In dit artikel wordt dieper ingegaan op de vraag waarom een laag zwavel- en een laag stikstofgehalte kernnormen zijn geworden voor het meten van de kwaliteit van grafiet-petroleumcokes in de mondiale staalmetallurgie, gieterij en nieuwe energie-industrieën.
I. Zwavelgehalte: een tweesnijdend zwaard- dat invloed heeft op de kwaliteit en de milieubescherming
Zwavel is een schadelijke onzuiverheid in grafietpetroleumcokes en de inhoud ervan heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit en toepassing van het eindproduct.
1. Impact op de metallurgische kwaliteit
Bij het smelten en gieten van staal wordt grafiet-petroleumcokes voornamelijk gebruikt als koolstofverhoger. Als het zwavelgehalte van het product te hoog is, zal er zwavel in het gesmolten ijzer en staal terechtkomen. Zwavel is een strikt beperkt schadelijk element in staalmaterialen-het veroorzaakt "hete brosheid", waardoor de taaiheid en ductiliteit van staal afneemt, wat ernstige gevolgen heeft voor de kwaliteit van- hoogwaardige gietstukken en speciale staalsoorten. Daarom vereist de productie van nodulair gietijzer en speciaal staal van hoge-kwaliteit het gebruik van grafiet-petroleumcokes met een ultra-laag zwavelgehalte (minder dan of gelijk aan 0,05%).
2. Strenge milieuregels
Met de vooruitgang van de mondiale ‘dual carbon’-doelstellingen scherpen landen de regelgeving op het gebied van industriële emissies steeds verder aan. Cokes met een hoog-zwavelgehalte laat tijdens het gebruik schadelijke gassen vrij, zoals zwaveldioxide (SO₂), waardoor de kosten voor milieubehandeling voor bedrijven toenemen. Grafiet-petroleumcokes met een laag zwavelgehalte helpt downstream-klanten de last van rookgasontzwaveling te verminderen, in lijn met de trend van groene productie.
3. Gegevensreferentie: Zwavelnormen voor GPC van hoge-kwaliteit
Gegrafitiseerde petroleumcokes van hoge-kwaliteit in de industrie heeft doorgaans een zwavelgehalte onder de 0,03% - 0.05%. Hoogwaardige GPC-producten- kunnen bijvoorbeeld een zwavelgehalte van slechts 0,03% hebben, terwijl de vaste koolstof de 99% overschrijdt.
II. Stikstofinhoud: de 'verborgen moordenaar' van hoogwaardige productie
Vergeleken met zwavel worden de gevaren van stikstof vaak over het hoofd gezien, maar in moderne metallurgische processen wordt het stikstofgehalte een doorslaggevende indicator voor het evalueren van de kwaliteit van koolstofverhogers.
1. Veroorzaker van porositeit en scheuren in gietstukken
Gewone gecalcineerde petroleumcokes of producten die bij lage temperaturen zijn behandeld, kunnen een stikstofgehalte van wel 9000 ppm (0,9%) hebben. Wanneer deze koolstofrijke verhogingsstof met een hoog-stikstofgehalte wordt toegevoegd aan gesmolten staal of ijzer, zorgt de hoge temperatuur ervoor dat stikstof in gasvormige vorm neerslaat, waardoor gaatjes, onderhuidse poriën of scheuren in het gietstuk ontstaan, waardoor de dichtheid en mechanische eigenschappen van het gietstuk ernstig worden verminderd.
2. De kernwaarde van het grafitiseringsproces
De sleutel tot de "hoge kwaliteit" van hoogwaardige gegrafitiseerde petroleumcokes ligt in de grafitiseringsbehandeling bij hoge- temperatuur bij 2800 graden -3500 graden. Tijdens dit proces worden de koolstofatomen in de petroleumcokes vanuit een ongeordende opstelling gereconstrueerd tot een geordende roosterstructuur, terwijl het grootste deel van de stikstof effectief wordt verwijderd. Gegrafitiseerde petroleumcokes kan het stikstofgehalte drastisch verlagen tot 300 ppm-500 ppm, terwijl hoogwaardige producten zelfs onder de 200 ppm (0,02%) kunnen blijven.
3. Gegevensreferentie: stikstofnormen voor GPC van hoge-kwaliteit
Gewone gecalcineerde cokes: Stikstofgehalte ≈ 9000 ppm
Gegrafitiseerde petroleumcokes: Stikstofgehalte minder dan of gelijk aan 300-500 ppm
Ultra-laag stikstofgehalte van hoge-kwaliteit GPC: stikstofgehalte kleiner dan of gelijk aan 200-300 ppm
III. Waarom kunnen een laag zwavelgehalte en een laag stikstofgehalte 'hoge-kwaliteit' definiëren?
Samenvattend zijn een laag zwavel- en een laag stikstofgehalte sleutelindicatoren omdat ze rechtstreeks de prestaties van grafiet-petroleumcokes bepalen in drie kernscenario’s:
1. Efficiëntie en absorptiesnelheid van koolstofverrijking
GPC met laag-zwavel en laag-stikstof wordt gekenmerkt door hoge zuiverheid en hoog koolstofgehalte (groter dan of gelijk aan 98,5%), een dichtere microstructuur, snelle oplossing in gesmolten ijzer, hoge absorptiesnelheid en geen residu. Dit helpt gieterijen om het gebruik van schrootstaal te vergroten, de kosten van ruwijzer te verlagen en het proces van "synthetisch gietijzer" te optimaliseren.
2. Mechanische eigenschappen van het eindproduct
Bij de productie van nodulair gietijzer levert het gebruik van koolstofverhogers met een laag-zwavelgehalte en een laag-stikstofgehalte een substraat voor grafietkiemvorming van hoge-kwaliteit, waardoor de sterkte, hardheid en trekeigenschappen van gietstukken aanzienlijk worden verbeterd. Bij het speciaal smelten van staal is het een belangrijke grondstof voor de productie van grafietelektroden met ultra-hoog- vermogen.
3. Toegangspunt tot opkomende toepassingen
Op het gebied van anodematerialen voor lithium-ionenbatterijen vertoont laag-zwavelige petroleumcokes, na grafitisering, een enorm toepassingspotentieel. Uit onderzoek is gebleken dat de aanvankelijke coulombische efficiëntie van gegrafitiseerde petroleumcokes met een laag zwavelgehalte 82,79% kan bereiken, met uitstekende cyclusstabiliteit, en volledig voldoet aan de eisen van commerciële batterijen. Dit betekent dat GPC met een laag-zwavelgehalte en een laag-stikstofgehalte de "deur" opent naar de nieuwe energiemarkt.
Een laag zwavel- en een laag stikstofgehalte zijn sleutelindicatoren voor de beoordeling van hoogwaardige- grafietpetroleumcokes, omdat ze rechtstreeks de mate van grafitisering en zuiverheid van het product weerspiegelen. In de huidige staalindustrie, die zich richt op het verbeteren van de kwaliteit en efficiëntie, en met de snelle ontwikkeling van nieuwe energiematerialen, kan alleen GPC met een laag zwavel- en stikstofgehalte zijn werkelijke waarde van 'hoge-kwaliteit' demonstreren op het gebied van hoogwaardig-gieten, speciaal smelten en batterijanodes.
