ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक के उत्पादन प्रक्रिया में, अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए कच्चे माल के चयन, पूर्व-उपचार, ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया से लेकर पश्चात-उपचार तक निम्नलिखित प्रमुख मापदंडों को सख्ती से नियंत्रित करना आवश्यक है:
I. कच्चे माल का चयन और पूर्व-उपचार
सल्फर की मात्रा
- नियंत्रण मानक: कच्चे पेट्रोलियम कोक में सल्फर की मात्रा ≤0.5% होनी चाहिए। उच्च सल्फर युक्त कोक ग्रेफाइटीकरण के दौरान गैस विस्तार का कारण बन सकता है, जिससे उत्पाद में दरार पड़ सकती है।
- प्रभाव: सल्फर की मात्रा में प्रत्येक 0.1% की कमी से उत्पाद की दरार दर 15%-20% तक कम हो जाती है और प्रतिरोधकता 5%-8% तक घट जाती है।
राख सामग्री
- नियंत्रण मानक: राख की मात्रा ≤0.3% होनी चाहिए, जिसमें प्राथमिक अशुद्धियाँ लोहा, सिलिकॉन और कैल्शियम जैसे धातु ऑक्साइड हों।
- प्रभाव: राख की मात्रा में प्रत्येक 0.1% की वृद्धि से उत्पाद की प्रतिरोधकता 10%-15% तक बढ़ जाती है और यांत्रिक शक्ति 8%-10% तक कम हो जाती है।
पार्टिकल साइज़ डिस्ट्रीब्यूशन
- नियंत्रण मानक: दानेदार कोक की मात्रा ≥80% होनी चाहिए, जबकि पाउडर कोक (कण का आकार <0.5 मिमी) की मात्रा ≤20% होनी चाहिए।
- प्रभाव: अत्यधिक मात्रा में पाउडर कोक के कारण कैल्सीनेशन के दौरान कोक जम सकता है, जिससे वाष्पशील पदार्थों को हटाने में बाधा आ सकती है; दानेदार कोक की बेहतर एकरूपता से ग्राफिटाइजेशन में ऊर्जा की खपत 5%-10% तक कम हो जाती है।
कैल्सीनेशन प्रक्रिया
- तापमान: 1200-1400 डिग्री सेल्सियस, 8-12 घंटे के लिए।
- कार्य: वाष्पशील पदार्थ को हटाता है (8%-15% से <1% तक) और वास्तविक घनत्व को बढ़ाता है (1.9 ग्राम/सेमी³ से ≥2.05 ग्राम/सेमी³ तक)।
- नियंत्रण बिंदु: कैल्सीनेशन के बाद वास्तविक घनत्व ≥2.08 ग्राम/सेमी³ होना चाहिए; अन्यथा, ग्रेफाइटीकरण की कठिनाई बढ़ जाती है और प्रतिरोधकता बढ़ जाती है।
II. ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया
तापमान नियंत्रण
- कोर पैरामीटर: 2800-3000 डिग्री सेल्सियस, 48-72 घंटे तक बनाए रखा गया।
- प्रभाव:
- तापमान में प्रत्येक 100 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि से क्रिस्टलीयता में 5%-8% की वृद्धि होती है और प्रतिरोधकता में 3%-5% की कमी आती है।
- अपर्याप्त तापमान (<2700°C) के परिणामस्वरूप अनाकार कार्बन अवशेष बनता है, जिसकी उत्पाद प्रतिरोधकता >15 μΩ·m होती है; अत्यधिक तापमान (>3100°C) कार्बन संरचना को नुकसान पहुंचा सकता है।
तापमान एकरूपता
- नियंत्रण मानक: भट्टी के कोर और किनारे के बीच तापमान का अंतर ≤150°C, और थर्मोकपल के बीच की दूरी ≤30 सेमी।
- प्रभाव: तापमान के अंतर में प्रत्येक 50°C की वृद्धि से स्थानीय प्रतिरोधकता भिन्नता 10%-15% तक बढ़ जाती है और उत्पाद की उपज 5%-8% तक कम हो जाती है।
तापन दर
- नियंत्रण मानक:
- 25-800°C चरण: ≤3°C/घंटा (तापीय तनाव दरार को रोकने के लिए)।
- 800-1250°C चरण: ≤5°C/घंटा (व्यवस्थित कार्बन संरचना निर्माण को बढ़ावा देने के लिए)।
- प्रभाव: अत्यधिक ताप दर के कारण उत्पाद के आयतन में 15% से अधिक की कमी हो जाती है, जिससे दरारें पड़ जाती हैं।
सुरक्षात्मक वातावरण
