Графитжуулсан газрын тосны кокс гэж юу вэ?

Графитжуулсан газрын тосны кокс: Газрын тосны коксын өндөр хүчин чадалтай нүүрстөрөгчийн материал

Графитжуулсан газрын тосны кокс нь газрын тосны коксыг өндөр температурт (ихэвчлэн 2800°C–3000°C) графитжуулах боловсруулалтад оруулснаар гаргаж авсан нүүрстөрөгчийн материал юм. Үүний гол онцлог нь газрын тосны кокс дахь нүүрстөрөгчийн атомууд өндөр температурын нөлөөгөөр байгалийн бал чулуутай ойролцоо давхаргатай талст бүтэцтэй болж өөрчлөгддөг бөгөөд энэ нь түүний физик болон химийн шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулдагт оршино. Доор дэлгэрэнгүй шинжилгээг үзүүлэв:

I. Гол шинж чанарууд: Графитжуулалтаар дамжуулан гүйцэтгэлийг сайжруулах

1. Нүүрстөрөгчийн өндөр агууламж ба хольц багатай
   • Нүүрстөрөгчийн агууламж 98%-иас дээш, хүхрийн агууламж <0.05% хүртэл бага, үнс болон дэгдэмхий бодисын агууламж ердийн газрын тосны коксоос хамаагүй бага байна. Энэхүү өндөр цэвэршилт нь металлурги, химийн бодис болон бусад салбарт тохиромжтой.
2. Маш сайн цахилгаан ба дулаан дамжуулалт
   • Графитжилт нь электрон шилжих эсэргүүцлийг бууруулж, тогтмол давхаргат бүтэц үүсгэдэг. Эсэргүүцэл нь 5–7 μΩ·m хүртэл буурдаг (ердийн коксын хувьд 8–12 μΩ·m-тэй харьцуулахад). Энэ нь байгалийн бал чулууны дамжуулах чадварт ойртдог.
3. Өндөр дулааны тогтвортой байдал ба химийн идэвхгүй байдал
   • Өндөр температурт (жишээлбэл, ган хайлуулах цахилгаан зууханд >1600°C) бүтцийн тогтвортой байдлыг хадгалж, хүчил/шүлттэй урвалд ороход тэсвэртэй. Галд тэсвэртэй материал болон өндөр температурт ажилладаг реакторуудад тохиромжтой.
4. Өндөр шингээлтийн хурд ба дулааны тэлэлтийн бага коэффициент (CTE)
   • Сүвэрхэг бүтэц (30–50% сүвэрхэг чанар) болон бага CTE (~1.5–2.5×10⁻⁶/°C) нь карбюратор болон тослох материал зэрэг хэрэглээнд маш сайн.

II. Үйлдвэрлэлийн процесс: Өндөр температурт бал чулуужуулалтын гол үе шатууд

1. Түүхий эдийг урьдчилан боловсруулах
   • Бага хүхэртэй, бага үнслэг дээд зэрэглэлийн газрын тосны кокс (жишээ нь, зүүтэй кокс эсвэл хойшлуулсан коксжуулсан хөвөн кокс) сонгоно. Буталж, шигшиж, ширхэгийн хэмжээг нэгэн төрлийн болгоно (жишээ нь, 0–1 мм, 1–3 мм).
2. Өндөр температурт бал чулуужуулалт
   • Уламжлалт Ачесон зуухны арга: Газрын тосны коксыг графитжуулагч бодисуудтай (жишээ нь, кварцын элс) хольж, эсэргүүцлийн зууханд 2800–3000°C хүртэл 20–50 цагийн турш халаана. Эрчим хүчний өндөр хэрэглээ (6,000–8,000 кВт.ц/тонн) боловч боловсорсон тоног төхөөрөмж.
   • Орчин үеийн тасралтгүй зуухны арга: Илүү хурдан халаах/хөргөх зорилгоор инертийн хий (N₂/Ar)-ээр хамгаалагдсан босоо эсвэл эргэлдэгч хоолойтой зуух ашиглана (циклийн хугацаа: 24–48 цаг). Эрчим хүчний хэрэглээг 3500 кВт.ц/тонн хүртэл бууруулж, цэвэршилт өндөр (үнс <0.1%).
3. Боловсруулалтын дараах
   • Графитжуулсан коксыг хөргөх, бутлах, шигших. Үйлчлүүлэгчийн шаардлагад нийцүүлэн гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд гадаргуугийн бүрхүүл (жишээ нь, давирхай) эсвэл химийн уурын тунадасжуулалт (CVD) түрхэнэ.

III. Хэрэглээ: Металлурги ба химийн бодисын "олон талын хэрэглээний материал"

1. Металлургийн үйлдвэрлэл
   • Графит электродууд: Цахилгаан зуухны ган үйлдвэрлэх гол материал бөгөөд үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд өндөр температур болон гүйдлийг тэсвэрлэдэг.
   • Карбюризатор: Уян хатан/саарал төмөр цутгамал дахь нүүрстөрөгчийн агууламжийг (>90% шингээлт) хурдан нэмэгдүүлж, хүхрийг (<0.05%) бууруулж, цутгах чанарыг сайжруулна.
   • Галд тэсвэртэй материал: Үйлчилгээний хугацааг уртасгахын тулд өндөр температурт зуухны доторлогоонд нүүрстөрөгчийн тоосго эсвэл цохиурын холимогт ашигладаг.
2. Химийн үйлдвэр
   • Цахиурын карбидын үйлдвэрлэл: SiO₂-тай урвалд орж, өндөр хатуулагтай, элэгдэлд тэсвэртэй цахиурын карбидын зүлгүүрийн бодисыг гарган авахын тулд нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр болж үйлчилдэг.
   • Батерейны материал: Нано хэмжээтэй графитжуулсан кокс нь литийн-ион батерейны анодын цэнэглэх/цэнэггүйжүүлэх гүйцэтгэлийг сайжруулдаг.
3. Бусад хэрэглээ
   • Тосолгооны материал: Давхар бүтэцтэй, үрэлтийн бага коэффициент нь машин механизмд хатуу тослох материал болгон ашиглах боломжийг олгодог.
   • Хуванцар/Резинэн нэмэлтүүд: Цахилгаан дамжуулах чанар эсвэл статик эсрэг шинж чанарыг сайжруулдаг.

IV. Энгийн газрын тосны кокстой харьцуулах

V. Зах зээлийн үнэ цэнэ ба чиг хандлага

Цахилгаан зуухны ган хийц болон шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн өсөлтийн нөлөөгөөр бал чулуужсан газрын тосны коксын эрэлт хэрэгцээ өссөөр байна. Орчин үеийн тасралтгүй зуухны технологи нь уламжлалт аргуудтай харьцуулахад үйлдвэрлэлийн зардлыг 40-50%-иар бууруулж, дунд шатны хэрэглээнд өргөжүүлэх боломжийг олгодог. Устөрөгчийг бууруулах, богино долгионы зууханд халаах зэрэг ирээдүйн дэвшил нь илүү байгаль орчинд ээлтэй, илүү үр ашигтай үйлдвэрлэлийн процессыг амлаж байна.