Полуграфитированный нефтяной кокс

Когда говорят про полуграфитированный нефтяной кокс, часто путают его с обычным прокаленным – а ведь разница в структуре и степени упорядоченности углеродных слоев принципиальна для электросталеплавильных процессов. У нас в ООО Хэнань Минжунь Новый Материал с этим сталкивались не раз: клиенты просили ?кокс пографиченнее?, но не всегда понимали, что даже при контролируемых параметрах прокалки при 2300–2500 °C флуктуации в сырье дают разброс по зольности и электропроводности.

Технологические нюансы производства

На нашем производстве в Сичуани изначально ориентировались на прокаленный нефтяной кокс для алюминиевой промышленности, но с 2025 года начали эксперименты с полуграфитированным нефтяным коксом – в основном под запросы производителей электродов для дуговых печей. Проблема была в том, что при графитации в печах сопротивления локальные перегревы выше 2800 °C вели к образованию зон с полной графитизацией, что для ?полуграфа? недопустимо. Пришлось перестраивать систему отжига – снизили скорость нагрева в зоне 1800–2200 °C, но тогда выросла длительность цикла.

Один из случаев: в партии для китайского завода Shandong Weiqiao получили зольность 0,45% вместо плановых 0,35% – виной оказались примеси в сырье из Индонезии. Пришлось донастраивать промывку кокса перед загрузкой в печь, и тут выяснилось, что даже небольшие колебания влажности зеленого кокса влияют на пористость после прокалки. Мелочь, а сбой по удельному сопротивлению на 15%.

Сейчас для контроля используем не только рентгенофазовый анализ, но и замеры термо-ЭДС – если показатель ниже 4 мкВ/°C, значит, структура ближе к графитированной, и такой материал уже не подходит под требования ГОСТ 22898–78 на полуграфитированные марки. Кстати, у нас на сайте hnmrxcl.ru есть технические спецификации, но там данные обновляются реже, чем в рабочих протоколах.

Влияние сырья на стабильность параметров

Работали с коксом из Венесуэлы и Саудовской Аравии – разница в содержании серы и летучих оказалась критичной. Венесуэльское сырье давало неравномерную усадку при графитации, и в итоге электроды трескались при термоударе в печах. Пришлось отказаться от него в пользу саудовского, хотя логистика вышла дороже.

Заметил, что многие производители не учитывают содержание ванадия – у нас при превышении 200 ppm резко падала стойкость электродов в расплавах с высоким содержанием легирующих добавок. Как-то раз для завода в Липецке отгрузили партию с ванадием 180 ppm, и клиент жаловался на ускоренный износ ванны при выплавке нержавейки. Пришлось признать брак и пересмотреть поставщиков сырья.

Сейчас в ООО Хэнань Минжунь Новый Материал внедрили многостадийную очистку зеленого кокса – снизили среднее содержание серы до 1,8%, но идеала пока нет. На совещаниях часто спорят, стоит ли увеличивать инвестиции в десульфурацию, если основные потребители – металлурги – все равно используют материал в смесях с более дешевым коксом.

Практика применения и типичные ошибки клиентов

Часто сталкиваюсь с тем, что технологи на заводах пытаются экономить, замешивая полуграфитированный нефтяной кокс с каменноугольным пеком низкой степени очистки. В итоге – вспенивание при спекании и брак анодов. Объясняю, что наш материал требует связующих с коксуемостью не ниже 60%, но не все прислушиваются.

Один из примеров: уральский комбинат купил у нас партию кокса с удельным сопротивлением 550 мкОм·м, но при формовании электродов добавили много смолы – получили раковины и отслоения. Их технолог потом звонил, спрашивал, не могли ли мы подсунуть некондицию. Разбирались месяц – оказалось, виновата их же рецептура.

Для литий-ионных аккумуляторов ситуация сложнее – там нужна не просто низкая зольность, а строго контролируемая морфология частиц. Наши эксперименты с измельчением в струйных мельницах показали, что при скорости потока выше 120 м/с частицы получаются с острыми гранями, что ухудшает плотность прессования анодов. Пришлось закупать немецкие классификаторы, но это удорожило процесс.

Перспективы и текущие ограничения

Сейчас в Китае растет спрос на полуграфитированный нефтяной кокс для индукционных печей – там важна стабильность температуры плавления электродов. Но наши мощности в Сичуани пока не позволяют выпускать более 12 тыс. тонн в год без потери качества. Планируем расширение, но упираемся в проблему с энергоснабжением – графитационные печи потребляют до 40 МВт·ч на тонну продукции.

Интересно, что в Европе ужесточают требования к выбросам при производстве кокса – наш технологический цикл соответствует нормам, но для экспорта в ЕС пришлось сертифицировать процесс по ISO 14001. Это заняло почти год, и пока мы потеряли часть рынка Восточной Европы.

В ООО Хэнань Минжунь Новый Материал сейчас тестируют новую систему рекуперации тепла от печей – если удастся снизить энергопотребление на 15–20%, сможем конкурировать с индийскими производителями. Но пока сырьевая база у них лучше – доступ к нефтяным остаткам с низким содержанием серы.

Выводы для практиков

Если берете полуграфитированный нефтяной кокс, всегда запрашивайте протоколы по гранулометрии и микроструктуре – сертификаты часто усредняют данные. Мы, например, в ООО Хэнань Минжунь Новый Материал теперь прикладываем к каждой партии снимки СЭМ, чтобы клиенты видели распределение пор.

Не экономьте на подготовке шихты – даже 2% примеси низкозольного кокса другого типа могут нарушить кинетику графитации. Проверяли на экспериментальных печах: при добавлении 5% игольчатого кокса удельное сопротивление готового продукта скакало на 25%.

И последнее – не гонитесь за дешевыми аналогами. Полуграфитированный кокс из вторичного сырья может иметь скрытые дефекты кристаллической решетки, которые проявятся только через 2–3 месяца эксплуатации электродов. Лучше переплатить за стабильность, чем останавливать плавильный цех.