ग्राफिटाइज्ड पेट्रोलियम कोक उच्च - अंत सामग्री जैसे कि लिथियम - आयन बैटरी नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, उच्च - पावर इलेक्ट्रोड, और विशेष ग्रेफाइट के लिए एक प्रमुख बुनियादी कच्चा माल है। इसका प्रदर्शन सीधे उत्पाद की गुणवत्ता और प्रतिस्पर्धा को प्रभावित करता है। ग्राफिटाइज्ड पेट्रोलियम कोक के कच्चे माल के रूप में, सल्फर (एस) और विभिन्न धातु तत्व प्रमुख अशुद्धियां हैं जिनसे बचना मुश्किल है। उनकी उपस्थिति और अवशेषों का ग्राफिटाइज्ड पेट्रोलियम कोक के प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव पड़ता है।
1। ग्राफिटाइज्ड पेट्रोलियम कोक के प्रदर्शन पर अशुद्धियों के प्रभाव का तंत्र
(1)सल्फर का प्रभाव:
ग्राफिटाइजेशन डिग्री और संरचनात्मक दोष:
सल्फर मुख्य रूप से सल्फर - के रूप में बच जाता है जिसमें उच्च - तापमान ग्राफिटाइजेशन के दौरान गैस (जैसे h₂s, cos, so₂) युक्त होता है। यह desulfurization प्रक्रिया कार्बन संरचना में छेद और अव्यवस्था जैसे संरचनात्मक दोषों को छोड़ देगी, कार्बन हेक्सागोनल ग्रिड की नियमितता को नष्ट कर देगी, और अंतिम उत्पाद की ग्राफिटाइजेशन डिग्री को काफी कम कर देगी। अपर्याप्त ग्राफिटाइजेशन सीधे विद्युत चालकता और तापीय चालकता में कमी और सही घनत्व में कमी की ओर जाता है।
विस्तार गुणांक:
उच्च तापमान पर उपयोग किए जाने पर अवशिष्ट सल्फर या सल्फाइड गैलिफ़िफ़ और फिर से विस्तार करेगा, जिससे सामग्री की मात्रा तेजी से बढ़ जाएगी, जिससे सामग्री के थर्मल विस्तार गुणांक में वृद्धि हुई, गंभीरता से उच्च - तापमान आयामी स्थिरता और थर्मल शॉक प्रतिरोध को प्रभावित किया जा सकता है, और यहां तक कि दरार विफलता का कारण बनता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन:
लिथियम बैटरी नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए, अवशिष्ट सल्फर इलेक्ट्रोलाइट के अपघटन को बढ़ाएगा, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एक मोटी और अधिक अस्थिर ठोस इलेक्ट्रोलाइट इंटरफ़ेस फिल्म का निर्माण करेगा, अपरिवर्तनीय क्षमता हानि को बढ़ाता है, पहली कूलम्ब दक्षता को कम करता है, और चक्र क्षमता क्षय को बढ़ाता है।
(2)धातु तत्वों का प्रभाव:
उत्प्रेरक ग्राफिटाइजेशन और संरचनात्मक विकार:
वैनेडियम (वी), निकेल (नी), आयरन (एफई) और उनके यौगिक जैसे संक्रमण धातुएं उच्च तापमान पर शक्तिशाली "उत्प्रेरक ग्राफिटाइजेशन" उत्प्रेरक हैं। उनकी उत्प्रेरक कार्रवाई स्थानीय क्षेत्रों में अत्यधिक ग्राफिटाइजेशन का कारण होगी या अव्यवस्थित कार्बन संरचनाओं का निर्माण करेगी, बड़ी संख्या में अनाज की सीमाओं और दोषों का परिचय देगी, समग्र एकरूपता को नष्ट कर देगी, और समग्र विद्युत/थर्मल चालकता और सामग्री की यांत्रिक शक्ति को कम करेगी।
उत्प्रेरक ऑक्सीकरण:
वैनेडियम, निकेल, और आयरन (विशेष रूप से वैनेडियम ऑक्साइड) जैसे धातु अशुद्धियां उच्च - कार्बन सामग्री के तापमान ऑक्सीकरण के लिए शक्तिशाली उत्प्रेरक हैं। वे सामग्री के प्रारंभिक ऑक्सीकरण तापमान को काफी कम करते हैं, हवा या CO₂ वातावरण में इसकी ऑक्सीकरण दर में तेजी लाते हैं, और उच्च - तापमान घटकों के सेवा जीवन को गंभीर रूप से छोटा करते हैं।
राख और प्रदूषण:
