తుది గ్రాఫైటైజ్డ్ పెట్రోలియం కోక్ నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో ఏ కీలక పారామితులను ఖచ్చితంగా నియంత్రించాల్సిన అవసరం ఉంది?

గ్రాఫైటైజ్డ్ పెట్రోలియం కోక్ ఉత్పత్తి ప్రక్రియలో, తుది ఉత్పత్తి యొక్క నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి ముడి పదార్థాల ఎంపిక, ప్రీ-ట్రీట్‌మెంట్, గ్రాఫైటైజేషన్ ప్రక్రియ నుండి పోస్ట్-ట్రీట్‌మెంట్ వరకు కింది కీలక పారామితులను ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం చాలా అవసరం:

I. ముడి పదార్థాల ఎంపిక మరియు పూర్వ చికిత్స

సల్ఫర్ కంటెంట్

• నియంత్రణ ప్రమాణం: ముడి పెట్రోలియం కోక్‌లో సల్ఫర్ శాతం ≤0.5% ఉండాలి. అధిక సల్ఫర్ ఉన్న కోక్ గ్రాఫిటైజేషన్ సమయంలో వాయు వ్యాకోచానికి కారణమై, ఉత్పత్తి విచ్ఛిన్నానికి దారితీస్తుంది.
• ప్రభావం: సల్ఫర్ పరిమాణంలో ప్రతి 0.1% తగ్గింపు ఉత్పత్తి పగుళ్ల రేటును 15%-20% తగ్గిస్తుంది మరియు నిరోధకతను 5%-8% తగ్గిస్తుంది.

బూడిద శాతం

• నియంత్రణ ప్రమాణం: బూడిద శాతం ≤0.3% ఉండాలి, ప్రాథమిక మలినాలు ఇనుము, సిలికాన్ మరియు కాల్షియం వంటి లోహ ఆక్సైడ్‌లు అయి ఉండాలి.
• ప్రభావం: బూడిద శాతంలో ప్రతి 0.1% పెరుగుదల ఉత్పత్తి నిరోధకతను 10%-15% పెంచుతుంది మరియు యాంత్రిక బలాన్ని 8%-10% తగ్గిస్తుంది.

కణ పరిమాణ పంపిణీ

• నియంత్రణ ప్రమాణం: రేణువుల కోక్ ≥80% ఉండాలి, అయితే పొడి కోక్ (కణ పరిమాణం <0.5 మిమీ) ≤20% ఉండాలి.
• ప్రభావం: అధిక పొడి కోక్ కాల్షియం ప్రక్రియలో గడ్డ కట్టడానికి దారితీస్తుంది, ఇది అస్థిర పదార్థాల తొలగింపును ప్రభావితం చేస్తుంది; కణరూప కోక్ యొక్క మెరుగైన ఏకరూపత గ్రాఫిటైజేషన్ శక్తి వినియోగాన్ని 5%-10% తగ్గిస్తుంది.

కాల్సినేషన్ ప్రక్రియ

• ఉష్ణోగ్రత: 1200-1400°C, 8-12 గంటల పాటు.
• పనితీరు: అస్థిర పదార్థాన్ని (8%-15% నుండి <1%కి) తొలగిస్తుంది మరియు నిజ సాంద్రతను (1.9 గ్రా/సెంమీ³ నుండి ≥2.05 గ్రా/సెంమీ³కి) పెంచుతుంది.
• నియంత్రణ బిందువు: కాల్చిన తర్వాత నిజ సాంద్రత తప్పనిసరిగా ≥2.08 గ్రా/సెంమీ³ ఉండాలి; లేకపోతే, గ్రాఫైటైజేషన్ కష్టం పెరుగుతుంది మరియు నిరోధకత పెరుగుతుంది.

II. గ్రాఫిటైజేషన్ ప్రక్రియ

ఉష్ణోగ్రత నియంత్రణ

• ప్రధాన ఉష్ణోగ్రత: 2800-3000°C, 48-72 గంటల పాటు కొనసాగించాలి.
• ప్రభావం:
  • ఉష్ణోగ్రతలో ప్రతి 100°C పెరుగుదల స్ఫటికత్వాన్ని 5%-8% మేర పెంచుతుంది మరియు నిరోధకతను 3%-5% మేర తగ్గిస్తుంది.
  • తగినంత ఉష్ణోగ్రత లేకపోతే (<2700°C), 15 μΩ·m కంటే ఎక్కువ నిరోధకత గల నిరాకార కార్బన్ అవశేషం ఏర్పడుతుంది; అధిక ఉష్ణోగ్రత (>3100°C) కార్బన్ నిర్మాణానికి నష్టం కలిగించవచ్చు.

ఉష్ణోగ్రత ఏకరూపత

• నియంత్రణ ప్రమాణం: ఫర్నేస్ కోర్ మరియు అంచు మధ్య ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసం ≤150°C, థర్మోకపుల్ అంతరం ≤30 సెం.మీ.
• ప్రభావం: ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసంలో ప్రతి 50°C పెరుగుదల స్థానిక నిరోధకత వైవిధ్యాన్ని 10%-15% మేర విస్తరింపజేస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి దిగుబడిని 5%-8% మేర తగ్గిస్తుంది.

