التكنولوجيا | متطلبات مؤشرات الجودة لفحم الكوك البترولي المستخدم في صناعة الألومنيوم

مع التطور السريع لصناعة الألومنيوم الإلكتروليتي، أصبحت صناعة الأنودات المسخنة مسبقًا من الألومنيوم نقطة جذب استثمارية جديدة، ويتزايد إنتاج الأنودات المسخنة مسبقًا، ويُعد فحم الكوك البترولي المادة الخام الرئيسية للأنودات المسخنة مسبقًا، وستكون لمؤشراته تأثير معين على جودة المنتجات.

محتوى الكبريت

يعتمد محتوى الكبريت في فحم الكوك البترولي بشكل أساسي على جودة النفط الخام. عمومًا، عندما يكون محتوى الكبريت في فحم الكوك البترولي منخفضًا نسبيًا، يقل استهلاك الأنود مع زيادة محتوى الكبريت، لأن الكبريت يزيد من معدل تكويك الأسفلت ويقلل من مساميته. في الوقت نفسه، يتحد الكبريت مع الشوائب المعدنية، مما يقلل من التحفيز الناتج عن الشوائب المعدنية، وبالتالي يثبط تفاعل ثاني أكسيد الكربون والهواء مع أنودات الكربون. مع ذلك، إذا كان محتوى الكبريت مرتفعًا جدًا، فإنه يزيد من هشاشة أنود الكربون الحرارية، ولأن الكبريت يتحول في الغالب إلى الحالة الغازية على شكل أكاسيد أثناء عملية التحليل الكهربائي، فإنه يؤثر سلبًا على بيئة التحليل الكهربائي، مما يزيد من الضغط على حماية البيئة. إضافةً إلى ذلك، قد تتشكل طبقة من الكبريت على قضيب الأنود الحديدي، مما يزيد من انخفاض الجهد. مع استمرار ازدياد واردات بلادي من النفط الخام وتحسن أساليب المعالجة، بات من المحتم ظهور فحم الكوك البترولي ذي الجودة المتدنية. ولمواكبة تغيرات المواد الخام، أجرى مصنّعو الأنودات المُسخّنة مسبقًا وصناعة الألومنيوم الإلكتروليتي تحولاتٍ وتطوراتٍ تكنولوجيةٍ واسعة النطاق. وبحسب دراسة أجرتها شركات الإنتاج في الصين، يمكن تكليس فحم الكوك البترولي الذي يحتوي على نسبة كبريت تبلغ حوالي 3% مباشرةً.

عناصر التتبع

تشمل العناصر النزرة في فحم الكوك البترولي بشكل رئيسي الحديد والكالسيوم والفاناديوم والصوديوم والسيليكون والنيكل والفوسفور والألومنيوم والرصاص، وغيرها. ونظرًا لاختلاف مصادر النفط في مصافي التكرير، يختلف تركيب ومحتوى العناصر النزرة اختلافًا كبيرًا. فبعض هذه العناصر يأتي من النفط الخام، مثل الكبريت والفاناديوم، بالإضافة إلى بعض المعادن القلوية والقلوية الترابية، وبعض الرماد الذي يُضاف أثناء النقل والتخزين، مثل السيليكون والحديد والكالسيوم. ويؤثر محتوى العناصر النزرة في فحم الكوك البترولي تأثيرًا مباشرًا على عمر خدمة الأنودات المُسخّنة مسبقًا وجودة ودرجة منتجات الألومنيوم الإلكتروليتية. وللكالسيوم والفاناديوم والصوديوم والنيكل وغيرها من العناصر تأثير تحفيزي قوي على تفاعل الأكسدة الأنودية، مما يُعزز الأكسدة الانتقائية للأنود، ويتسبب في ترسب الخبث وانسداد الأنود، ويزيد من استهلاكه المفرط. يؤثر السيليكون والحديد بشكل رئيسي على جودة الألومنيوم الأولي؛ فزيادة محتوى السيليكون تزيد من صلابة الألومنيوم وتقلل من موصليته الكهربائية، بينما تؤثر زيادة محتوى الحديد بشكل كبير على مرونة سبائك الألومنيوم ومقاومتها للتآكل. وبناءً على متطلبات الإنتاج الفعلية للمؤسسات، ينبغي الحد من محتوى العناصر النزرة مثل الحديد والكالسيوم والفاناديوم والصوديوم والسيليكون والنيكل في فحم الكوك البترولي.

