Le differenze essenziali tra coke di petrolio grafitizzato e coke di petrolio ordinario

1. Struttura di disposizione atomica: un cambiamento qualitativo dal disordine all'ordine

• Coke di petrolio ordinario: gli atomi di carbonio sono disposti in uno stato disordinato o ordinato a corto raggio, simile alla struttura del carbonio amorfo. Presenta numerosi difetti reticolari, che ne limitano la conduttività elettrica, la conduttività termica e la stabilità chimica.
• Coke di petrolio grafitizzato: Dopo un trattamento di grafitizzazione ad alta temperatura, di circa 3000 °C, gli atomi di carbonio si riorganizzano in una struttura esagonale stratificata di grafite. Questa struttura presenta un'elevata integrità reticolare, deboli forze interstrato e una bassa resistenza alla migrazione degli elettroni. Tale trasformazione strutturale le conferisce le tipiche proprietà della grafite, come un'elevata conduttività elettrica, un'elevata conduttività termica e un'eccellente stabilità chimica.

2. Differenze di prestazione: la struttura determina la funzione

Conduttività elettrica e termica

• Coke di petrolio grafitizzato: la sua resistività è significativamente inferiore a quella del coke di petrolio ordinario (può essere anche inferiore a 0,001 Ω·m) e la sua conduttività termica è diverse volte superiore. È adatto per applicazioni con requisiti rigorosi in termini di conduttività elettrica e termica (ad esempio, materiali anodici per batterie agli ioni di litio, elettrodi di grafite ad alta potenza).
• Coke di petrolio ordinario: a causa di difetti strutturali, presenta una scarsa conduttività elettrica ed è utilizzato principalmente in settori con basse esigenze prestazionali (ad esempio, combustibili, materiali carboniosi ordinari).

Stabilità chimica

• Coke di petrolio grafitizzato: la sua struttura stratificata ne migliora la resistenza alla corrosione chimica da acidi, alcali, ecc. Non è soggetto a ossidazione e deterioramento ad alte temperature, con conseguente maggiore durata.
• Coke di petrolio ordinario: è soggetto a danni strutturali in ambienti ad alta temperatura o corrosivi, con conseguente rapido degrado delle prestazioni.

Contenuto di impurità

• Coke di petrolio grafitizzato: il processo di grafitizzazione può ridurre ulteriormente il contenuto di impurità come zolfo e azoto (il contenuto di zolfo può essere ridotto al di sotto dello 0,1%), minimizzando l'inquinamento e gli effetti negativi durante il processo di fusione (ad esempio, pori e crepe nei getti).
• Coke di petrolio ordinario: presenta un contenuto di impurità relativamente elevato e richiede un pretrattamento (ad esempio, calcinazione) per soddisfare le esigenze di alcune applicazioni industriali.

3. Campi di applicazione: le differenze di prestazioni determinano la differenziazione della domanda

Coke di petrolio grafitizzato

• Metallurgia di alta gamma: come carburante, può aumentare efficacemente il contenuto di carbonio del ferro fuso e migliorare le proprietà dell'acciaio (ad esempio, resistenza, tenacità), riducendo al contempo l'introduzione di elementi nocivi come zolfo e azoto.
• Nuovi materiali energetici: è una materia prima fondamentale per i materiali anodici delle batterie agli ioni di litio. La sua elevata conduttività elettrica e la struttura stratificata contribuiscono a migliorare l'efficienza di carica e scarica e la durata del ciclo di vita delle batterie.
• Prodotti speciali a base di carbonio: utilizzati nella produzione di grandi blocchi catodici, elettrodi grafitizzati, ecc., grazie alla loro elevata purezza, alta cristallinità e resistenza alle alte temperature.

Coke di petrolio ordinario

• Settore dei combustibili: il coke ad alto contenuto di zolfo viene spesso utilizzato negli impianti di cemento, nelle vetrerie, nelle centrali elettriche, ecc., come combustibile a basso costo.
• Materiali di base a base di carbonio: il coke a basso contenuto di zolfo, dopo calcinazione, può essere utilizzato nella produzione di anodi per l'elettrolisi dell'alluminio, elettrodi di grafite ordinaria, ecc., ma le sue prestazioni sono inferiori a quelle dei prodotti grafitizzati.

4. Processo di produzione: un compromesso tra temperatura e costi

• Coke di petrolio ordinario: prodotto tramite processi di cokizzazione ritardata o cokizzazione fluida, con costi relativamente bassi. Tuttavia, richiede un'ulteriore calcinazione (a circa 1300 °C) per rimuovere i componenti volatili e l'umidità, aumentando così il contenuto di carbonio fisso.
• Coke di petrolio grafitizzato: Utilizzando il coke di petrolio ordinario come materia prima, è necessario un ulteriore trattamento di grafitizzazione ad alta temperatura, a circa 3000 °C. Ciò aumenta significativamente il consumo energetico e i costi delle attrezzature, ma il prodotto ha un valore aggiunto maggiore.

Conclusione: differenze essenziali e logica di selezione