పెట్రోలియం కోక్ యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణం (సూది లాంటి, స్పాంజి లాంటి, మరియు గుళిక లాంటి) కాల్షియం సంకోచ రేటు మరియు నిజ సాంద్రతపై ఎలాంటి ప్రభావాన్ని చూపుతుంది?

1. నీడిల్ కోక్: తక్కువ సంకోచం మరియు అధిక నిజ సాంద్రతకు ఒక సాధారణ ఉదాహరణ

• నిర్మాణ లక్షణాలు: నీడిల్ కోక్ క్రమబద్ధమైన పద్ధతిలో అమర్చబడిన పొడవైన దీర్ఘవృత్తాకార రంధ్రాలతో కూడిన పీచు లేదా పొడవైన నిర్మాణాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది. ఈ నిర్మాణం కాల్సినేషన్ సమయంలో అద్భుతమైన సాంద్రీకరణ సామర్థ్యాన్ని కనబరుస్తుంది.
• కాల్షియం సంకోచం:
  • నీడిల్ కోక్ సాపేక్షంగా తక్కువ సంకోచ రేటును కలిగి ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా 10% నుండి 20% వరకు ఉంటుంది. దీని పీచు నిర్మాణం అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అణువుల పునఃఅమరిక మరియు రంధ్రాలు మూసుకుపోవడం ద్వారా సంకోచిస్తుంది, అదే సమయంలో రంధ్రాల క్రమబద్ధమైన అమరిక, అస్తవ్యస్తమైన సంకోచానికి స్థలాన్ని తగ్గిస్తుంది, తద్వారా మొత్తం సంకోచ రేటును తగ్గిస్తుంది.
  • ఉదాహరణకు, 1300°C వద్ద కాల్చినప్పుడు, ఉష్ణ ఒత్తిడిని ఏకరీతిగా విస్తరించే దాని సామర్థ్యం కారణంగా, నీడిల్ కోక్ యొక్క ఘనపరిమాణ సంకోచం స్పాంజ్ కోక్‌లో సగం మాత్రమే ఉండవచ్చు.
• నిజ సాంద్రత:
  • నీడిల్ కోక్‌కు అధిక నిజ సాంద్రత ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా 2.10–2.15 గ్రా/సెంమీ³ వరకు చేరుకుంటుంది. ఇది దాని అధిక స్థాయి గ్రాఫైటైజేషన్ మరియు దట్టమైన స్ఫటికాకార నిర్మాణాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది, ఇది దాని పీచు నిర్మాణంలో కార్బన్ పొరల క్రమబద్ధమైన అమరికతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.
  • అధ్యయనాల ప్రకారం, తక్కువ నిర్మాణ లోపాలు మరియు కార్బన్ పొరల గట్టి అమరిక కారణంగా, స్పాంజ్ కోక్ కంటే నీడిల్ కోక్ యొక్క నిజ సాంద్రత సుమారుగా 5%–10% ఎక్కువగా ఉంటుంది.

2. స్పాంజ్ కోక్: అధిక సంకోచం మరియు తక్కువ నిజ సాంద్రతకు ఒక సాధారణ ఉదాహరణ

• నిర్మాణ లక్షణాలు: స్పాంజ్ కోక్‌కు క్రమరహిత పరిమాణంలో మరియు విస్తరించి ఉన్న రంధ్రాలు, పలుచని బొగ్గు గోడలు (చార్ వాల్స్) మరియు పెళుసుదనంతో కూడిన, స్పాంజ్ లాంటి పోరస్ నిర్మాణం ఉంటుంది.
• కాల్షియం సంకోచం:
  • స్పాంజ్ కోక్ అధిక సంకోచ రేటును ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది సాధారణంగా 30% నుండి 50% వరకు ఉంటుంది. దీని క్రమరహిత రంధ్రాల నిర్మాణం, కాల్సినేషన్ సమయంలో అస్థిర పదార్థాల విడుదల మరియు ఉష్ణ ఒత్తిడి కేంద్రీకరణ కారణంగా రంధ్రాలు కూలిపోయే అవకాశం ఉంది, ఇది గణనీయమైన సంకోచానికి దారితీస్తుంది.
  • ఉదాహరణకు, 1200°C వద్ద కాల్చినప్పుడు, స్పాంజ్ కోక్ యొక్క ఘనపరిమాణ సంకోచం 40% కంటే ఎక్కువగా ఉండవచ్చు, ఇది నీడిల్ కోక్ కంటే చాలా అధికం.
• నిజ సాంద్రత:
  • స్పాంజ్ కోక్‌కు సాపేక్షంగా తక్కువ నిజ సాంద్రత ఉంటుంది, ఇది సాధారణంగా 1.90 మరియు 2.05 గ్రా/సెంమీ³ మధ్య ఉంటుంది. దీనికి కారణం దాని నిర్మాణంలో అధిక సంఖ్యలో మిగిలి ఉన్న రంధ్రాలు మరియు కార్బన్ పొరల క్రమరహిత అమరిక, దీని ఫలితంగా అనేక స్ఫటిక లోపాలు ఏర్పడతాయి.
  • నీడిల్ కోక్‌తో పోలిస్తే, తగినంత సాంద్రీకరణ జరగకపోవడం వల్ల స్పాంజ్ కోక్ యొక్క నిజ సాంద్రత 10%–15% తక్కువగా ఉండవచ్చు.