తాపన రేటు

• నియంత్రణ ప్రమాణం:
  • 25-800°C దశ: ≤3°C/h (ఉష్ణ ఒత్తిడి పగుళ్లను నివారించడానికి).
  • 800-1250°C దశ: ≤5°C/h (క్రమబద్ధమైన కార్బన్ నిర్మాణ ఏర్పాటును ప్రోత్సహించడానికి).
• ప్రభావం: అధిక ఉష్ణోగ్రతల వల్ల ఉత్పత్తి పరిమాణం 15% కంటే ఎక్కువగా తగ్గి, పగుళ్లు ఏర్పడతాయి.

రక్షిత వాతావరణం

• నియంత్రణ ప్రమాణం: నైట్రోజన్ ప్రవాహ రేటు 0.8-1.2 m³/h, లేదా ఆర్గాన్/వాక్యూమ్ వాతావరణాన్ని ఉపయోగించడం.
• పనితీరు: ఆక్సీకరణను నివారించడం మరియు మలినాల శాతాన్ని తగ్గించడం (ఉదాహరణకు, ఆక్సిజన్ శాతం 0.5% నుండి <0.1%కి తగ్గుతుంది).

III. చికిత్సానంతర మరియు శుద్ధీకరణ

శీతలీకరణ రేటు

• నియంత్రణ ప్రమాణం: గ్రాఫైటైజేషన్ తర్వాత నెమ్మదిగా చల్లబరిచే రేటు ≤20°C/h.
• ప్రభావం: వేగంగా చల్లబడటం వలన అవశేష ఉష్ణ ఒత్తిడి ఏర్పడి, ఉత్పత్తి యొక్క ఉష్ణ ఆఘాత నిరోధకత 30%-50% వరకు తగ్గుతుంది.

నలిపివేయడం మరియు జల్లించడం

• నియంత్రణ ప్రమాణం: కణ పరిమాణం D50 10-20 μm వద్ద నియంత్రించబడుతుంది, ఉపరితల పూత (ఉదా, పిచ్ లేదా రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ) మందం ఏకరూపత ≤5% ఉంటుంది.
• పనితీరు: కణ స్వరూపాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది మరియు ఉత్పత్తి యొక్క స్థూల సాంద్రతను పెంచుతుంది (0.8 గ్రా/సెంమీ³ నుండి ≥1.2 గ్రా/సెంమీ³ వరకు).

శుద్ధీకరణ చికిత్స

• హాలోజన్ శుద్ధీకరణ: Cl₂ వాయువు 1900-2300°C వద్ద 24 గంటల పాటు చర్య జరిపి, మలినాల పరిమాణాన్ని ≤50 ppm కు తగ్గిస్తుంది.
• వాక్యూమ్ శుద్ధీకరణ: 50 గంటల పాటు 10⁻³ Pa వాక్యూమ్‌లో ఉంచి, మొత్తం మలినాల పరిమాణాన్ని ≤10 ppmకి తగ్గించడం (అత్యున్నత స్థాయి అనువర్తనాల కోసం).

IV. కీలక నియంత్రణ పాయింట్ల సారాంశం

V. సాంకేతిక ధోరణులు మరియు ఆప్టిమైజేషన్ దిశలు

అతి సూక్ష్మ నిర్మాణ నియంత్రణ: ఐసోట్రోపీని మెరుగుపరచడానికి మరియు నిరోధకతను <5 ​​μΩ·m కు తగ్గించడానికి 0.1-1 μm కోక్ పౌడర్ తయారీ సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేయండి.
స్మార్ట్ మాన్యుఫ్యాక్చరింగ్ సిస్టమ్స్: దిగుబడిని 95%కి పెంచడానికి డిజిటల్ ట్విన్ ఆధారిత ఉష్ణోగ్రతా క్షేత్ర డైనమిక్ నియంత్రణ వ్యవస్థలను అమలు చేయండి.
పర్యావరణ అనుకూల ప్రక్రియలు: CO₂ ఉద్గారాలను తగ్గించడానికి హైడ్రోజన్‌ను క్షయకరణ కారకంగా ఉపయోగించండి; శక్తి వినియోగాన్ని 10%-15% తగ్గించడానికి వ్యర్థ ఉష్ణ పునరుద్ధరణ సాంకేతికతను అవలంబించండి.

ఈ పారామితులను కఠినంగా నియంత్రించడం ద్వారా, గ్రాఫైటైజ్డ్ పెట్రోలియం కోక్ ≥99.9% కార్బన్ కంటెంట్, 5-7 μΩ·m రెసిస్టివిటీ మరియు 1.5-2.5×10⁻⁶/°C ఉష్ణ వ్యాకోచ గుణకాన్ని సాధించగలదు, ఇది ఉన్నత స్థాయి పారిశ్రామిక అనువర్తనాల అవసరాలను తీరుస్తుంది.