1. Игловиден кокс: Типичен пример за ниско свиване и висока истинска плътност
- Структурни характеристики: Игловидният кокс има влакнеста или удължена структура с удължени елиптични пори, подредени по подреден начин. Тази структура демонстрира отлична способност за уплътняване по време на калцинация.
- Свиване от калцинация:
- Игловидният кокс има относително нисък процент на свиване, обикновено вариращ от 10% до 20%. Неговата влакнеста структура постига свиване чрез молекулярно пренареждане и затваряне на порите при високи температури, докато подреденото разположение на порите намалява пространството за неподредено свиване, като по този начин намалява общия процент на свиване.
- Например, при калциниране при 1300°C, обемното свиване на игловидния кокс може да бъде само наполовина от това на гъбестия кокс, поради способността му равномерно да разпределя термичното напрежение.
- Истинска плътност:
- Игловидният кокс има висока истинска плътност, обикновено достигаща 2,10–2,15 g/cm³. Това отразява високата му степен на графитизация и плътната му кристална структура, тясно свързана с подреденото разположение на въглеродните слоеве във влакнестата му структура.
- Проучванията показват, че истинската плътност на игловидния кокс е приблизително с 5%–10% по-висока от тази на гъбестия кокс, поради по-малко структурни дефекти и по-плътно наслагване на въглеродните слоеве.
2. Пандишпанова кола: Типичен пример за високо свиване и ниска истинска плътност
- Структурни характеристики: Гъбестият кокс има пореста, гъбеста структура с неравномерно големи и разпределени пори, тънки въгленови стени и крехкост.
- Свиване от калцинация:
- Гъбестият кокс показва висока степен на свиване, обикновено варираща от 30% до 50%. Неговата нарушена пореста структура е склонна към колапс на порите по време на калциниране поради отделяне на летливи вещества и концентрация на термично напрежение, което води до значително свиване.
- Например, при калциниране при 1200°C, обемното свиване на гъбестия кокс може да надхвърли 40%, което е много по-високо от това на игловидния кокс.
- Истинска плътност:
- Гъбестият кокс има относително ниска истинска плътност, обикновено между 1,90 и 2,05 g/cm³. Това се дължи на големия брой остатъчни пори и неподреденото разположение на въглеродните слоеве в структурата му, което води до множество кристални дефекти.
- В сравнение с игловидния кокс, истинската плътност на гъбестия кокс може да е с 10%–15% по-ниска, поради недостатъчно уплътняване.
3. Дробесто коксуване: Междинно състояние с умерено свиване и истинска плътност
- Структурни характеристики: Дробесто-коксовият материал изглежда сферичен или подобен на пелети, с твърда повърхност и малко пори, представляващ структурен междинен продукт между игловидния кокс и гъбестия кокс.
- Свиване от калцинация:
- Дробеният кокс обикновено има степен на свиване от 20% до 30%. Сферичната му структура се свива поради повърхностно напрежение по време на калцинацията, но ограничената вътрешна порьозност ограничава амплитудата на свиване.
- Например, при калциниране при 1250°C, обемното свиване на дробения кокс може да бъде 25%, което попада между това на игловидния кокс и гъбестия кокс.
- Истинска плътност:
- Дробестият кокс обикновено има истинска плътност между 2,00 и 2,10 g/cm³. Структурното му уплътняване е по-добро от това на гъбестия кокс, но по-лошо от това на игловидния кокс, което води до междинна истинска плътност.
- Изследванията показват, че истинската плътност на дробения кокс е приблизително с 5% по-висока от тази на гъбестия кокс, но с 3%–5% по-ниска от тази на игловидния кокс.
Цялостен анализ на връзките между структурата и свойствата
- Механизъм за свиване:
- Подредената влакнеста структура на игловидния кокс намалява неподредените пътища на свиване, понижавайки скоростта му на свиване; неподредената пореста структура на гъбестия кокс води до високо свиване поради колапс на порите; сферичната структура на дробеобразния кокс постига умерено свиване чрез повърхностно напрежение.
- Механизъм за истинска плътност:
- Истинската плътност е пряко свързана с уплътняването на кристалната структура. Подреденото разположение на въглеродните слоеве и ниската плътност на дефектите на игловидния кокс водят до висока истинска плътност; неподредената структура и остатъчните пори на гъбестия кокс намаляват истинската плътност; дробеобразният кокс проявява междинни свойства.
- Препоръки за оптимизиране на процесите:
- За приложения, изискващи ниско свиване и висока истинска плътност (напр. графитни електроди с висока мощност), се предпочита игловият кокс;
- За приложения, чувствителни към разходите, с по-ниски изисквания за производителност (напр. гориво), гъбестият кокс или дробеструйният кокс може да са по-подходящи;
- Регулирането на температурата на калциниране (например над 1300°C) и скоростта на нагряване (например под 50°C/мин) може допълнително да оптимизира истинската плътност и свиването на игловидния кокс.
Време на публикуване: 09 април 2026 г.