مقدمة وتصنيف عوامل الكربنة

يُستخدم عامل الكربنة في صناعة الصلب والصب، لأغراض الكربنة وإزالة الكبريت وغيرها من المواد المساعدة. ويُستخدم على نطاق واسع في صناعة صهر الحديد والصلب لتعويض محتوى الكربون المحترق في عملية صهر الحديد والصلب وإضافة مواد تحتوي على الكربون.

في عملية صهر منتجات الحديد والصلب، غالباً ما تزداد نسبة فقدان الكربون في الحديد السائل نتيجةً لعوامل مثل مدة الصهر، ومدة التسخين، ومدة التسخين الزائد، مما يؤدي إلى انخفاض محتوى الكربون فيه، وبالتالي لا يصل إلى القيمة النظرية المطلوبة للتكرير. لذلك، من الضروري إضافة مواد مُكربنة لضبط محتوى الكربون في الصلب، وهي مادة مضافة أساسية لإنتاج صلب عالي الجودة.

يمكن تقسيم عامل الكربنة وفقًا لإنتاج المواد الخام إلى: كربون الخشب، وكربون الفحم، وكربون الكوك، والجرافيت.

1. كربون الخشب

2. كربون من نوع الفحم

* مُكربن الفحم المُكلس العام: هو منتج من فحم الأنثراسيت المُصفى قليل الرماد والكبريت، والذي يُغسل في فرن تكليس عند درجة حرارة عالية تبلغ حوالي 1250 درجة مئوية. يُنتج بشكل رئيسي في نينغشيا ومنغوليا الداخلية. تتراوح نسبة الكربون فيه عادةً بين 90 و93%. يُستخدم بشكل أساسي في مصانع الصلب، وفي بعض مصانع الصب يُستخدم في صناعة الحديد الزهر الرمادي. نظرًا لبنية جزيئات الكربون المُتراصة، فإن عملية امتصاص الحرارة فيه بطيئة وتستغرق وقتًا طويلاً.

مُكربن فحم الكوك الأسفلتي: منتج ثانوي لهدرجة قطران الفحم لإنتاج النفط. وهو مُكربن عالي الكربون، منخفض الكبريت والنيتروجين، يُستخلص من القطران. تتراوح نسبة الكربون فيه بين 96 و99.5%، ونسبة المواد المتطايرة فيه منخفضة، وبنيته كثيفة، وقوة جزيئاته الميكانيكية ومقاومتها للتآكل عالية نسبيًا، كما أنه سهل التبلور.

* عامل كربنة فحم الكوك المعدني: حرق فحم الكوك، وعادة ما يكون فرنًا يحتوي على فحم كوك كبير، بالإضافة إلى الصهر، ولكنه يستخدم أيضًا لكربنة الشحنة المعدنية.

3. فحم الكوك (فحم الكوك البترولي) الكربون

مُكربن فحم الكوك المُكلس: هو منتج مصنوع من فحم الكوك البترولي منخفض الكبريت كمادة خام، يُعالج في فرن تكليس عند درجة حرارة تتراوح بين 1300 و1500 درجة مئوية بعد إزالة الرطوبة والمواد المتطايرة والشوائب. يتميز بمحتوى كربون ثابت مستقر بنسبة 98.5% تقريبًا، ومحتوى كبريت أقل من 0.5% أو 1% في أغلب الأحيان. يتميز بكثافته العالية، ومقاومته للتحلل، وعمره الافتراضي المتوسط. يتركز إنتاجه بشكل رئيسي في شاندونغ ولياونينغ وتيانجين. وبفضل سعره المناسب وتوفره بكميات كبيرة مقارنةً بالعديد من فئات عوامل الكربنة، يُستخدم على نطاق واسع في السوق.

* عامل كربنة فحم الكوك البترولي الجرافيتي: ينتج فحم الكوك البترولي من أفران صهر الجرافيت بعد معالجته عند درجة حرارة عالية تصل إلى 3000 درجة مئوية، ويتميز بسرعة امتصاصه، ومحتواه العالي من الكربون، وانخفاض نسبة الكبريت فيه. تبلغ نسبة الكربون فيه 98-99%، بينما تقل نسبة الكبريت عن 0.05% أو 0.03%. تتركز مناطق إنتاجه في منغوليا الداخلية، وجيانغسو، وسيتشوان، وغيرها. كما يُستخدم أيضًا كعامل كربنة في مصانع الصلب، وذلك من مخلفات قطع أقطاب الجرافيت، حيث يمكن استخدام مخلفات قطب الجرافيت نفسه، بعد معالجته بالجرافيت، كعامل كربنة.

* مُكربن فحم الكوك البترولي شبه الجرافيتي: درجة حرارة الجرافيت ليست عالية مثل مُكربن الجرافيت، ومحتوى الكربون يكون بشكل عام أكبر من 99.5، ومحتوى الكبريت أعلى من مُكربن الجرافيت، وأقل من 0.3%.

4. نوع الجرافيت

* عامل الكربنة الشبيه بالجرافيت الأرضي: هو تطبيق الجرافيت الشبيه بالجرافيت الأرضي في صهر أو صب الحديد والصلب، ومنطقة إنتاجه الرئيسية في هونان، وهو تطبيق مباشر لمسحوق الجرافيت الشبيه بالجرافيت الأرضي، وعادة ما يكون محتوى الكربون فيه 75-80٪، ويمكن تنقيته لزيادة محتوى الكربون في المنتج.

* عامل كربنة الجرافيت الطبيعي: بشكل رئيسي إلى جرافيت رقائقي، محتوى الكربون يتراوح بين 65-99%، استقرار منخفض، يستخدم بشكل عام في مصانع الصلب.

* عامل الكربنة المركب: مسحوق الجرافيت، ومسحوق فحم الكوك، وفحم الكوك البترولي، ومواد أخرى، مع إضافة مواد رابطة مختلفة، يمكن ضغطها بواسطة آلة لتشكيل حبيبات قضيبية. يتراوح محتوى الكربون عادةً بين 93 و97%، بينما يكون محتوى الكبريت غير مستقر للغاية، ويتراوح عادةً بين 0.09 و0.7.