مقدمة عن منتجات فحم الكوك بالإبرة والاختلافات بين أنواعها المختلفة

يُعدّ فحم الكوك الإبري نوعًا عالي الجودة من المواد الكربونية، وقد طُوّر على نطاق واسع. يتميز بمظهره الصلب المسامي ذي اللون الرمادي الفضي والبريق المعدني. يتمتع ببنية ذات ملمس انسيابي واضح، مع ثقوب كبيرة قليلة الحجم وشكل بيضاوي نوعًا ما. وهو المادة الخام لإنتاج منتجات كربونية متطورة، مثل أقطاب الطاقة فائقة القدرة، والمواد الكربونية الخاصة، وألياف الكربون، والمواد المركبة منها.

بحسب المواد الخام المختلفة، يمكن تقسيم فحم الكوك الإبري إلى نوعين: فحم الكوك الإبري النفطي وفحم الكوك الإبري الفحمي. يُنتج فحم الكوك الإبري من مخلفات البترول، بينما يُنتج من قطران الفحم وجزئه، ويُسمى فحم الكوك الإبري الفحمي.

تشمل المؤشرات التي تؤثر على جودة فحم الكوك الإبري الكثافة الحقيقية، ومحتوى الكبريت، ومحتوى النيتروجين، والمواد المتطايرة، ومحتوى الرماد، ومعامل التمدد الحراري، والمقاومة الكهربائية، وكثافة الاهتزاز، وما إلى ذلك. وبسبب اختلاف معامل المؤشر المحدد، يمكن تقسيم فحم الكوك الإبري إلى درجة فائقة (درجة ممتازة)، ودرجة أولى، ودرجة ثانية.

تشمل اختلافات الأداء بين فحم الكوك وفحم الكوك النفطي النقاط التالية.

1. في ظل نفس الظروف، يكون تشكيل قطب الجرافيت المصنوع من فحم الكوك الإبري الزيتي أسهل من تشكيل فحم الكوك الإبري الفحمي.

2. بعد صنع منتجات الجرافيت، تكون كثافة وقوة منتجات الجرافيت من فحم الكوك الإبري من سلسلة النفط أعلى قليلاً من تلك الخاصة بفحم الكوك الإبري من سلسلة الفحم، وهو ما يحدث بسبب تمدد فحم الكوك الإبري من سلسلة الفحم أثناء عملية الجرافيت.

3. في الاستخدام المحدد لقطب الجرافيت، يكون للمنتج الجرافيتي لفحم الكوك الإبري الزيتي معامل تمدد حراري أقل.

4. من حيث المؤشرات الفيزيائية والكيميائية لقطب الجرافيت، فإن المقاومة النوعية لمنتج فحم الكوك الإبري النفطي أعلى قليلاً من تلك الخاصة بمنتج فحم الكوك الإبري الفحمي.

٥. الأهم من ذلك، أن فحم الكوك الإبري المُستخرج من طبقات الفحم يتمدد عند بلوغ درجة الحرارة ١٥٠٠-٢٠٠٠ درجة مئوية أثناء عملية التغرافيت عند درجات حرارة عالية، لذا يجب التحكم بدقة في معدل ارتفاع درجة الحرارة، وتجنب الارتفاع السريع. من الأفضل عدم استخدام عملية التغرافيت المتسلسلة في الإنتاج. يمكن تقليل معدل تمدد فحم الكوك الإبري المُستخرج من طبقات الفحم بإضافة مواد مضافة للتحكم في تمدده. لكن من الصعب تحقيق ذلك مع فحم الكوك الإبري المُستخرج من النفط.

6. يحتوي فحم الكوك الإبري المكلس على المزيد من فحم الكوك الصغير وحجم الجسيمات الدقيقة، بينما يحتوي فحم الكوك الإبري على محتوى أقل وحجم جسيمات كبير (35 - 40 مم)، والذي يمكن أن يلبي متطلبات حجم الجسيمات في التركيبة، ولكنه يسبب صعوبات للمستخدمين.

7. وفقًا لمقدمة شركة فحم الكوك البترولية اليابانية، يُعتقد أن تركيبة فحم الكوك الإبري الزيتي أبسط من تركيبة فحم الكوك الإبري الفحمي، لذلك من السهل التحكم في وقت التكويك والتسخين.

يتضح مما سبق أن فحم الكوك الإبري المُستخلص من النفط يتميز بأربع خصائص سلبية: انخفاض الكثافة النوعية، وانخفاض القوة، وانخفاض معامل التمدد الحراري، وانخفاض المقاومة النوعية. تُعدّ الخاصيتان الأوليان السلبيتان من أبرز مزايا إنتاج الجرافيت، بينما تُعتبر الخاصيتان الأخيرتان من أفضلها. وبشكل عام، تتفوق مؤشرات أداء فحم الكوك الإبري المُستخلص من النفط على نظيرتها المُستخلصة من الفحم الحجري، كما أن الطلب على استخدامه أكبر.

في الوقت الحالي، يُعدّ قطب الجرافيت السوق الرئيسي الذي يستهلك فحم الكوك الإبري، إذ يُمثّل حوالي 60% من إجمالي استخدامه. وتُبدي شركات تصنيع الأقطاب الكهربائية طلبًا واضحًا على جودة فحم الكوك الإبري، دون اشتراطات مُخصصة. أما الطلب على فحم الكوك الإبري في مواد الأنود لبطاريات الليثيوم أيون فهو أكثر تنوعًا، حيث يُفضّل سوق الأجهزة الرقمية المتطورة فحم الكوك المُعالج بالزيت، بينما يعتمد سوق بطاريات الطاقة بشكل أكبر على فحم الكوك ذي الأداء العالي من حيث التكلفة.

إنتاج فحم الكوك الإبري يتطلب مستوى تقنيًا معينًا، لذا فإن الشركات المحلية المنتجة له ​​قليلة نسبيًا. وتشمل أبرز الشركات المحلية المنتجة لفحم الكوك الإبري النفطي حاليًا: شركة ويفانغ فومي للطاقة الجديدة، وشركة شاندونغ جينغيانغ، وشركة شاندونغ ييدا، وشركة جينتشو للبتروكيماويات، وشركة شاندونغ ليانهوا، وشركة بورا البيولوجية، وشركة ويفانغ فومي للطاقة الجديدة، وشركة شاندونغ ييوي، وشركة سينوبك جينلينغ للبتروكيماويات، وشركة ماومينغ للبتروكيماويات، وغيرها. أما أبرز الشركات المنتجة لفحم الكوك الإبري من الفحم الخام، فتشمل: شركة باوو للمواد الكربونية، وشركة باوتايلونغ للتكنولوجيا، وشركة آنشان للكربون المفتوح، وشركة آنشان الكيميائية، وشركة فانغ داكسي كي مو، وشركة شانشي ماكرو، وشركة خنان للكربون المفتوح، ومجموعة شويانغ، وشركة زاوزوانغ للتنشيط، وشركة نينغشيا بايتشوان، وشركة تانغشان دونغري للطاقة الجديدة، وشركة تاييوان شنغشو، وغيرها.