Grafitizirani naftni koks je ključno osnovno surovino za visoke - končne materiale, kot so litij - negativni materiali ionske baterije, visoke - napajalne elektrode in posebni grafit. Njegova uspešnost neposredno vpliva na kakovost in konkurenčnost izdelka. Ker so surovine grafitiziranega naftnega koksa, so žveplo in različne kovinske elemente ključne nečistoče, ki se jim je težko izogniti. Njihova prisotnost in ostanek močno vplivata na delovanje grafitiziranega naftnega koksa.
1. Mehanizem vpliva nečistoč na delovanje grafitiziranega naftnega koksa
(1)Vpliv žvepla:
Stopnja grafitizacije in strukturne napake:
Žalfur pobegne predvsem v obliki žvepla -, ki vsebuje plin (na primer h₂s, cos, so₂) med visoko - temperaturne grafizacije. Ta postopek razsalfilizacije bo pustil strukturne napake, kot so luknje in dislokacije v ogljikovi strukturi, uničili pravilnost ogljikovega šesterokotnega omrežja in znatno zmanjšali stopnjo grafizacije končnega izdelka. Nezadostna graficizacija neposredno vodi do zmanjšanja električne prevodnosti in toplotne prevodnosti ter zmanjšanja resnične gostote.
Koeficient širitve:
Preostali žveplo ali sulfid se bo ponovno ugasnil in razširil, če se uporablja pri visoki temperaturi, zaradi česar se bo prostornina materiala močno povečala, kar poveča koeficient toplotne ekspanzije materiala, kar resno vpliva na visoko - temperaturno dimenzijsko stabilnost in toplotno odpornost ter celo povzroči okrnjenje.
Elektrokemijska zmogljivost:
Za litijeve baterijske negativne elektrode bo preostali žveplo poslabšal razgradnjo elektrolita, tvoril debelejši in bolj nestabilen filmski vmesnik na negativni elektrodi na površini negativne elektrode, povečal nepovratno izgubo zmogljivosti, zmanjšal prvo kolumbsko učinkovitost in pospešil razpad cikla.
(2)Vpliv kovinskih elementov:
Katalitična grafitizacija in strukturna motnja:
Prehodne kovine, kot so vanadij (v), nikelj (NI), železo (Fe) in njihove spojine, so močne "katalitične grafitizacije" katalizatorjev pri visokih temperaturah. Njihovo katalitično delovanje bo povzročilo prekomerno grafitizacijo na lokalnih območjih ali oblikoval neurejene ogljikove strukture, uvedlo veliko število mej zrn in napak, uničilo celotno enotnost in zmanjšalo celotno električno/toplotno prevodnost in mehansko trdnost materiala.
Katalitična oksidacija:
Kovinske nečistoče, kot so vanadij, nikelj in železo (zlasti vanadijevi oksidi), so močni katalizatorji za visoko - temperaturno oksidacijo ogljikovih materialov. Pomembno znižajo začetno temperaturo oksidacije materiala, močno pospešijo njegovo oksidacijsko hitrost v zračni ali co₂ atmosferi in močno skrajšajo življenjsko dobo servis visokih - temperaturnih komponent.
Pepel in onesnaževanje:
Kovinske nečistoče so glavni vir naftnega pepela. Visoka vsebnost pepela zmanjšuje čistost izdelka in vpliva na električno/toplotno prevodnost. V ekstremnih aplikacijah lahko kovinski ioni v pepelu postanejo vir onesnaževal.
Elektrokemijske lastnosti:
Preostali kovinski ioni se bodo preselili na površino negativne elektrode, uničili stabilnost filma SEI, privedejo do povečanega self - izcedka, slabega cikla in potencialnih varnostnih tveganj.
Stabilnost in moč glasnosti:
Nekateri kovinski oksidi se lahko podvržejo hidrataciji ali fazni spremembi visoko temperaturnega ali vlažnega okolja, kar povzroči širitev lokalne volumne, kar vpliva na dimenzijsko stabilnost in mehansko trdnost materiala.
2. Metode za odstranjevanje nečistoč iz naftne surovine
(1)Metoda razsalfurizacije:
Visoko temperaturno kalcinacijo razžvezla:Najpogosteje uporabljena in najbolj ekonomična metoda predhodne obdelave. Kalciniranje zelene koksa pri 1200-1500 stopinjah v inertni atmosferi (za preprečevanje oksidacijskega zgorevanja) razgradi večino organskega žvepla v pline, kot so H₂s in CO.
Hidrodesulfurizacija (HDS):Z uporabo katalizatorja v visoki - temperaturi in visokem - tlačnega vodikovega okolja. Organski žveplo v naftnem koksu se pretvori v H₂S za odstranitev.
Oksidativna razsulfurizacija:Z uporabo oksidanta (kot so zrak/o₂, h₂o₂, dušikova kislina, peroksi kislina itd.), Da oksidira žveplo v vodo - topni sulfat ali visoko oksidirani žveplovi oksidi v specifičnih pogojih in nato odstrani z vodenjem vode.
Biološka razsulfurizacija:Uporaba specifičnih mikroorganizmov za presnovo organskega žvepla v naftnem koksu.
(2)Metoda demetalizacije:
Kislinsko pranje:Trenutno je najbolj glavna in učinkovita metoda demetalizacije. Kalcinirano koks ali zeleni koks se običajno zdravi s klorovodikovo kislino, dušikovo kislino, hidrofluorovo kislino ali njihovimi mešanimi kislinami. Kislina lahko raztopi večino kovinskih oksidov in soli in se uporablja predvsem za odstranjevanje vode - topne nečistoče soli.
Visoko - temperaturno praženje kloriranja:Uvede se klor plin ali se pri visoki temperaturi doda klorirajoče sredstvo, da se kovinske nečistoče pretvori v hlapne kloride za odstranitev.
Alkalno pranje:Uporablja se predvsem za odstranjevanje kislih oksidnih nečistoč, kot sta silicij (SI) in aluminij (AL).
V prihodnosti se bo z naraščajočim povpraševanjem po grafitiziranem naftnem koksu na poljih nove energije in visoki - končna metalurgija razvila tehnologija odstranjevanja nečistoč v smeri inteligence in nizke karbonizacije, kot je optimizacija temperaturnega gradienta kalcinacije s pomočjo AI, ki razvija nizko- energijsko mikrobavsko opremo.
