焼成石油コークス

冶金分野における焼成石油コークスの用途
焼成石油コークスは冶金分野で広く使用されており、主にアルミニウム電解、シリコン、フェロマンガンなどの金属製品の製造に使用されています。アルミニウム電解生産では、電極材料としての焼成石油コークスは、非常に高い電気伝導性、耐腐食性、耐高温性を備えており、電解セルのエネルギー消費を効果的に削減し、酸化コストを削減できます。シリコンとフェロマンガンの製造では、還元剤として準備プロセスに参加し、生産プロセス全体の効率と品質を向上させます。
 

製造分野における焼成石油コークスの用途
焼成石油コークスは、カーボンフェルト、人造石、模様付きレンガなどの建築材料の製造、グラファイト電極、炭素材料、炭素繊維などの高エネルギー密度材料の製造など、製造分野で広く使用されています。その中でも、グラファイト電極は現代の電力およびエネルギー産業に欠かせない重要な材料です。焼成石油コークスの電気伝導性と高温安定性により、グラファイト電極の製造に最適な材料の1つとなっています。

化学産業における焼成石油コークスの用途
焼成石油コークスは化学工業で広く使用されており、光触媒、吸着剤、水処理、ガス分離、化学反応などの分野の触媒として使用できます。焼成石油コークスは、水素や天然ガスのエアレーターとしても使用でき、石油化学、化学繊維、触媒などの分野で使用されます。

石油コークスの揮発性物質を除去する
石油コークスの焼成プロセスでは、複雑な物理的および化学的変化が現れます。 200℃未満の場合、石油コークスは加熱され、水が出てきますが、これは主に物理的変化です。 揮発性物質を除去しながら、分解と重合が化学変化として起こります。 200〜300℃から、揮発性物質としても知られる可燃性ガスが燃え始めます。 温度が高くなるほど、揮発性物質の量が多くなります。 500〜700℃で除去量がピークに達します。 温度がさらに高くなると、除去量は急激に減少します。 1100を超えると、除去プロセスが停止し、揮発性物質は0.5％未満に減少します。

石油コークスの実密度の変化
石油コークスの実密度は、焼成工程を経て、1.161g/cm3から2.5～2.12g/cm3に上昇します。温度が変化すると、実密度もそれに応じて変化します。つまり、実密度は石油コークスの焼成方法と温度を直接反映します。揮発性物質が除去され、分解と重合が起こるため、構造が改造され、体積が小さくなり、実密度が高くなります。実密度は、コークスの緻密化と均一化を示すことができるため、焼成された石油コークスの品質と焼成工程を示すことができます。一般的に言えば、同じ温度では、実密度が高いほど、焼成された石油コークスは黒鉛化されやすくなります。

石油コークスの耐酸化性の変化
温度が上昇するにつれて、イムライトは徐々に除去され、化学活性は低下し、同時に、焼成過程で逃げた炭化水素は安定した化学特性を持つ輝く熱分解炭素膜を形成し、これにより、焼成石油コークスの耐酸化性が向上します。

石油コークスの体積変化
あらゆる種類の石油コークスは焼成後に収縮しますが、収縮の程度は異なります。揮発性物質が多く、蒸発量が多い石油コークスは、より小さな体積に収縮します。たとえば、収縮率は20％を超えることがあります。一般的に、物理化学的な変化は石油コークスの特性と焼成温度に依存します。焼成の最高温度は約1250℃で、石油コークスの炭素原子は2次元空間で整然と配置されています。

原料中の揮発性物質と水分を除去する
石油コークスには一定量の揮発性物質と3%-10%の水分が含まれています。揮発性物質と水分を燃焼させることで、固定炭素含有量が上がり、その後の粉砕、ふるい分け、粉砕などの工程がより良く行われ、製品の品質がより高くなります。

実密度と機械的強度を高める
石油コークスは焼成工程で揮発性物質が燃え尽きるため、体積が小さくなり、実密度、機械的強度、耐熱性が向上します。石油コークスを完全に焼成することで、炭素製品の品質を確保できます。

導電性を向上させる
石油コークスは焼成後、分子構造が変化し、電気抵抗率が低下して導電性が高まります。一般的に、焼成プロセスが優れているほど導電性も向上し、これは炭素製品にとって重要です。

耐酸化性を高める
焼成工程で温度が上昇すると熱分解と重合が始まり、水素、酸素、硫黄が燃え尽き、化学活性が低下し、物理化学的性質が安定して耐酸化性が向上します。

焼成石油コークスは、主に二酸化チタン (TiO2) 製造のための塩化物プロセスの塩素化段階で使用され、高温での還元剤およびエネルギー源として機能します。

石油コークスは鉱石と混合され、高温で塩素ガスと反応して、さまざまな不純物を含む粗 TiCl4 を生成します。このプロセスは、塩化物法による二酸化チタン製造の重要なステップであり、石油コークスはここで不可欠な役割を果たします。その強力な還元性により、鉱石中のチタンが効果的に塩化チタンに変換され、その後の酸化および精製プロセスの基礎が築かれます。

酸化段階では、塩素化セクションから得られた精製 TiCl4 を高温で酸素と反応させて二酸化チタンと塩素ガスを形成する必要があります。石油コークスはこの段階での化学反応に直接関与しませんが、初期の塩素化段階での役割は、酸化プロセス全体の効率と品質に大きな影響を与えます。

後処理段階では、生成された二酸化チタンの冷却、分離、脱塩素、表面処理が主な作業です。この段階では、石油コークスの直接的な役割は減少していますが、初期段階で石油コークスが提供する反応の基礎は、生産プロセス全体の円滑な進行にとって依然として重要です。

焼成石油コークスの独特な構造と特性により、二酸化チタン生産への応用範囲も広がります。例えば、焼成条件を調整することで、石油コークスの細孔構造と反応性を最適化し、二酸化チタンの生産効率と製品品質をさらに向上させることができます。さらに、焼成石油コークスは二酸化チタン生産プロセス中に導電性材料または伝熱材料として機能し、機器の寿命と安全性を高めます。

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