De kwaliteitsindicatoren van gecalcineerde petroleumcokes zijn cruciaal bij het bepalen van de waarde en toepassingen ervan, voornamelijk in aluminiumanoden, grafietelektroden, koolstofverhogers en brandstoffen. De kernindicatoren kunnen grofweg worden onderverdeeld in fysische en chemische eigenschappen.
Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van de belangrijkste kwaliteitsindicatoren:
I. Chemische kernindicatoren
Deze indicatoren weerspiegelen voornamelijk de zuiverheid, de brandbare componenten en het gehalte aan sporenelementen van de gecalcineerde cokes.
1. Zwavelgehalte
• Beschrijving: Het totale zwavelgehalte in cokes, één van de belangrijkste kwaliteitsindicatoren.
• Belang: Een hoog zwavelgehalte heeft ernstige gevolgen voor de prestaties van downstream-producten. Bij aluminiumelektrolyse wordt zwavel bijvoorbeeld omgezet in SO₂, wat milieuvervuiling en corrosie van apparatuur veroorzaakt; in grafietelektroden veroorzaakt zwavel "gasexpansie" bij hoge temperaturen, wat de dichtheid en sterkte beïnvloedt.
• Typisch bereik: Afhankelijk van de grondstoffen wordt het geclassificeerd als cokes met laag-zwavelgehalte (<1.0%), medium-sulfur coke (1.0%-3.0%), and high-sulfur coke (>3,0%). Voorgebakken anodes van hoge-kwaliteit vereisen doorgaans een zwavelgehalte van minder dan 2,5%.
2. Vluchtige materie
• Beschrijving: de hoeveelheid gas die vrijkomt door cokes onder hoge temperaturen (950 ± 25 graden) en lucht-geïsoleerde omstandigheden.
• Belang: weerspiegelt de volledigheid van het calcinatieproces. Overmatige vluchtige stoffen duiden op een onvolledige calcinering, wat leidt tot de vorming van grote hoeveelheden gas bij daaropvolgende processen (zoals kneden en roosten), waardoor het product barst of overmatige porositeit krijgt. Welnu-gecalcineerde petroleumcokes moet een zeer laag gehalte aan vluchtige stoffen hebben.
• Typisch bereik: normaal gesproken vereist dit minder dan 0,5% en minder dan 0,3% voor producten van hoge-kwaliteit.
3. Traceerelementinhoud
• Beschrijving: verwijst voornamelijk naar vanadium (V), nikkel (Ni), natrium (Na), calcium (Ca), ijzer (Fe), silicium (Si), enz.
• Belang: Deze sporenelementen (vooral V en Ni) hebben een aanzienlijke negatieve invloed op de prestaties van grafietelektroden en aluminiumanodes. Vanadium vermindert bijvoorbeeld de oxidatieweerstand van grafietelektroden; natrium en calcium katalyseren de oxidatiereactie van de anode tijdens elektrolyse, wat leidt tot overmatig verbruik.
• Typisch bereik: strikt beperkt, afhankelijk van de toepassing. De productie van grafietelektroden met hoog-vermogen stelt bijvoorbeeld strenge eisen aan het totale V+Ni-gehalte (bijvoorbeeld minder dan 200 ppm).
II. Kern fysieke indicatoren
Deze indicatoren weerspiegelen voornamelijk de structurele sterkte, dichtheid en geleidbaarheid van gecalcineerde cokes.
1. Ware dichtheid
• Beschrijving: De dichtheid van het cokesskelet zelf na uitsluiting van alle poriën.
• Belang: een sleutelindicator voor het meten van de mate van calcinatie. Een hogere werkelijke dichtheid duidt op een betere kristalstructuurontwikkeling, hogere grafitisering en betere geleidbaarheid en thermische stabiliteit van de cokes.
• 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. Stabiliteit van deeltjes (sterkte na-gecalcineerde cokes)
• Beschrijving: Meet het vermogen van gecalcineerde cokesdeeltjes om weerstand te bieden aan breuk tijdens transport en daaropvolgende vermaling, gewoonlijk uitgedrukt als de "trommelindex" of "kogelmolenindex".
• Belang: Slecht stabiele cokes produceert overmatig fijn poeder, wat de deeltjesgrootteverdeling van aggregaten en poeders in de formulering beïnvloedt, waardoor de dichtheid van de pasta en de mechanische sterkte van het eindproduct worden beïnvloed.
• Testmethode: Meestal wordt het aandeel deeltjes groter dan een specifieke diameter (bijvoorbeeld 0,5 mm) gemeten na het vermalen van het monster onder bepaalde omstandigheden.
3. Weerstand (poederweerstand)
• Beschrijving: Een indicator die de elektrische geleidbaarheid van gecalcineerd cokespoeder meet.
• Belang: houdt rechtstreeks verband met de geleidbaarheid van de uiteindelijke anode of elektrode. Een lagere soortelijke weerstand betekent een betere geleidbaarheid, waardoor het energieverbruik bij de productie van elektrolytisch aluminium wordt verminderd.
• Typisch bereik: De soortelijke weerstand van gecalcineerd cokespoeder van hoge- kwaliteit moet doorgaans lager zijn dan 500 μΩ·m.
III. Belangrijke hulpindicatoren
1. Vocht
• Beschrijving: Vocht geabsorbeerd door gecalcineerde cokes tijdens transport en opslag.
• Belang: beïnvloedt de hoeveelheid asfalt die bij het batchen wordt gebruikt. Overmatig vocht kan leiden tot productieschommelingen en kan bij hoge temperaturen stoom genereren, waardoor productdefecten ontstaan.
• Typisch bereik: doorgaans vereist dat deze kleiner is dan 0,5%. 2. deeltjesgrootteverdeling
• Beschrijving: Het aandeel van verschillende deeltjesgrootten in gecalcineerde petroleumcokes na vermalen en zeven.
• Belang: voor de productie van anoden en elektrodes moeten aggregaten en poeders met verschillende deeltjesgroottes worden gemengd volgens specifieke formules om de dichtste pakking te bereiken, waardoor producten met een hoge-dichtheid en hoge- sterkte worden verkregen. Deeltjesgrootteverdeling is de basis van het formuleontwerp.
Samenvatting: Het evalueren van de kwaliteit van gecalcineerde petroleumcokes vereist een uitgebreide overweging van de bovengenoemde chemische en fysische indicatoren op basis van het eindgebruik ervan. Voor producten met een hoge waarde-toegevoegde waarde (zoals grafietelektroden en voorgebakken anodes van hoge-kwaliteit), worden een laag zwavelgehalte, een laag asgehalte, een laag aantal onzuiverheden en een hoge werkelijke dichtheid voortdurend nagestreefd. Tijdens de aanbesteding worden testen en acceptatie meestal uitgevoerd volgens industriestandaarden (zoals YS/T 625, GB/T 24525, etc.) of de technische overeenkomst tussen koper en verkoper.
