अंतिम ग्राफाइटाइज्ड पेट्रोलियम कोकची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान कोणत्या प्रमुख मापदंडांवर काटेकोरपणे नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे?

ग्राफाइटाइज्ड पेट्रोलियम कोकच्या उत्पादन प्रक्रियेमध्ये, अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी कच्च्या मालाची निवड, पूर्व-प्रक्रिया, ग्राफाइटायझेशन प्रक्रिया ते उत्तर-प्रक्रियेपर्यंत खालील प्रमुख मापदंडांवर काटेकोरपणे नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे:

I. कच्च्या मालाची निवड आणि पूर्व-प्रक्रिया

सल्फरचे प्रमाण

• नियंत्रण मानक: कच्च्या पेट्रोलियम कोकमधील गंधकाचे प्रमाण ≤०.५% असावे. जास्त गंधक असलेल्या कोकमुळे ग्राफायटीकरण प्रक्रियेदरम्यान वायूचा विस्तार होऊन उत्पादनाचे क्रॅकिंग होऊ शकते.
• परिणाम: सल्फरच्या प्रमाणामध्ये प्रत्येक ०.१% कपातीमुळे उत्पादनाच्या क्रॅकिंगचा दर १५%-२०% ने कमी होतो आणि रोधकता ५%-८% ने कमी होते.

राख सामग्री

• नियंत्रण मानक: राखेचे प्रमाण ≤०.३% असावे, आणि लोह, सिलिकॉन व कॅल्शियम यांसारख्या धातूंच्या ऑक्साईड्स या प्रमुख अशुद्धी असाव्यात.
• परिणाम: राखेच्या प्रमाणात प्रत्येक ०.१% वाढ झाल्याने उत्पादनाची रोधकता १०%-१५% ने वाढते आणि यांत्रिक शक्ती ८%-१०% ने कमी होते.

कण आकार वितरण

• नियंत्रण मानक: दाणेदार कोकचे प्रमाण ≥80% असावे, तर पावडर कोकचे (कणांचा आकार <0.5 मिमी) प्रमाण ≤20% असावे.
• परिणाम: जास्त प्रमाणात पावडर कोक असल्यास कॅल्सिनेशन दरम्यान ते घट्ट होऊ शकते, ज्यामुळे बाष्पशील पदार्थ काढून टाकण्यास अडथळा येतो; दाणेदार कोकची सुधारित एकसमानता ग्राफायटीकरण ऊर्जेचा वापर ५%-१०% ने कमी करते.

कॅल्सीनेशन प्रक्रिया

• तापमान: 1200-1400°C, 8-12 तासांसाठी.
• कार्य: बाष्पशील पदार्थ (8%-15% पासून <1% पर्यंत) काढून टाकते आणि खरी घनता (1.9 g/cm³ पासून ≥2.05 g/cm³ पर्यंत) वाढवते.
• नियंत्रण बिंदू: कॅल्सीनेशननंतरची खरी घनता ≥2.08 g/cm³ असली पाहिजे; अन्यथा, ग्राफायटीकरणाची अडचण वाढते आणि रोधकता वाढते.

II. ग्रॅफायटीकरण प्रक्रिया

तापमान नियंत्रण

• कोअर पॅरामीटर: २८००-३०००°से, ४८-७२ तासांसाठी टिकवून ठेवले.
• परिणाम:
  • तापमानातील प्रत्येक 100°C वाढीमुळे स्फटिकता 5%-8% ने वाढते आणि रोधकता 3%-5% ने कमी होते.
  • अपुरे तापमान (<२७००°से) असल्यास अस्फटिक कार्बनचा अवशेष राहतो, आणि उत्पादनाची रोधकता >१५ μΩ·m असते; अत्यधिक तापमान (>३१००°से) असल्यास कार्बनच्या संरचनेला नुकसान पोहोचू शकते.

तापमानाची एकसमानता

• नियंत्रण मानक: भट्टीच्या गाभ्या आणि कडेमधील तापमानातील फरक ≤150°C, थर्मोकपल मधील अंतर ≤30 सेमी.
• परिणाम: तापमानातील फरकातील प्रत्येक 50°C वाढीमुळे स्थानिक रोधकता भिन्नता 10%-15% ने वाढते आणि उत्पादनाचे उत्पन्न 5%-8% ने कमी होते.

