Нефтяной кокс представляет собой высококонцентрированный углеродный материал, который образуется в результате термического крекинга (коксования) тяжёлых нефтяных остатков. В ходе этого процесса происходит уплотнение и термическое разложение сложных высокомолекулярных соединений, таких как асфальтены и смолы.
Характеристики и состав
По своему химическому составу нефтяной кокс преимущественно состоит из углерода (90–97%), а также содержит водород (2–7%) и серу (0,2–1,5%). Качественный кокс отличается низким содержанием летучих веществ (4–7%) и малой зольностью (0,15–0,6%). Его плотность после прокаливания при высокой температуре составляет 2040–2130 кг/м³. Стандарты качества также регламентируют содержание мелких фракций и влаги.
Ключевые области применения
Нефтяной кокс является стратегически важным материалом для многих отраслей промышленности. Его основное применение связано с производством электродов:
- Металлургия: используется для создания анодных масс в алюминиевой промышленности (на производство 1 тонны алюминия требуется 0,5–0,6 тонны кокса), а также электродов для выплавки легированных сталей, ферросплавов, магния и кремния.
- Специализированные отрасли: находит применение в авиационно-космической и ядерной технике, при производстве абразивных материалов, огнеупоров и современных композитных углеграфитовых материалов.
Технология производства
Наиболее распространённым методом получения является процесс замедленного коксования. Он заключается в термическом крекинге сырья, нагретого до 480–515 °C, в трубчатой печи с последующей длительной выдержкой (15–30 часов) продуктов реакции в специальных камерах. Созревший твёрдый кокс затем удаляется с помощью гидравлических резаков высокого давления.
Облагорожение кокса
Для получения высококачественного электродного кокса сырой продукт проходит несколько этапов термообработки:
- Карбонизация (500–1000 °C) – начальное упрочнение структуры.
- Прокаливание (1100–1500 °C) – удаление летучих веществ и повышение плотности.
- Графитизация (2200–2800 °C) – окончательное упорядочение кристаллической структуры и очистка от примесей (серы и др.).
Мировые объёмы производства
Совокупные мировые мощности по производству нефтяного кокса оцениваются примерно в 56 миллионов тонн в год. Географически производство сконцентрировано: на Северную Америку приходится около 37 млн т/год, а на Россию и страны СНГ – примерно 3 млн т/год.