- नियंत्रण मानक: नाइट्रोजन प्रवाह दर 0.8-1.2 m³/घंटा, या आर्गन/निर्वात वातावरण का उपयोग।
- कार्य: ऑक्सीकरण को रोकना और अशुद्धियों की मात्रा को कम करना (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की मात्रा 0.5% से घटकर <0.1% हो जाती है)।
III. उपचार के बाद की प्रक्रिया और शुद्धिकरण
शीतलन दर
- नियंत्रण मानक: ग्राफिटाइजेशन के बाद धीमी शीतलन दर ≤20°C/घंटा।
- प्रभाव: तीव्र शीतलन के कारण अवशिष्ट ऊष्मीय तनाव उत्पन्न होता है, जिससे उत्पाद की ऊष्मीय आघात प्रतिरोधकता 30%-50% तक कम हो जाती है।
कुचलना और छानना
- नियंत्रण मानक: कण आकार D50 को 10-20 μm पर नियंत्रित किया जाता है, जिसमें सतह कोटिंग (जैसे, पिच या रासायनिक वाष्प जमाव) की मोटाई की एकरूपता ≤5% होती है।
- कार्य: कणों की आकृति को अनुकूलित करता है और उत्पाद के थोक घनत्व को बढ़ाता है (0.8 ग्राम/सेमी³ से ≥1.2 ग्राम/सेमी³ तक)।
शुद्धिकरण उपचार
- हैलोजन का शुद्धिकरण: Cl₂ गैस 1900-2300°C पर 24 घंटे तक अभिक्रिया करती है, जिससे अशुद्धता की मात्रा ≤50 ppm तक कम हो जाती है।
- निर्वात शुद्धिकरण: 50 घंटे तक 10⁻³ Pa निर्वात पर बनाए रखा जाता है, जिससे कुल अशुद्धता सामग्री ≤10 ppm प्राप्त होती है (उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगों के लिए)।
IV. प्रमुख नियंत्रण बिंदुओं का सारांश
| पैरामीटर | नियंत्रण मानक | प्रभाव |
|---|---|---|
| सल्फर की मात्रा | ≤0.5% | गैस विस्तार के कारण होने वाली दरारों से बचाता है; प्रतिरोधकता को 5%-8% तक कम करता है। |
| राख सामग्री | ≤0.3% | धातु की अशुद्धियों को कम करता है; प्रतिरोधकता को 10%-15% तक घटाता है। |
| ग्राफ़िटाइज़ेशन तापमान | 2800-3000 डिग्री सेल्सियस तापमान पर 48-72 घंटे तक | क्रिस्टलीयता में 5%-8% की वृद्धि करता है; प्रतिरोधकता में 3%-5% की कमी करता है। |
| तापमान एकरूपता | फर्नेस कोर-एज तापमान ≤150°C | उत्पादन में 5%-8% की वृद्धि होती है; प्रतिरोधकता में भिन्नता 10%-15% तक कम हो जाती है। |
| शीतलन दर | ≤20°C/घंटा | थर्मल शॉक प्रतिरोध को 30%-50% तक बढ़ाता है; आंतरिक तनाव को कम करता है। |
| शुद्धिकरण अशुद्धता सामग्री | ≤50 पीपीएम (हैलोजन), ≤10 पीपीएम (निर्वात) | यह उच्च स्तरीय औद्योगिक मांगों को पूरा करता है (जैसे, सेमीकंडक्टर, फोटोवोल्टिक्स)। |
V. तकनीकी रुझान और अनुकूलन दिशाएँ
अतिसूक्ष्म संरचना नियंत्रण: समरूपता को बढ़ाने और प्रतिरोधकता को <5 μΩ·m तक कम करने के लिए 0.1-1 μm कोक पाउडर तैयार करने की तकनीक विकसित करना।
स्मार्ट विनिर्माण प्रणालियाँ: उत्पादन को 95% तक बढ़ाने के लिए डिजिटल ट्विन-आधारित तापमान क्षेत्र गतिशील नियंत्रण प्रणालियों को लागू करें।
हरित प्रक्रियाएं: CO₂ उत्सर्जन को कम करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग अपचायक के रूप में करें; ऊर्जा खपत को 10%-15% तक कम करने के लिए अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति प्रौद्योगिकी को अपनाएं।
इन मापदंडों को सख्ती से नियंत्रित करके, ग्रेफाइटयुक्त पेट्रोलियम कोक में कार्बन की मात्रा ≥99.9%, प्रतिरोधकता 5-7 μΩ·m और तापीय विस्तार गुणांक 1.5-2.5×10⁻⁶/°C प्राप्त किया जा सकता है, जो उच्च स्तरीय औद्योगिक अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करता है।
पोस्ट करने का समय: 12 सितंबर 2025