गरम करण्याचा दर

• नियंत्रण मानक:
  • 25-800°C टप्पा: ≤3°C/तास (उष्णतेमुळे होणारे तडे टाळण्यासाठी).
  • ८००-१२५०°C टप्पा: ≤५°C/तास (सुव्यवस्थित कार्बन संरचनेच्या निर्मितीस प्रोत्साहन देण्यासाठी).
• परिणाम: अत्याधिक तापमानामुळे उत्पादनाच्या आकारमानात १५% पेक्षा जास्त घट होते, ज्यामुळे त्याला तडे जातात.

संरक्षक वातावरण

• नियंत्रण मानक: नायट्रोजन प्रवाह दर 0.8-1.2 m³/h, किंवा आर्गॉन/निर्वात वातावरणाचा वापर.
• कार्य: ऑक्सिडेशनला प्रतिबंध करणे आणि अशुद्धतेचे प्रमाण कमी करणे (उदा., ऑक्सिजनचे प्रमाण ०.५% वरून <०.१% पर्यंत कमी होते).

III. प्रक्रिया आणि शुद्धीकरणानंतरची प्रक्रिया

थंड होण्याचा दर

• नियंत्रण मानक: ग्राफायटीकरणानंतर मंद शीतलीकरण दर ≤२०°C/तास.
• परिणाम: जलद थंड केल्यामुळे अवशिष्ट औष्णिक ताण निर्माण होतो, ज्यामुळे उत्पादनाचा औष्णिक धक्का सहन करण्याचा प्रतिकार ३०% ते ५०% ने कमी होतो.

क्रशिंग आणि स्क्रीनिंग

• नियंत्रण मानक: कणांचा आकार D50 10-20 μm पर्यंत नियंत्रित, पृष्ठभागावरील लेपनाच्या (उदा., पिच किंवा केमिकल व्हेपर डिपॉझिशन) जाडीची एकसमानता ≤5%.
• कार्य: कणांची आकारिकी अनुकूलित करते आणि उत्पादनाची स्थूल घनता वाढवते (0.8 g/cm³ पासून ≥1.2 g/cm³ पर्यंत).

शुद्धीकरण उपचार

• हॅलोजन शुद्धीकरण: Cl₂ वायू 1900-2300°C तापमानावर 24 तास अभिक्रिया करतो, ज्यामुळे अशुद्धतेचे प्रमाण ≤50 ppm पर्यंत कमी होते.
• व्हॅक्यूम शुद्धीकरण: 50 तासांसाठी 10⁻³ Pa व्हॅक्यूमवर राखले जाते, ज्यामुळे एकूण अशुद्धतेचे प्रमाण ≤10 ppm प्राप्त होते (उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगांसाठी).

IV. प्रमुख नियंत्रण बिंदूंचा सारांश

५. तांत्रिक प्रवाह आणि इष्टतमीकरणाच्या दिशा

अतिसूक्ष्म संरचना नियंत्रण: समरूपता वाढवण्यासाठी आणि रोधकता <5 μΩ·m पर्यंत कमी करण्यासाठी 0.1-1 μm कोक पावडर तयार करण्याचे तंत्रज्ञान विकसित करणे.
स्मार्ट मॅन्युफॅक्चरिंग सिस्टीम्स: उत्पादनक्षमता ९५% पर्यंत वाढवण्यासाठी डिजिटल ट्विन-आधारित तापमान क्षेत्र गतिमान नियंत्रण प्रणाली लागू करा.
हरित प्रक्रिया: CO₂ उत्सर्जन कमी करण्यासाठी हायड्रोजनचा रिड्यूसिंग एजंट म्हणून वापर करणे; ऊर्जा वापर १०%-१५% ने कमी करण्यासाठी टाकाऊ उष्णता पुनर्प्राप्ती तंत्रज्ञानाचा अवलंब करणे.

या पॅरामीटर्सवर काटेकोरपणे नियंत्रण ठेवून, ग्राफाइटाइज्ड पेट्रोलियम कोकमध्ये ≥९९.९% कार्बनचे प्रमाण, ५-७ μΩ·m ची रोधकता आणि १.५-२.५×१०⁻⁶/°C चा औष्णिक प्रसरण गुणांक मिळवता येतो, ज्यामुळे उच्च-स्तरीय औद्योगिक अनुप्रयोगांच्या गरजा पूर्ण होतात.