مع التطور السريع لصناعة الألومنيوم الكهربائي، أصبحت صناعة أنود الخبز المسبق للألومنيوم نقطة استثمارية جديدة، ويتزايد إنتاج أنود الخبز المسبق، ويعد فحم البترول المادة الخام الرئيسية لأنود الخبز المسبق، وسيكون لمؤشراته تأثير معين على جودة المنتجات.
محتوى الكبريت
يعتمد محتوى الكبريت في فحم البترول بشكل أساسي على جودة النفط الخام. وبشكل عام، عندما يكون محتوى الكبريت في فحم البترول منخفضًا نسبيًا، ينخفض استهلاك الأنود مع زيادة محتوى الكبريت، لأن الكبريت يزيد من معدل تكوير الأسفلت ويقلل من مسامية تكوير الأسفلت. وفي الوقت نفسه، يتحد الكبريت أيضًا مع الشوائب المعدنية، مما يقلل من تحفيز الشوائب المعدنية لقمع تفاعل ثاني أكسيد الكربون والهواء لأنودات الكربون. ومع ذلك، إذا كان محتوى الكبريت مرتفعًا جدًا، فسيزيد من الهشاشة الحرارية لأنود الكربون، ولأن الكبريت يتحول بشكل أساسي إلى الطور الغازي على شكل أكاسيد أثناء عملية التحليل الكهربائي، فسيؤثر ذلك بشكل خطير على بيئة التحليل الكهربائي، وسيكون ضغط حماية البيئة كبيرًا. بالإضافة إلى ذلك، قد تتشكل الكبريتات على قضيب الأنود بغشاء الحديد، مما يزيد من انخفاض الجهد. مع استمرار تزايد واردات بلدي من النفط الخام وتحسّن أساليب المعالجة، أصبح التوجه نحو استخدام فحم الكوك منخفض الجودة أمرًا حتميًا. وللتكيف مع التغيرات في المواد الخام، أجرى مصنعو الأنودات مسبقة التحضير وصناعة الألمنيوم الكهربائي عددًا كبيرًا من التحولات التكنولوجية والاختراقات التكنولوجية. ووفقًا لدراسات أجرتها شركات الإنتاج، يمكن عمومًا تحميص فحم الكوك البترولي الذي يحتوي على نسبة كبريت تبلغ حوالي 3% مباشرةً من الأنودات مسبقة التحضير في الصين.
العناصر النزرة
تشمل العناصر النزرة في فحم البترول بشكل أساسي Fe و Ca و V و Na و Si و Ni و P و Al و Pb وما إلى ذلك. ونظرًا لاختلاف مصادر النفط في مصافي البترول، فإن تكوين ومحتوى العناصر النزرة يختلفان اختلافًا كبيرًا. يتم جلب بعض العناصر النزرة من النفط الخام، مثل S و V وما إلى ذلك. كما سيتم جلب بعض المعادن القلوية والمعادن القلوية الترابية، وسيتم إضافة بعض محتوى الرماد أثناء النقل والتخزين، مثل Si و Fe و Ca وما إلى ذلك. يؤثر محتوى العناصر النزرة في فحم البترول بشكل مباشر على عمر خدمة الأنودات المخبوزة مسبقًا وجودة ودرجة منتجات الألومنيوم الإلكتروليتي. للكالسيوم و V و Na و Ni وعناصر أخرى تأثير تحفيزي قوي على تفاعل الأكسدة الأنودية، مما يعزز الأكسدة الانتقائية للأنود، مما يتسبب في إسقاط الأنود للخبث والكتل، وزيادة الاستهلاك المفرط للأنود؛ يؤثر السيليكون والحديد بشكل رئيسي على جودة الألومنيوم الأولي، حيث يزداد محتوى السيليكون، مما يزيد من صلابة الألومنيوم، ويقلل من التوصيل الكهربائي، ويؤثر بشكل كبير على مرونة سبائك الألومنيوم ومقاومتها للتآكل. وبالتزامن مع متطلبات الإنتاج الفعلية للشركات، يجب الحد من محتوى العناصر النزرة مثل الحديد والكالسيوم والفوسفور والصوديوم والسيليكون والنيكل في فحم الكوك.
