Petroleumkoks: Partiell grafitisering under kalcinering
Petroleumkoks omorganiseras delvis vid höga temperaturer, men fullständig grafitisering kräver ännu högre värme. Kalcinering förbättrar dess egenskaper avsevärt.
Kalcineringen av petroleumkoks vid temperaturer mellan 1200 och 1350 grader Celsius leder till en betydande strukturell ordning, men inte en fullständig grafitomvandling. Materialet når en förstadie till partiell grafitisering, vilket förbättrar dess egenskaper för framtida industriella tillämpningar.
På mikronivå skiftar kolatomskristalliterna i petroleumkoks från oordnade till mer ordnade arrangemang under hög temperatur. Röntgenanalys visar att det interlamellära avståndet krymper och kristallitdimensionerna ökar, vilket indikerar en strävan mot en grafitstruktur.
Äkta grafitisering, där kolagren fullständigt ordnas till en tredimensionell grafittkristallstruktur, kräver temperaturer över 2500 grader Celsius. Vid kalcineringstemperaturer uppnås endast cirka 60-70% av ordningsprocessen, med en betydande mängd turbostrukturer kvar. Produkten kallas därför "kalcinerad koks", inte grafit.
Denna ofullständiga grafitisering ger emellertid den kalcinerade koksen dess högre bulkdensitet, lägre porositet, förbättrade elektriska ledningsförmåga och högre motståndskraft mot termisk chock. Dessa egenskaper är det primära värdet av kalcineringen. För att uppnå egentlig grafitisering krävs ytterligare en separat process vid mycket högre temperaturer.