Petroleum Coke: Osittainen grafitisaatio kalsinointiprosessissa
Petroleum coke uudelleenjärjestyy osittain korkeissa lämpötiloissa, mutta täydellinen grafitisaatio vaatii korkeampia lämpötiloja. Kalsinointi parantaa ominaisuuksia merkittävästi.
Noin 1200–1350 celsiusasteen lämpötilassa tapahtuva petrolikoksinkalsinointi saa aikaan merkittävää rakenteellista järjestymistä, mutta ei täydellistä grafiittimuunnosta. Materiaali saavuttaa vain osittaisen grafitisaation esiasteen, mikä parantaa sen ominaisuuksia merkittävästi tulevia teollisia sovelluksia varten.
Mikrotasolla hiiliatomikerrokset petrolikoksissa siirtyvät korkeassa lämpötilassa epäjärjestyneestä järjestäytyneempään tilaan. Röntgendiffraktioanalyysi osoittaa kerrosten välisen etäisyyden kutistuvan ja kiteiden mittojen kasvavan. Tämä tarkoittaa, että hiiliverkon tasot laajenevat ja kerrokset lähenevät toisiaan, mikä on polku kohti grafiittia.
Täydellinen grafitisaatio, jossa hiilikerrokset järjestäytyvät kolmiulotteiseksi grafiittikiderakenteeksi, vaatii yli 2500 celsiusasteen lämpötiloja. Kalsinointilämpötiloissa petrolikoksista saavutetaan vain noin 60–70 % järjestyneisyyttä, ja merkittävä määrä turbollista rakennetta jää jäljelle. Näin ollen tuote on "kalsinoitua koksi", ei grafiitti.
Epätäydellinen grafitisaatio on kuitenkin juuri se tekijä, joka antaa kalsinoidulle koksin suuremman irtotiheyden, pienemmän huokoisuuden, paremman sähkönjohtavuuden ja kestävyyden lämpöshokkia vastaan. Nämä ominaisuudet ovat kalsinointiprosessin keskeinen arvo. Todellisen grafitisaation saavuttamiseksi tarvitaan erillinen, korkeampi lämpötilakäsittely.