1. Coc d'agulla: un exemple típic de baixa contracció i alta densitat real
- Característiques estructurals: El coc d'agulla presenta una estructura fibrosa o allargada amb porus el·líptics allargats disposats de manera ordenada. Aquesta estructura demostra una excel·lent capacitat de densificació durant la calcinació.
- Retracció per calcinació:
- El coc d'agulla té una taxa de contracció relativament baixa, que normalment oscil·la entre el 10% i el 20%. La seva estructura fibrosa aconsegueix la contracció mitjançant la reorganització molecular i el tancament dels porus a altes temperatures, mentre que la disposició ordenada dels porus redueix l'espai per a la contracció desordenada, disminuint així la taxa de contracció global.
- Per exemple, a una calcinació de 1300 °C, la contracció volumètrica del coc d'agulla pot ser només la meitat que la del coc esponja, a causa de la seva capacitat de dispersar uniformement l'estrès tèrmic.
- Densitat real:
- El coc d'agulla té una densitat veritable alta, que generalment arriba als 2,10–2,15 g/cm³. Això reflecteix el seu alt grau de grafitització i la seva densa estructura cristal·lina, estretament relacionada amb la disposició ordenada de les capes de carboni en la seva estructura fibrosa.
- Els estudis indiquen que la densitat real del coc d'agulla és aproximadament entre un 5% i un 10% més alta que la del coc esponja, a causa de menys defectes estructurals i una apilament més dens de les capes de carboni.
2. Coc esponjós: un exemple típic d'alta contracció i baixa densitat real
- Característiques estructurals: El coc esponjós té una estructura porosa, semblant a una esponja, amb porus de mida i distribució irregulars, parets primes (carbonització) i fragilitat.
- Retracció per calcinació:
- El coc esponjós presenta una alta taxa de contracció, que normalment oscil·la entre el 30% i el 50%. La seva estructura porosa desordenada és propensa al col·lapse dels porus durant la calcinació a causa de l'alliberament de volàtils i la concentració d'estrès tèrmic, la qual cosa provoca una contracció significativa.
- Per exemple, a una calcinació de 1200 °C, la contracció volumètrica del coc esponjós pot superar el 40%, molt més alta que la del coc d'agulla.
- Densitat real:
- El coc esponjós té una densitat real relativament baixa, generalment entre 1,90 i 2,05 g/cm³. Això s'atribueix al gran nombre de porus residuals i a la disposició desordenada de les capes de carboni a la seva estructura, que resulta en nombrosos defectes cristal·lins.
- En comparació amb el coc d'agulla, la densitat real del coc esponjós pot ser entre un 10% i un 15% inferior, a causa d'una densificació insuficient.
3. Coc de tir: un estat intermedi amb contracció moderada i densitat real
- Característiques estructurals: El coc de projecció té un aspecte esfèric o en forma de pellets, amb una superfície dura i pocs porus, i representa un intermedi estructural entre el coc d'agulla i el coc esponja.
- Retracció per calcinació:
- El coc de ferro colat sol tenir una taxa de contracció que oscil·la entre el 20% i el 30%. La seva estructura esfèrica pateix contracció a causa de la tensió superficial durant la calcinació, però la porositat interna limitada restringeix l'amplitud de contracció.
- Per exemple, a una calcinació de 1250 °C, la contracció volumètrica del coc de granallat pot ser del 25%, situant-se entre la del coc d'agulla i la del coc esponja.
- Densitat real:
- El coc de granallat generalment té una densitat real entre 2,00 i 2,10 g/cm³. La seva densificació estructural és superior al coc esponjós però inferior al coc d'agulles, la qual cosa resulta en una densitat real intermèdia.
- La investigació mostra que la densitat real del coc de combustió és aproximadament un 5% més alta que la del coc esponja, però entre un 3% i un 5% inferior a la del coc d'agulla.
Anàlisi exhaustiva de les relacions estructura-propietat
- Mecanisme de contracció:
- L'estructura fibrosa ordenada del coc d'agulla redueix les trajectòries de contracció desordenades, disminuint la seva taxa de contracció; l'estructura porosa desordenada del coc esponjós condueix a una contracció elevada a causa del col·lapse dels porus; l'estructura esfèrica del coc de granallat aconsegueix una contracció moderada a través de la tensió superficial.
- Mecanisme de densitat real:
- La densitat real està directament relacionada amb la densificació de l'estructura cristal·lina. La disposició ordenada de les capes de carboni i la baixa densitat de defectes del coc d'agulla donen lloc a una densitat real alta; l'estructura desordenada i els porus residuals del coc esponjós redueixen la densitat real; el coc de granallat presenta propietats intermèdies.
- Recomanacions d'optimització de processos:
- Per a aplicacions que requereixen baixa contracció i alta densitat real (per exemple, elèctrodes de grafit d'alta potència), es prefereix el coc d'agulla;
- Per a aplicacions sensibles al cost amb requisits de rendiment més baixos (per exemple, combustible), el coc esponjós o el coc de trituració poden ser més adequats;
- Ajustar la temperatura de calcinació (per exemple, per sobre de 1300 °C) i la velocitat d'escalfament (per exemple, per sota de 50 °C/min) pot optimitzar encara més la densitat i la contracció reals del coc d'agulla.
Data de publicació: 09 d'abril de 2026