تحليل الوضع الحالي لصناعة فحم الكوك الإبري!

1. مجالات تطبيق قطب الأنود في بطاريات الليثيوم:

تُعدّ مواد الأنود التجارية المتوفرة حاليًا هي الجرافيت الطبيعي والجرافيت الصناعي بشكل رئيسي. يتميز فحم الكوك الإبري بسهولة تحويله إلى جرافيت، وهو نوع من المواد الخام عالية الجودة لإنتاج الجرافيت الصناعي. بعد عملية التحويل، يكتسب الجرافيت بنية ليفية واضحة وبنية بلورية دقيقة جيدة. وعلى امتداد المحور الطولي للجسيمات، يتميز الجرافيت الصناعي بموصلية كهربائية وحرارية جيدة ومعامل تمدد حراري منخفض. يُطحن فحم الكوك الإبري، ويُصنف، ويُشكل، ويُحبب، ثم يُحوّل إلى جرافيت للحصول على مادة الجرافيت الصناعي، التي تتميز بدرجة عالية من التبلور والتحويل إلى جرافيت، وتقترب من بنية الجرافيت الطبقية المثالية.

شهدت صناعة مركبات الطاقة الجديدة نموًا سريعًا في السنوات الأخيرة. ففي الفترة من يناير إلى سبتمبر 2022، بلغ الإنتاج التراكمي لبطاريات الطاقة في الصين 372 جيجاواط/ساعة، بزيادة سنوية قدرها 176%. وتتوقع جمعية السيارات الصينية أن يصل إجمالي مبيعات السيارات الكهربائية إلى 5.5 مليون سيارة في عام 2022، وأن تتجاوز نسبة انتشارها خلال العام 20%. وبتأثير من "الخط الأحمر" الدولي لحظر الاحتراق وسياسة "الأهداف المزدوجة للكربون" المحلية، من المتوقع أن يصل الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم إلى 3008 جيجاواط/ساعة في عام 2025، وأن يصل الطلب على فحم الكوك الإبري إلى 4.04 مليون طن.

 

2. مجالات تطبيق أقطاب الجرافيت:

يُعدّ فحم الكوك الإبري مادةً عالية الجودة لتصنيع أقطاب الجرافيت عالية/فائقة القدرة. يتميز بمظهره ذي البنية الليفية المتطورة ونسبة طول إلى عرض كبيرة للجسيمات. أثناء عملية التشكيل بالبثق، يتجه المحور الطولي لمعظم الجسيمات على طول اتجاه البثق. يتميز استخدام فحم الكوك الإبري في إنتاج أقطاب الجرافيت عالية/فائقة القدرة بانخفاض المقاومة، وانخفاض معامل التمدد الحراري، ومقاومة عالية للصدمات الحرارية، وانخفاض استهلاك القطب، وكثافة تيار مسموح بها عالية. ويختلف أداء فحم الكوك الإبري المُستخرج من الفحم عن نظيره المُستخرج من النفط. عند مقارنة أداء فحم الكوك الإبري، بالإضافة إلى الكثافة الحقيقية، والكثافة الظاهرية، ومقاومة المسحوق، ومحتوى الرماد، ومحتوى الكبريت، ومحتوى النيتروجين، فإنه إلى جانب مقارنة مؤشرات الأداء التقليدية كنسبة الأبعاد وتوزيع حجم الجسيمات، ينبغي أيضًا مراعاة معامل التمدد الحراري، والمقاومة، وقوة الانضغاط، والكثافة الظاهرية، والكثافة الحقيقية، والتمدد الظاهري، والتباين، وحالة عدم التقييد. كما ينبغي تحليل وتقييم المؤشرات المميزة كبيانات التمدد في حالة التقييد، ونطاق درجة الحرارة أثناء التمدد والانكماش، وما إلى ذلك. تُعد هذه المؤشرات المميزة بالغة الأهمية لضبط معايير عملية إنتاج أقطاب الجرافيت والتحكم في أدائها. وبشكل عام، يكون أداء فحم الكوك الإبري المُصنّع من الزيت أعلى قليلاً من أداء فحم الكوك الإبري المُصنّع من الفحم.

غالباً ما تختار شركات الكربون الأجنبية فحم الكوك الإبري عالي الجودة كمادة خام رئيسية لإنتاج أقطاب الجرافيت عالية وعالية الطاقة على نطاق واسع. كما تستخدم شركات الكربون اليابانية بعض فحم الكوك الإبري المستخرج من الفحم كمواد خام، ولكن فقط لإنتاج أقطاب الجرافيت بمواصفات أقل من 600 مم. على الرغم من أن الإنتاج الصناعي لفحم الكوك الإبري في بلدي متأخر عن الشركات الأجنبية، إلا أنه شهد تطوراً سريعاً في السنوات الأخيرة وبدأ يتبلور. حالياً، تُصنع أقطاب الجرافيت عالية الطاقة في بلدي بشكل رئيسي من فحم الكوك الإبري المستخرج من الفحم. من حيث إجمالي الإنتاج، تستطيع وحدات إنتاج فحم الكوك الإبري المحلية تلبية احتياجات شركات الكربون لإنتاج أقطاب الجرافيت عالية/فائقة الطاقة. ومع ذلك، لا تزال هناك فجوة معينة مقارنة بالشركات الأجنبية من حيث جودة فحم الكوك الإبري. لا تزال المواد الخام لأقطاب الجرافيت فائقة الطاقة على نطاق واسع تعتمد على فحم الكوك الإبري المستورد، وخاصة وصلات أقطاب الجرافيت عالية/فائقة الطاقة.

في عام 2021، بلغ إنتاج الصلب المحلي 1.037 مليار طن، منها أقل من 10% تُنتج في الأفران الكهربائية. وتخطط وزارتا الصناعة وتكنولوجيا المعلومات لرفع نسبة إنتاج الصلب في الأفران الكهربائية إلى أكثر من 15% بحلول عام 2025. وتتوقع الجمعية الوطنية للحديد والصلب أن تصل هذه النسبة إلى 30% بحلول عام 2050، وإلى 60% بحلول عام 2060. ومن شأن زيادة نسبة إنتاج الصلب في الأفران الكهربائية أن تزيد بشكل مباشر من الطلب على أقطاب الجرافيت، وبالتالي على فحم الكوك الإبري.