1. Adatinis koksas: tipiškas mažo susitraukimo ir didelio tikrojo tankio pavyzdys
- Struktūrinės savybės: Adatinis koksas pasižymi pluoštine arba pailga struktūra su pailgomis elipsės formos poromis, išdėstytomis tvarkingai. Ši struktūra pasižymi puikiu tankinimo gebėjimu kalcinavimo metu.
- Kalcinavimo susitraukimas:
- Adatinio kokso susitraukimo greitis yra santykinai mažas, paprastai svyruoja nuo 10 % iki 20 %. Jo pluoštinė struktūra susitraukia dėl molekulių pertvarkymo ir porų užsidarymo aukštoje temperatūroje, o tvarkingas porų išsidėstymas sumažina erdvę netvarkingam susitraukimui, taip sumažindamas bendrą susitraukimo greitį.
- Pavyzdžiui, 1300 °C kalcinavimo metu adatinio kokso tūrinis susitraukimas gali būti tik perpus mažesnis nei kempinės kokso, dėl jo gebėjimo tolygiai paskirstyti terminį įtempį.
- Tikrasis tankis:
- Adatinis koksas pasižymi dideliu tikruoju tankiu, paprastai siekiančiu 2,10–2,15 g/cm³. Tai atspindi aukštą grafitizacijos laipsnį ir tankią kristalinę struktūrą, glaudžiai susijusią su tvarkingu anglies sluoksnių išsidėstymu pluoštinėje struktūroje.
- Tyrimai rodo, kad tikrasis adatinio kokso tankis yra maždaug 5–10 % didesnis nei kempinės kokso tankis dėl mažesnio struktūrinių defektų skaičiaus ir tankesnio anglies sluoksnių išsidėstymo.
2. Kempinė-koksas: tipiškas didelio susitraukimo ir mažo tikrojo tankio pavyzdys
- Struktūrinės savybės: Kempinė koksė turi porėtą, kempinę primenančią struktūrą su netaisyklingo dydžio ir pasiskirstymo poromis, plonomis apanglėjusiomis sienelėmis ir trapumu.
- Kalcinavimo susitraukimas:
- Kempinės koksas pasižymi dideliu susitraukimo greičiu, paprastai svyruojančiu nuo 30 % iki 50 %. Dėl netvarkingos porėtos struktūros kalcinavimo metu poros linkusios suirti dėl išsiskyrusių lakiųjų medžiagų ir terminio įtempio koncentracijos, todėl susidaro didelis susitraukimas.
- Pavyzdžiui, kalcinuojant 1200 °C temperatūroje, kempinės kokso tūrinis susitraukimas gali viršyti 40 %, t. y. daug didesnis nei adatinio kokso.
- Tikrasis tankis:
- Kempinės kokso tikrasis tankis yra santykinai mažas, paprastai nuo 1,90 iki 2,05 g/cm³. Taip yra dėl didelio likusių porų skaičiaus ir netvarkingo anglies sluoksnių išsidėstymo jo struktūroje, dėl ko atsiranda daug kristalinių defektų.
- Palyginti su adatiniu koksu, tikrasis kempinės kokso tankis gali būti 10–15 % mažesnis dėl nepakankamo tankinimo.
3. Šratinis koksas: tarpinė būsena su vidutiniu susitraukimu ir tikruoju tankiu
- Struktūrinės savybės: Šratinis koksas yra sferinio arba granuliuoto pavidalo, kieto paviršiaus ir nedaug porų, tai yra struktūrinis tarpinis variantas tarp adatinio ir kempinės pavidalo kokso.
- Kalcinavimo susitraukimas:
- Šratinio kokso susitraukimo greitis paprastai svyruoja nuo 20 % iki 30 %. Jo sferinė struktūra dėl paviršiaus įtempimo kalcinavimo metu susitraukia, tačiau ribotas vidinis poringumas riboja susitraukimo amplitudę.
- Pavyzdžiui, kalcinuojant 1250 °C temperatūroje, šaudyto kokso tūrinis susitraukimas gali siekti 25 %, t. y. tarp adatinio ir kempinės kokso.
- Tikrasis tankis:
- Šratinio kokso tikrasis tankis paprastai yra nuo 2,00 iki 2,10 g/cm³. Jo struktūrinis tankis yra didesnis nei kempinės kokso, bet mažesnis nei adatinio kokso, todėl tikrasis tankis yra tarpinis.
- Tyrimai rodo, kad tikrasis šaudymo būdu pagaminto kokazolio tankis yra maždaug 5 % didesnis nei kempinės kokso, bet 3–5 % mažesnis nei adatinės kokso.
Išsami struktūros ir savybių ryšių analizė
- Susitraukimo mechanizmas:
- Tvarkinga adatinio kokso pluoštinė struktūra sumažina netvarkingus susitraukimo kelius, sumažindama jo susitraukimo greitį; netvarkinga porėta kempinės kokso struktūra lemia didelį susitraukimą dėl porų subyrėjimo; sferinė šratinio kokso struktūra pasiekia vidutinį susitraukimą dėl paviršiaus įtempimo.
- Tikrojo tankio mechanizmas:
- Tikrasis tankis yra tiesiogiai susijęs su kristalinės struktūros tankėjimu. Tvarkingas anglies sluoksnių išsidėstymas ir mažas adatinio kokso defektų tankis lemia didelį tikrąjį tankį; netvarkinga kempinės struktūra ir likusios poros sumažina tikrąjį tankį; šaudyto kokso savybės yra tarpinės.
- Proceso optimizavimo rekomendacijos:
- Tais atvejais, kai reikalingas mažas susitraukimas ir didelis tikrasis tankis (pvz., didelės galios grafito elektrodai), pirmenybė teikiama adatiniam koksui;
- Sąnaudoms jautrioms reikmėms, kurioms keliami mažesni našumo reikalavimai (pvz., kurui), gali būti tinkamesnė kempinė arba šratinis koksas;
- Reguliuojant kalcinavimo temperatūrą (pvz., virš 1300 °C) ir kaitinimo greitį (pvz., žemiau 50 °C/min.), galima dar labiau optimizuoti tikrąjį adatinio kokso tankį ir susitraukimą.
Įrašo laikas: 2026 m. balandžio 9 d.