3. షాట్ కోక్: మితమైన సంకోచం మరియు నిజ సాంద్రత కలిగిన ఒక మధ్యస్థ స్థితి

• నిర్మాణ లక్షణాలు: షాట్ కోక్ గోళాకారంగా లేదా గుళికల వలె కనిపిస్తుంది, దీని ఉపరితలం గట్టిగా మరియు రంధ్రాలు తక్కువగా ఉంటాయి. ఇది నీడిల్ కోక్ మరియు స్పాంజ్ కోక్‌ల మధ్యస్థ నిర్మాణాన్ని సూచిస్తుంది.
• కాల్షియం సంకోచం:
  • షాట్ కోక్ సాధారణంగా 20% నుండి 30% వరకు సంకోచ రేటును కలిగి ఉంటుంది. కాల్సినేషన్ సమయంలో ఉపరితల తన్యత కారణంగా దాని గోళాకార నిర్మాణం సంకోచిస్తుంది, కానీ పరిమిత అంతర్గత పోరసిటీ సంకోచ పరిమాణాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.
  • ఉదాహరణకు, 1250°C వద్ద కాల్చినప్పుడు, షాట్ కోక్ యొక్క ఘనపరిమాణ సంకోచం 25% వరకు ఉండవచ్చు, ఇది నీడిల్ కోక్ మరియు స్పాంజ్ కోక్‌ల మధ్య ఉంటుంది.
• నిజ సాంద్రత:
  • షాట్ కోక్ సాధారణంగా 2.00 మరియు 2.10 గ్రా/సెంమీ³ మధ్య నిజ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది. దీని నిర్మాణాత్మక సాంద్రీకరణ స్పాంజ్ కోక్ కంటే ఉన్నతంగాను, నీడిల్ కోక్ కంటే తక్కువగాను ఉంటుంది, ఫలితంగా ఇది మధ్యస్థ నిజ సాంద్రతను కలిగి ఉంటుంది.
  • పరిశోధనల ప్రకారం, షాట్ కోక్ యొక్క నిజ సాంద్రత స్పాంజ్ కోక్ కంటే సుమారు 5% ఎక్కువగా ఉంటుంది, కానీ నీడిల్ కోక్ కంటే 3%–5% తక్కువగా ఉంటుంది.

నిర్మాణ-లక్షణ సంబంధాల సమగ్ర విశ్లేషణ

• సంకోచ యంత్రాంగం:
  • నీడిల్ కోక్ యొక్క క్రమబద్ధమైన పీచు నిర్మాణం, అస్తవ్యస్తమైన సంకోచ మార్గాలను తగ్గించి, దాని సంకోచ రేటును తగ్గిస్తుంది; స్పాంజ్ కోక్ యొక్క అస్తవ్యస్తమైన రంధ్రాల నిర్మాణం, రంధ్రాలు కూలిపోవడం వల్ల అధిక సంకోచానికి దారితీస్తుంది; షాట్ కోక్ యొక్క గోళాకార నిర్మాణం తలతన్యత ద్వారా మితమైన సంకోచాన్ని సాధిస్తుంది.
• నిజ సాంద్రత యంత్రాంగం:
  • నిజ సాంద్రత స్ఫటికాకార నిర్మాణ సాంద్రీకరణకు నేరుగా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. నీడిల్ కోక్‌లోని క్రమబద్ధమైన కార్బన్ పొరల అమరిక మరియు తక్కువ లోప సాంద్రత అధిక నిజ సాంద్రతకు దారితీస్తాయి; స్పాంజ్ కోక్‌లోని అస్తవ్యస్తమైన నిర్మాణం మరియు మిగిలిపోయిన రంధ్రాలు నిజ సాంద్రతను తగ్గిస్తాయి; షాట్ కోక్ మధ్యస్థ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది.
• ప్రక్రియ ఆప్టిమైజేషన్ సిఫార్సులు:
  • తక్కువ సంకోచం మరియు అధిక నిజ సాంద్రత అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు (ఉదాహరణకు, అధిక-శక్తి గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లు), నీడిల్ కోక్‌ను ఇష్టపడతారు;
  • తక్కువ పనితీరు అవసరాలున్న, ఖర్చుకు ప్రాధాన్యతనిచ్చే అనువర్తనాలకు (ఉదాహరణకు, ఇంధనం), స్పాంజ్ కోక్ లేదా షాట్ కోక్ మరింత అనుకూలంగా ఉండవచ్చు;
  • కాల్సినేషన్ ఉష్ణోగ్రతను (ఉదాహరణకు, 1300°C కంటే ఎక్కువ) మరియు వేడిచేసే రేటును (ఉదాహరణకు, నిమిషానికి 50°C కంటే తక్కువ) సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా నీడిల్ కోక్ యొక్క నిజ సాంద్రతను మరియు సంకోచాన్ని మరింతగా మెరుగుపరచవచ్చు.