Ο πυρωμένος οπτάνθρακας και ο οπτάνθρακας είναι δύο πολύ σημαντικά υλικά άνθρακα στον βιομηχανικό και ενεργειακό τομέα. Παρόλο που και τα δύο περιέχουν τη λέξη «κοκ» και έχουν σχετική προέλευση, διαφέρουν σημαντικά ως προς τον ορισμό, τις ιδιότητες, τις διαδικασίες παραγωγής και τις χρήσεις.
1. Ορισμός και Προέλευση
Ασβεστωμένος οπτάνθρακας: Ο προκάτοχός του είναι ο οπτάνθρακας πετρελαίου, γνωστός και ως "ακατέργαστος κοκ".
Ο οπτάνθρακας πετρελαίου παράγεται με τη διάσπαση του βαρέος υπολείμματος λαδιού που παραμένει μετά την απόσταξη του αργού πετρελαίου για να διαχωριστούν τα ελαφρά συστατικά, σε μια μονάδα καθυστερημένης οπτανθρακοποίησης.
Ο ακατέργαστος κοκ περιέχει μεγάλη ποσότητα πτητικής ύλης (υγρασία και υδρογονάνθρακες) και έχει χαλαρή υφή, με αποτέλεσμα να μην μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα.
Θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες σε φούρνο φρύξης για την απομάκρυνση της πτητικής ύλης, προκαλώντας συρρίκνωση και συμπύκνωση της δομής του, λαμβάνοντας έτσι «πυρωμένο κοκ».
Ως εκ τούτου, ο πυρωμένος οπτάνθρακας είναι ουσιαστικά ένα εξαιρετικά καθαρισμένο και γραφιτοποιημένο υλικό άνθρακα.
Οπτάνθρακα: Λαμβάνεται με ξηρή απόσταξη (οπτάνθρακα) σε υψηλή-θερμοκρασία (οπτανθρακοποίηση) συγκεκριμένου άνθρακα οπτανθρακοποίησης (ή ανάμεικτου άνθρακα) σε φούρνο οπτάνθρακα υπό συνθήκες-ελεύθερες αέρα.
Η διαδικασία παραγωγής του είναι παρόμοια με την καύση του αρχαίου κάρβουνου, αλλά η κλίμακα και το τεχνολογικό επίπεδο είναι ασύγκριτα.
Ο οπτάνθρακας είναι ένα άμεσο προϊόν της οπτανθρακοποίησης.
Μια απλή αναλογία: εάν ο πυρωμένος οπτάνθρακας είναι «εξευγενισμένος και καθαρός άνθρακας», τότε το οπτάνθρακα είναι «η ουσία του άνθρακα, στη στερεά του μορφή».
2. Παραγωγική Διαδικασία
Ασβεστωμένος οπτάνθρακας: Πετρέλαιο → Καθυστερημένη οπτάνθρακα → Ακατέργαστος οπτάνθρακας (Οπτάνθρακα πετρελαίου) → Ασβεστοποίηση → Ασβεστωμένος οπτάνθρακας
Οπτάνθρακα: Οπτάνθρακα → Ανάμειξη άνθρακα → Οπτάνθρακα → Οπτάνθρακα
3. Φυσικές και Χημικές Ιδιότητες
Πυρωμένο κοκ:
Καλή ηλεκτρική αγωγιμότητα: Μετά από φρύξη σε υψηλή-θερμοκρασία, τα άτομα άνθρακα διατάσσονται πιο τακτικά, θέτοντας τα θεμέλια για την κατασκευή αγώγιμων υλικών όπως τα ηλεκτρόδια γραφίτη.
Υψηλή καθαρότητα: Εξαιρετικά υψηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα και χαμηλές ακαθαρσίες (περιεκτικότητα σε τέφρα).
Υψηλή πυκνότητα και υψηλή αντοχή: Η διαδικασία πύρωσης προκαλεί συρρίκνωση του όγκου, με αποτέλεσμα μια πυκνή και σκληρή δομή.
Χαμηλή πτητική ύλη: Ο σκοπός της πύρωσης είναι να αφαιρεθεί η πτητική ύλη, επομένως η περιεκτικότητά της είναι εξαιρετικά χαμηλή.
Κοκ:
Υψηλή μηχανική αντοχή: Ειδικά η θερμική του αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, ζωτικής σημασίας για την αντοχή σε τεράστια πίεση και τριβή σε υψικάμινους χωρίς να θρυμματίζεται.
Καλή χημική αντιδραστικότητα: Αντιδρά καλά με το οξυγόνο στο σιδηρομετάλλευμα, καθιστώντας το εξαιρετικό αναγωγικό παράγοντα.
Υψηλή περιεκτικότητα σε σταθερό άνθρακα: Χρησιμεύει ως κύρια πηγή θερμότητας για υψικάμινους.
4. Κύριες Χρήσεις
Πυρωμένο κοκ:
Βιομηχανία αλουμινίου (μεγαλύτερη χρήση): Περίπου το 65% του πυρωμένου οπτάνθρακα, αναμεμειγμένο με πίσσα λιθανθρακόπισσας, χρησιμοποιείται για την κατασκευή προψημένων ανοδίων για ηλεκτρολυτική παραγωγή αλουμινίου, ενεργώντας ως αγωγός και συμμετέχοντας σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις στο ηλεκτρολυτικό στοιχείο.
Βιομηχανία χάλυβα: Χρησιμοποιείται για την κατασκευή ηλεκτροδίων γραφίτη για χαλυβουργία σε ηλεκτρικό τόξο.
Ως ανυψωτικό άνθρακα: Χρησιμοποιείται για την αύξηση της περιεκτικότητας σε άνθρακα του τηγμένου χάλυβα κατά τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.
Παραγωγή προϊόντων άνθρακα: Όπως υλικά αρνητικών ηλεκτροδίων, ειδικός γραφίτης κ.λπ.
Κοκ:
Βιομηχανία χάλυβα (μεγαλύτερη χρήση): Περίπου το 90% του οπτάνθρακα χρησιμοποιείται στη σιδηροβιομηχανία υψικαμίνων ως καύσιμο (παρέχοντας θερμότητα), αναγωγικό μέσο (μείωση σιδηρομεταλλεύματος) και ως πλαίσιο της στήλης φόρτισης (διασφάλιση διαπερατότητας).
Αυτό είναι γνωστό ως "κοκ υψικαμίνου". Βιομηχανία χυτηρίου: Χρησιμοποιείται ως «κοκ χυτηρίου» για την τήξη μετάλλων.
Χημική βιομηχανία: Χρησιμοποιείται στην παραγωγή καρβιδίου του ασβεστίου, αερίου σύνθεσης κ.λπ.
Τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων: Χρησιμοποιείται ως καύσιμο και αναγωγικό μέσο.
Συνοπτικά, ο πυρωμένος οπτάνθρακας είναι ένα υλικό άνθρακα που εξυπηρετεί «ηλεκτρισμό», με την ισχύ του πυρήνα του να βρίσκεται στην ηλεκτρική του αγωγιμότητα και στις ιδιότητες καθαρού άνθρακα. Ενώ ο οπτάνθρακας είναι ένα υλικό άνθρακα που εξυπηρετεί τη «θερμότητα» και την «αντίδραση», η ισχύς του πυρήνα του έγκειται στις λειτουργίες του ως πηγή ενέργειας, ως αναγωγικός παράγοντας και ως φυσικό πλαίσιο.
Παίζουν αναντικατάστατους βασικούς ρόλους στους δύο κύριους τομείς της τήξης μη-σιδηρούχων μετάλλων και σιδηρούχων μετάλλων, αντίστοιχα.