धातु अशुद्धियाँ पेट्रोलियम कोक ऐश का मुख्य स्रोत हैं। उच्च राख सामग्री उत्पाद की शुद्धता को कम करती है और विद्युत/थर्मल चालकता को प्रभावित करती है। चरम अनुप्रयोगों में, राख में धातु के आयन दूषित पदार्थों का एक स्रोत बन सकते हैं।
इलेक्ट्रोकेमिकल गुण:
अवशिष्ट धातु आयन नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर माइग्रेट करेंगे, एसईआई फिल्म की स्थिरता को नष्ट कर देंगे, बढ़े हुए स्व - डिस्चार्ज, खराब चक्र प्रदर्शन और संभावित सुरक्षा जोखिमों में वृद्धि करेंगे।
वॉल्यूम स्थिरता और शक्ति:
कुछ धातु ऑक्साइड उच्च तापमान या आर्द्र वातावरण में जलयोजन या चरण परिवर्तन से गुजर सकते हैं, जिससे स्थानीय मात्रा विस्तार हो सकता है, जिससे सामग्री की आयामी स्थिरता और यांत्रिक शक्ति को प्रभावित किया जा सकता है।
2। पेट्रोलियम कोक कच्चे माल से अशुद्धियों को हटाने के लिए तरीके
(1)Desulfurization विधि:
उच्च तापमान calcination desulfurization:सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला और सबसे किफायती दिखावा विधि। एक अक्रिय वातावरण में 1200-1500 डिग्री पर ग्रीन कोक को कैलक्लाइज़ करना (ऑक्सीकरण दहन को रोकने के लिए) अधिकांश कार्बनिक सल्फर को H₂S और COS जैसे गैसों में विघटित करता है।
हाइड्रोडेसल्फराइजेशन (एचडीएस):एक उच्च - तापमान और उच्च - दबाव हाइड्रोजन वातावरण में एक उत्प्रेरक का उपयोग करना। पेट्रोलियम कोक में कार्बनिक सल्फर को हटाने के लिए H₂s में परिवर्तित किया जाता है।
ऑक्सीडेटिव desulfurization:एक ऑक्सीडेंट (जैसे हवा/O₂, H₂O, नाइट्रिक एसिड, पेरोक्सी एसिड, आदि) का उपयोग करते हुए सल्फर को पानी में ऑक्सीकरण करने के लिए - घुलनशील सल्फेट या अत्यधिक ऑक्सीकृत सल्फर ऑक्साइड को विशिष्ट परिस्थितियों में ऑक्सीकरण किया जाता है, और फिर इसे पानी की धुलाई से हटा दें।
जैविक desulfurization:पेट्रोलियम कोक में कार्बनिक सल्फर को चयापचय करने के लिए विशिष्ट सूक्ष्मजीवों का उपयोग करना।
(2)डिमेटलाइज़ेशन विधि:
एसिड धोने:वर्तमान में, सबसे मुख्यधारा और प्रभावी डिमेटलाइज़ेशन विधि। कैलक्लाइंड कोक या ग्रीन कोक को आमतौर पर हाइड्रोक्लोरिक एसिड, नाइट्रिक एसिड, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड या उनके मिश्रित एसिड के साथ इलाज किया जाता है। एसिड अधिकांश धातु ऑक्साइड और लवण को भंग कर सकता है, और मुख्य रूप से पानी - घुलनशील नमक अशुद्धियों को हटाने के लिए उपयोग किया जाता है।
उच्च - तापमान क्लोरीनीकरण भूनना:क्लोरीन गैस को पेश किया जाता है या एक क्लोरीनिंग एजेंट को उच्च तापमान पर जोड़ा जाता है ताकि धातु की अशुद्धियों को हटाने के लिए वाष्पशील क्लोराइड में परिवर्तित किया जा सके।
क्षार धोने:इसका उपयोग मुख्य रूप से सिलिकॉन (एसआई) और एल्यूमीनियम (एएल) जैसे अम्लीय ऑक्साइड अशुद्धियों को दूर करने के लिए किया जाता है।
भविष्य में, नई ऊर्जा और उच्च - अंत धातु विज्ञान के क्षेत्रों में ग्राफिटाइज्ड पेट्रोलियम कोक की बढ़ती मांग के साथ, अशुद्धता हटाने की तकनीक खुफिया और कम कार्बोइजेशन की दिशा में विकसित होगी, जैसे कि एआई के माध्यम से कैल्सीनेशन तापमान ढाल का अनुकूलन करना, उद्योग के कम - ऊर्जा माइक्रोवेव डिसलफराइजेशन उपकरणों को विकसित करना।
