunterschiede treiben die Nachfragedifferenzierung voran

Graphitierter Petrolkoks

• Hochwertige Metallurgie: Als Aufkohlungsmittel kann es den Kohlenstoffgehalt von flüssigem Eisen effizient erhöhen und die Eigenschaften von Stahl (z. B. Festigkeit, Zähigkeit) verbessern, während gleichzeitig die Zufuhr schädlicher Elemente wie Schwefel und Stickstoff reduziert wird.
• Neue Energiematerialien: Es handelt sich um einen wichtigen Rohstoff für Anodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien. Seine hohe elektrische Leitfähigkeit und Schichtstruktur tragen zur Verbesserung der Lade- und Entladeeffizienz sowie der Zyklenlebensdauer der Batterien bei.
• Spezielle Kohlenstoffprodukte: Werden aufgrund ihrer hohen Reinheit, hohen Kristallinität und hohen Temperaturbeständigkeit bei der Herstellung von großen Kathodenblöcken, graphitierten Elektroden usw. verwendet.

Gewöhnlicher Petrolkoks

• Brennstofffeld: Hochschwefeliger Koks wird häufig in Zementwerken, Glasfabriken, Kraftwerken usw. als kostengünstiger Brennstoff verwendet.
• Grundlegende Kohlenstoffmaterialien: Schwefelarmer Koks kann nach der Kalzinierung zur Herstellung von Anoden für die Aluminiumelektrolyse, gewöhnlichen Graphitelektroden usw. verwendet werden, seine Leistung ist jedoch geringer als die von graphitierten Produkten.

4. Produktionsprozess: Ein Kompromiss zwischen Temperatur und Kosten

• Normaler Petrolkoks: Er wird durch verzögertes Verkokungsverfahren oder Fluidverkokung mit relativ geringen Kosten hergestellt. Allerdings ist eine weitere Kalzinierung (bei ca. 1300 °C) erforderlich, um flüchtige Bestandteile und Feuchtigkeit zu entfernen, wodurch der Gehalt an fixem Kohlenstoff steigt.
• Graphitierter Petrolkoks: Aus gewöhnlichem Petrolkoks wird eine zusätzliche Graphitisierungsbehandlung bei hohen Temperaturen von etwa 3000 °C durchgeführt. Dies erhöht zwar den Energieverbrauch und die Anlagenkosten erheblich, führt aber zu einem höheren Produktwert.

Schlussfolgerung: Wesentliche Unterschiede und Selektionslogik