گرافیت پر سولفور و کاربرد آن
مقدمه
یکی از مهمترین و مشهورترین آلوترپ‌های (دگرشکلی) کربن، گرافیت است، که از شش کربن با ساختار شش ضلعی منظم تشکیل می‌شود. گرافیت ظاهری لایه لایه دارد و می‌توان گفت ماده‌ای تقریبا نرم است. با وجود نرمی گرافیت به عنوان یک ماده مستقل، در صنعت فولاد با اضافه کردن این ماده، می‌توان میزان سختی فولاد را افزایش داد. بعلاوه از گرافیت برای تولید الکترودهای صنعتی متالورژی با پرس پترولیوم کک و همچنین احیا کردن فولاد و اکسیدهای فلزات با استفاده از اکسیداسیون کربن به اشکال کک متالورژی، ذغال حرارتی و کک استفاده می‌شود. گرافیت در دو دسته تولید و عرضه می‌شود: پر سولفور و کم سولفور.
گرافیت پر سولفور
گرافیت پر سولفور ( RPC-Row Petroleum Coke ) یک ماده کربن‌دار و جامد می‌باشد که از کلسینه کردن (تکلیس) مواد خام نفتی تولید می‌شود. کلسینه کردن در کوره‌های دوار انجام می‌شود و برای از بین بردن رطوبت و مواد فرار، افزایش چگالی کک، افزایش خواص و مقاومت فیزیکی و نیز افزایش رسانایی جریان الکتریسیته الزامی است. دمای کوره در بازه‌ی 1200 تا 1350 درجه سانتیگراد تنظیم می‌شود و در پایان این فرآیند ماده‌ای سیاه رنگ، سخت و بسیار چگال با مقدار کمی از هیدروژن و قدرت رسانایی زیاد به نام گرافیت پرسولفور تولید می‌شود. ظاهر این محصول، گرانوله و متخلخل و با رنگ سیاه یا خاکستری مات است. این نوع گرافیت، از نوع گرافیت مصنوعی است و به منظور کربن دهی آن را به ذوب اضافه می‌کنند.
این ماده برای ساختن قطعات چدنی و شمش چدن خاکستری، تولید سرباره در کوره‌های قوس الکتریک و در صنایع آلومینیم‌سازی، آندسازی (در تولید آندهای گدازگرهای آلومینیومی) و صنایع نسوز کاربرد دارد. عامل موثر در قیمت گذاری نهایی گرافیت پر سولفور، کیفیت آن است. محصول نهایی براساس پارامترهای دانه‌بندی، میزان کربن، خاکستر، سولفور و رطوبت آنالیز می‌شود و بسته به این پارامترها، کاربرد و قیمت آن تغییر می‌کند. قیمت این نوع گرافیت اخیرا افزایش زیادی داشته که موجب کاهش تقاضا و خرید آن شده است. کشورهای چین و روسیه از مهمترین تولیدکنندگان و تامین‌کنندگان گرافیت پر سولفور هستند.
لازم به ذکر است که چگالی حقیقی گرافیت پر سولفور براساس وزن حجمی مطابق استاندارد ISO8004 مقدار ۱/۹۸ کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب است. آنالیز این نوع گرافیت در جدول زیر نشان داده شده است.
|
Size (mm) |
%S |
VM |
%Ash |
%C |
|
1-3 or 1-5 or 1-3 |
Max0.5 |
Max0.5 |
Max0.5 |
Mine98.5 |
تفاوت گرافیت پر سولفور و کک متالوژی
گرافیت پرسولفور ارزش حرارتی بالاتری نسبت به کک متالورژیکی دارد. میزان خاکستر آن کمتر و درنتیجه میزان جذب کربن در آن زیادتر است.
کاربردهای گرافیت پر سولفور
با افزودن این ماده به کوره‌ها قوس الکتریکی و کوره‌های القایی کربن را به چدن تبدیل می‌کنند.
در تولید سیلیکون کاربیدی نقش دارد .
برای حفاظت کاندیک کاربرد دارد.
درصنایع شیمیایی بعنوان پایه کابرد دارد.
در تولید قطعات صنعتی استفاده می‌شود.
فرآیند تولید گرافیت پرسولفور
درکوره های دوار در دمای 1200 الی 1350 درجه سانتیگراد درداخل کوره گرین کک یا کک خام نفتی ساخته می‌شود. دمای بالا باعث از بین رفتن رطوبت اضافی شده و هیدروکربن‌های باقیمانده استخراج می‌شوند. در نتیجه این فرایند محصول نهایی چگال‌تر و کریستاله‌تر می‌شود. پس از انجام این فرایند دمای کوره را به طور تقریبی 1100 درجه کاهش داده و در نهایت گرافیت پر سولفور تولید می‌کنند. در نهایت این محصول را برای انبار کردن و ذخیره سازی، بوسیله‌ی تجهیزات و ماشین آلات مخصوص به سیلوها و انبارها حمل می‌کنند. اگر گرافیت پر سولفور به قصد صادرات تولید شده باشد، آن را داخل محفظه‌ها و مخزن‌های کشتی‌ها و کامیون‌ها بار می‌زنند و به مقصد مورد نظر ارسال می‌کنند.
در کوره‌های تولید کننده گرافیت پر سولفور از فناوری جدیدی به نام شفت عمودی بهره گرفته می‌شود. این فناوری در ایران نیز موجود است. سوخت اولیه‌ی این کوره‌ها از مواد نفتی یا گازهای طبیعی تامین می‌شود ولی حرارت جاری در کوره از احتراق هیدروکربن‌های داخل آن تامین می‌شود.