المواد المتطايرة
يشير ارتفاع نسبة المواد المتطايرة في فحم البترول إلى أن الجزء غير المتطاير يتحمل المزيد من الحرارة. يؤثر ارتفاع نسبة المواد المتطايرة بشكل مفرط على الكثافة الحقيقية للفحم المحروق ويقلل من إنتاجيته، إلا أن الكمية المناسبة من المواد المتطايرة تُسهّل عملية تحميص فحم البترول. بعد تحميص فحم البترول عند درجة حرارة عالية، ينخفض محتوى المواد المتطايرة. ونظرًا لاختلاف توقعات المستخدمين فيما يتعلق بمحتوى المواد المتطايرة، بالإضافة إلى الاحتياجات الفعلية للمصنعين والمستخدمين، يُشترط ألا يتجاوز محتوى المواد المتطايرة 10%-12%.
رماد
الشوائب المعدنية غير القابلة للاحتراق (العناصر النزرة) المتبقية بعد احتراق الجزء القابل للاحتراق من فحم البترول بالكامل في ظل درجة حرارة عالية تبلغ 850 درجة مع دوران الهواء، تُسمى رمادًا. الغرض من قياس الرماد هو تحديد كمية الشوائب المعدنية (العناصر النزرة) لتقييم جودة فحم البترول. يُسهم التحكم في محتوى الرماد أيضًا في التحكم في العناصر النزرة. يؤثر محتوى الرماد الزائد حتمًا على جودة الأنود نفسه والألمنيوم الأولي. مع مراعاة الاحتياجات الفعلية للمستخدمين وحالة الإنتاج الفعلية للمؤسسات، يُشترط ألا يتجاوز محتوى الرماد 0.3%-0.5%.
رُطُوبَة
المصادر الرئيسية لمحتوى الماء في فحم البترول: أولاً، عندما يتم تفريغ برج الكوك، يتم تفريغ فحم البترول إلى حوض الكوك تحت تأثير القطع الهيدروليكي؛ ثانيًا، من منظور السلامة، بعد تفريغ الكوك، يجب رش فحم البترول الذي لم يتم تبريده تمامًا لتبريده. ثالثًا، يتم تكديس فحم البترول بشكل أساسي في الهواء الطلق في أحواض الكوك وساحات التخزين، كما أن محتوى الرطوبة فيه يتأثر أيضًا بالبيئة؛ رابعًا، يحتوي فحم البترول على هياكل مختلفة وقدرة مختلفة على الاحتفاظ بالرطوبة.
محتوى الكوك
يؤثر حجم جسيمات فحم البترول بشكل كبير على العائد الفعلي واستهلاك الطاقة وفحم الكوك المحروق. يتعرض فحم البترول ذو المحتوى العالي من مسحوق فحم الكوك لفقدان كبير للكربون أثناء عملية التكليس. يمكن أن يؤدي إطلاق النار والظروف الأخرى بسهولة إلى مشاكل مثل الكسر المبكر لجسم الفرن والإفراط في الاحتراق وانسداد صمام التفريغ وتفتيت فحم الكوك المحروق بسهولة، مما يؤثر على عمر جهاز التكليس. في الوقت نفسه، فإن الكثافة الحقيقية وكثافة الصنبور والمسامية وقوة فحم الكوك المحروق ومقاومته وأدائه المؤكسد لها تأثير كبير. بناءً على الوضع المحدد لجودة إنتاج فحم البترول المحلي، يتم التحكم في كمية مسحوق فحم الكوك (5 مم) في حدود 30٪ -50٪.
محتوى الكوك
فحم الكوك المقذوف، المعروف أيضًا باسم الكوك الكروي أو فحم الكوك المقذوف، صلب نسبيًا وكثيف وغير مسامي، ويوجد على شكل كتل كروية منصهرة. سطح فحم الكوك المقذوف أملس، وبنيته الداخلية غير متناسقة مع سطحه الخارجي. نظرًا لقلة المسام على سطحه، عند عجنه بقطران الفحم الرابط، يصعب على الرابط اختراقه من الداخل، مما يؤدي إلى ضعف الترابط وعرضة للعيوب الداخلية. بالإضافة إلى ذلك، يتميز فحم الكوك المقذوف بمعامل تمدد حراري مرتفع، مما قد يُسبب بسهولة تشققات الصدمة الحرارية عند تسخين الأنود. يجب ألا يحتوي فحم البترول المستخدم في الأنود المُخبز مسبقًا على فحم الكوك المقذوف.
Catherine@qfcarbon.com +8618230208262
وقت النشر: ٢٠ ديسمبر ٢٠٢٢