Les principals diferències en el comportament de calcinació entre el coc derivat del petroli i el coc derivat del carbó resideixen en les diferents vies de reacció impulsades per les diferències en les composicions químiques de les seves matèries primeres, que posteriorment condueixen a variacions significatives en l'evolució de l'estructura cristal·lina, canvis en les propietats físiques i dificultats de control del procés. Una anàlisi detallada és la següent:
1. Les diferències en la composició química de les matèries primeres estableixen les bases del comportament de calcinació
El coc a base de petroli es deriva de destil·lats pesants com ara residus de petroli i oli clarificat de craqueig catalític. La seva composició química es caracteritza principalment per hidrocarburs aromàtics policíclics de cadena lateral curta i connectats linealment, amb continguts relativament baixos de sofre, nitrogen, oxigen i heteroàtoms metàl·lics, així com impureses sòlides mínimes i matèria insoluble en quinolina. Aquesta composició resulta en un procés de calcinació dominat per reaccions de piròlisi, amb una via de reacció relativament senzilla i una eliminació completa d'impureses.
En canvi, el coc a base de carbó es produeix a partir de brea de quitrà de carbó i els seus destil·lats, que contenen una proporció més alta d'hidrocarburs aromàtics policíclics de cadena lateral llarga i condensats, juntament amb quantitats significatives de sofre, nitrogen, heteroàtoms d'oxigen i impureses sòlides. La composició complexa del coc a base de carbó condueix no només a reaccions de piròlisi, sinó també a reaccions de condensació significatives durant la calcinació, la qual cosa resulta en una via de reacció més complexa i una major dificultat per eliminar les impureses.
2. Les diferències en l'evolució de l'estructura cristal·lina afecten les propietats dels materials
Durant la calcinació, els microcristalls de carboni del coc derivat del petroli augmenten gradualment en diàmetre (La), alçada (Lc) i nombre de capes dins dels cristalls (N). El contingut de microcristalls de grafit ideals (Ig/Iall) també augmenta significativament. Tot i que Lc experimenta un "punt d'inflexió" a causa de l'escapament de matèria volàtil i la contracció del coc cru, l'estructura cristal·lina general es torna més regular, amb un grau més alt de grafitització. Aquesta evolució estructural dota el coc derivat del petroli d'excel·lents propietats, com ara un baix coeficient d'expansió tèrmica, una baixa resistivitat elèctrica i una alta conductivitat elèctrica després de la calcinació, cosa que el fa especialment adequat per a la fabricació d'elèctrodes de grafit de grans dimensions i potència ultra alta.
De la mateixa manera, l'estructura microcristal·lina de carboni del coc a base de carbó evoluciona amb l'augment de La, Lc i N durant la calcinació. Tanmateix, a causa de la influència de les impureses i les reaccions de condensació a la matèria primera, hi ha més defectes cristal·lins i l'augment del contingut ideal de microcristalls de grafit és limitat. A més, el fenomen del "punt d'inflexió" per a Lc és més pronunciat en el coc a base de carbó, i les capes recentment afegides presenten "falles d'apilament" aleatòries amb les capes originals, cosa que provoca fluctuacions significatives en l'espaiat entre capes (d002). Aquestes característiques estructurals fan que el coc a base de carbó tingui un coeficient d'expansió tèrmica i una resistivitat elèctrica més baixos que el coc a base de petroli després de la calcinació, però una resistència i una resistència a l'abrasió més baixes, cosa que el fa més adequat per produir elèctrodes d'alta potència i elèctrodes de potència ultraalta de mida mitjana.
3. Les diferències en els canvis de propietats físiques determinen les àrees d'aplicació
Durant la calcinació, el coc a base de petroli experimenta una fuita completa de matèria volàtil i una contracció uniforme del volum, la qual cosa resulta en un augment significatiu de la densitat real (fins a 2,00–2,12 g/cm³) i una millora substancial de la resistència mecànica. Simultàniament, la conductivitat elèctrica, la resistència a l'oxidació i l'estabilitat química del material calcinat milloren significativament, complint els estrictes requisits de rendiment dels productes de grafit d'alta gamma.
En canvi, el coc a base de carbó experimenta una concentració d'estrès local durant l'escapament de matèria volàtil a causa del seu contingut d'impureses més elevat, cosa que provoca una contracció desigual del volum i un augment relativament menor de la densitat real. A més, la menor resistència i la pitjor resistència a l'abrasió del coc a base de carbó després de la calcinació, juntament amb la seva tendència a expandir-se durant la grafitització a alta temperatura, fan necessari un control estricte de la velocitat d'augment de la temperatura. Aquestes característiques limiten l'aplicació del coc a base de carbó en camps d'alta gamma, tot i que el seu baix coeficient d'expansió tèrmica i la seva resistivitat elèctrica encara el fan irreemplaçable en zones específiques.
4. Les diferències en les dificultats de control de processos afecten l'eficiència de la producció
A causa de la seva composició química relativament simple, el coc derivat del petroli presenta vies de reacció clares durant la calcinació, cosa que resulta en una menor dificultat de control del procés. Optimitzant paràmetres com la temperatura de calcinació, la velocitat d'escalfament i el control de l'atmosfera, es pot millorar eficaçment la qualitat i l'eficiència de producció dels productes calcinats. A més, l'alt contingut de matèria volàtil del coc derivat del petroli proporciona energia tèrmica autosubministrada durant la calcinació, reduint els costos de producció.
En canvi, la complexa composició química del coc a base de carbó condueix a diverses vies de reacció durant la calcinació, cosa que augmenta la dificultat del control del procés. Cal un pretractament estricte de les matèries primeres, un control precís de la velocitat d'escalfament i un ajust especial de l'atmosfera per garantir una qualitat estable del producte després de la calcinació. A més, el coc a base de carbó requereix una suplementació d'energia tèrmica addicional durant la calcinació, cosa que augmenta els costos de producció i el consum d'energia.
Data de publicació: 07 d'abril de 2026