Petroleumkoks: Teilweise Graphitbildung im Kalzinierungsprozess
Petroleumkoks erfährt bei der Kalzinierung eine gewisse strukturelle Ordnung, aber echte Graphitbildung erfordert deutlich höhere Temperaturen. Der Prozess verbessert die Schlüsseleigenschaften.
Das Kalzinieren von Petrolkoks bei Temperaturen zwischen 1200 und 1350 °C führt zu einer signifikanten strukturellen Ordnung, jedoch nicht zu einer vollständigen Graphitbildung. Das Material bewegt sich in ein Vorstadium der Graphitbildung, was seine Eigenschaften für industrielle Anwendungen verbessert.
Auf mikroskopischer Ebene verschieben sich die Kohlenstoffatomschichten im Petrolkoks bei hohen Temperaturen von ungeordneten zu geordneteren Anordnungen. Die Röntgenbeugungsanalyse zeigt eine Verringerung des interlamellaren Abstands und eine Zunahme der Kristallitdimensionen, was auf eine Annäherung an eine graphitähnliche Struktur hindeutet.
Echte Graphitbildung, bei der sich die Kohlenstoffschichten vollständig in eine dreidimensionale, geordnete Graphitkristallstruktur umordnen, erfordert Temperaturen über 2500 °C. Bei Kalzinierungstemperaturen wird nur etwa 60–70 % dieses Ordnungsprozesses erreicht, wobei ein erheblicher Anteil turbostratischer Struktur verbleibt. Folglich wird das Produkt als „kalzinierter Koks“ und nicht als Graphit bezeichnet.
Diese unvollständige Graphitbildung verleiht dem kalzinierten Koks jedoch genau seine höhere Schüttdichte, geringere Porosität, verbesserte elektrische Leitfähigkeit und erhöhte Beständigkeit gegen Wärmeschock. Diese verfeinerten Eigenschaften sind der Kernwert des Kalzinierungsprozesses. Die Erzielung echter Graphitbildung erfordert einen separaten Behandlungsschritt bei wesentlich höheren Temperaturen.