المواد المتطايرة

يشير المحتوى العالي من المواد المتطايرة في فحم الكوك البترولي إلى زيادة نسبة الجزء غير المتفحم. يؤثر المحتوى العالي جدًا من المواد المتطايرة على الكثافة الحقيقية لفحم الكوك المكلس ويقلل من إنتاجيته الفعلية، بينما يُعدّ وجود كمية مناسبة من هذه المواد مفيدًا لعملية تكليس فحم الكوك البترولي. بعد تكليس فحم الكوك البترولي في درجات حرارة عالية، ينخفض ​​محتوى المواد المتطايرة. ونظرًا لاختلاف توقعات المستخدمين بشأن محتوى المواد المتطايرة، وبالنظر إلى الاحتياجات الفعلية للمصنعين والمستخدمين، يُشترط ألا يتجاوز محتوى المواد المتطايرة 10-12%.

رماد

تُسمى الشوائب المعدنية غير القابلة للاحتراق (العناصر النزرة) المتبقية بعد احتراق الجزء القابل للاحتراق من فحم الكوك البترولي احتراقًا كاملًا في ظل درجة حرارة عالية تبلغ 850 درجة مئوية ودوران الهواء بالرماد. يهدف قياس الرماد إلى تحديد محتوى الشوائب المعدنية (العناصر النزرة) لتقييم جودة فحم الكوك البترولي. يؤدي التحكم في محتوى الرماد إلى التحكم في العناصر النزرة أيضًا. يؤثر محتوى الرماد الزائد حتمًا على جودة الأنود نفسه والألومنيوم الأولي. وبناءً على الاحتياجات الفعلية للمستخدمين وظروف الإنتاج الفعلية للمؤسسات، يُشترط ألا يتجاوز محتوى الرماد 0.3% إلى 0.5%.

رُطُوبَة

المصادر الرئيسية لمحتوى الماء في فحم الكوك البترولي: أولاً، عند تفريغ برج الكوك، يُفرغ فحم الكوك البترولي إلى حوض الكوك بفعل القطع الهيدروليكي؛ ثانياً، من منظور السلامة، بعد تفريغ الكوك، يحتاج فحم الكوك البترولي الذي لم يبرد تماماً إلى الرش لتبريده؛ ثالثاً، يُكدس فحم الكوك البترولي في الغالب في الهواء الطلق في أحواض الكوك وساحات التخزين، وسيتأثر محتواه من الرطوبة أيضاً بالبيئة؛ رابعاً، يتميز فحم الكوك البترولي بهياكل مختلفة وقدرات مختلفة على الاحتفاظ بالرطوبة.

محتوى الكوكاكولا

يؤثر حجم جزيئات فحم الكوك البترولي بشكل كبير على الإنتاجية الفعلية، واستهلاك الطاقة، وجودة فحم الكوك المكلس. ويعاني فحم الكوك البترولي ذو المحتوى العالي من مسحوق الكوك من فقدان كبير للكربون أثناء عملية التكليس. ويمكن أن تؤدي ظروف مثل الاحتراق غير المنتظم إلى مشاكل عديدة، كالتكسير المبكر لجسم الفرن، والاحتراق الزائد، وانسداد صمام التفريغ، وتفتت فحم الكوك المكلس، مما يؤثر على عمر المُكلس. كما أن الكثافة الحقيقية، والكثافة الظاهرية، والمسامية، وقوة فحم الكوك المكلس، بالإضافة إلى مقاومته الكهربائية وأدائه في الأكسدة، تؤثر بشكل كبير على جودة الإنتاج. وبناءً على ظروف إنتاج فحم الكوك البترولي محلياً، يتم ضبط كمية مسحوق الكوك (5 مم) ضمن نطاق 30% إلى 50%.

محتوى مشروب الكولا

فحم الكوك الكروي، المعروف أيضًا باسم فحم الكوك المحبب، مادة صلبة وكثيفة وغير مسامية نسبيًا، وتوجد على شكل كتل منصهرة كروية. سطح فحم الكوك الكروي أملس، وبنيته الداخلية غير متطابقة مع سطحه الخارجي. نظرًا لقلة المسام على سطحه، يصعب على مادة القطران الفحمي، عند عجنه، اختراق المادة الرابطة إلى داخل فحم الكوك، مما يؤدي إلى ضعف الترابط وزيادة احتمالية حدوث عيوب داخلية. إضافةً إلى ذلك، يتميز فحم الكوك الكروي بمعامل تمدد حراري مرتفع، مما قد يتسبب بسهولة في حدوث تشققات ناتجة عن الصدمة الحرارية عند خبز المصعد. لذا، يجب ألا يحتوي فحم الكوك البترولي المستخدم في المصعد المخبوز مسبقًا على فحم الكوك الكروي.

Catherine@qfcarbon.com   +8618230208262