فحم الكوك البترولي منتج يُستخلص من تقطير النفط الخام، حيث يتم فصل الزيوت الخفيفة عن الثقيلة، ثم يُخضع الزيت الثقيل للتكسير الحراري. يتميز بشكله غير المنتظم، ويُعد الكربون عنصره الأساسي. يُمكن استخدام فحم الكوك البترولي كوقود بديل للنفط الثقيل، مما يُمثل مسارًا واعدًا لتطبيقات الطاقة الجديدة. كما يُستخدم في صناعة الجرافيت، والتعدين، والصناعات الكيميائية، وغيرها. في هذه المقالة، ستتعرف على أهم خصائصه. الطحن والتشكيل والتصنيف مراحل إنتاج فحم الكوك البترولي.
يُعدّ قطاع صناعة الإسمنت أكبر مستهلك لفحم الكوك البترولي في العالم، يليه استخدامه في إنتاج الأنودات المُسخّنة مسبقًا لصهر الألومنيوم أو أقطاب الجرافيت لصناعة الصلب بعد التكليس. ومع ازدهار قطاع البناء، تشهد صناعة فحم الكوك البترولي نموًا مطردًا، ما يبشر بمستقبل واعد.
تصنيف فحم الكوك البترولي
- كوكاكولا بالإبرة: يتميز ببنية تشبه الإبرة ونسيج ليفي مميز، ويستخدم بشكل أساسي في أقطاب الجرافيت عالية الطاقة في صناعة الصلب.
- سبونج كوك: يتميز بتفاعل كيميائي عالٍ ومحتوى منخفض من الشوائب، ويستخدم بشكل رئيسي في صناعة الألومنيوم وقطاع الكربون.
- شوت كوك (كوك كروي): كرات زيتية كروية الشكل بقطر يتراوح بين 0.6 و30 ملم، تُصنع عادةً من زيت متبقٍ غني بالكبريت والأسفلتين. ولا يمكن استخدامها إلا كوقود لتوليد الطاقة، وصناعة الإسمنت، والصناعات المماثلة.
- مشروب الكوك السائل: يتم إنتاجه من خلال عمليات التكويك المميع. جزيئاته دقيقة (قطرها 0.1-0.4 مم) ذات محتوى متطاير عالٍ ومعامل تمدد حراري مرتفع، مما يجعله غير مناسب للاستخدام المباشر في تحضير الأقطاب الكهربائية وصناعة الكربون.
عملية الإنتاج والمراحل الرئيسية
1. استلام وتخزين المواد الخام
تشمل المواد الخام والمساعدة بشكل رئيسي فحم الكوك البترولي، وفحم الكوك الإبري، والقطران، وغاز النيتروجين، وهيدروكسيد الصوديوم، وكربونات الصوديوم، وهيدروكسيد الكالسيوم. يُوفر العميل فحم الكوك البترولي، وفحم الكوك الإبري، والقطران. يُنتج غاز النيتروجين في الموقع، بينما يُشترى هيدروكسيد الصوديوم، وكربونات الصوديوم، وهيدروكسيد الكالسيوم محليًا. يُنقل فحم الكوك البترولي، وفحم الكوك الإبري، والقطران، المعبأة في أكياس سعة طن واحد، إلى مستودعات المواد الخام #5، و#4، و#7 على التوالي بواسطة الشاحنات، ويتم تفريغها باستخدام الرافعات الشوكية.
2. إزالة الحديد الأولية
يتم نقل فحم الكوك البترولي وفحم الكوك الإبري بواسطة رافعة شوكية من مستودعاتهما إلى قواديس التغذية في ورشة التجفيف. بعد تفريغهما، يتم وضعهما في القواديس وتغذيتهما على سيور ناقلة تؤدي إلى آلة التكسير والتجفيف الخشنة المتكاملة. فاصل يقوم الجهاز المثبت على الناقل بإزالة الشوائب المغناطيسية مثل البراغي وشظايا الصلب.
3. التكسير الخشن
بعد إزالة الحديد الأولي، تُنقل المواد إلى قسم التكسير الخشن في الآلة المتكاملة. هناك، تُكبس المواد إلى حجم جسيمات يتراوح بين 1 و2 ملم تقريبًا، ثم تُفرغ على ناقل يغذي قسم التجفيف.
4. إزالة الحديد الثانوية
يقوم فاصل مغناطيسي ثانٍ على الناقل بإزالة أي شوائب مغناطيسية متبقية من المواد المسحوقة بشكل خشن.
5. التجفيف
تُجفف المادة في قسم التجفيف بالآلة المتكاملة. ويتم توفير الحرارة بواسطة فرن هواء ساخن يعمل بالغاز الطبيعي المسال. يدخل الهواء الساخن وغازات الاحتراق إلى حجرة التجفيف عند درجة حرارة 200 درجة مئوية تقريبًا لمدة تتراوح بين 20 و30 دقيقة. ينخفض محتوى الرطوبة الأولي (فحم الكوك البترولي: 8.861 طن متري، فحم الكوك الإبري: 13.21 طن متري) إلى أقل من 51 طن متري (حوالي 3.71 طن متري و4.91 طن متري على التوالي). تُفرغ المادة المجففة عبر ناقل لولبي محكم الإغلاق في أكياس سعة طن واحد للتخزين المؤقت.
6. الطحن
يضمّ ورشة العمل #2 عشر آلات متكاملة لسحق وتشكيل وتصنيف فحم الكوك الإبري. بينما تضمّ ورشة العمل #6 ست عشرة آلة مماثلة لفحم الكوك البترولي. تُنقل المواد المجففة بواسطة رافعة شوكية، وتُرفع إلى قواديس تغذية الآلات، ثم تُفكّ تغليفها وتُغذّى إلى قسم السحق. تُطحن الجزيئات إلى حجم يتراوح بين 0.1 و0.15 ملم تقريبًا، ثم تُنقل عبر خط أنابيب مغلق تحت ضغط تفريغ إلى قسم التشكيل.
7. التشكيل
في قسم التشكيل، تخضع المواد لعملية التكوير لتشكيل أشكال بيضاوية. ويتحقق ذلك من خلال الاصطدام بين وسائط الطحن والطحن بين هذه الوسائط وجدار الحجرة. ثم تُنقل المادة المشكلة تحت فراغ إلى قسم التصنيف.
8. التصنيف (الأولي)
يتكون قسم التصنيف من فاصل إعصاري ومرشح أكياس. تدخل المواد إلى هذا القسم أولاً إلى الفاصل الإعصاري. تترسب الجسيمات الأكبر من 0.1 مم بفعل الجاذبية، وتُجمع دوريًا، وتُعبأ في أكياس كمخلفات، ثم تُعاد إلى العميل. أما الجسيمات الأصغر من 0.1 مم فتمر إلى مرشح الأكياس، حيث تُجمع وتُعبأ في أكياس كمنتج نصف مصنّع، ثم تُنقل بواسطة رافعة شوكية: جزء منها إلى ورشة العمل #6 للتغليف والتحبيب، وجزء آخر إلى الخلاطات. يُصرّف العادم المحمّل بالغبار عبر المداخن.
9. التغليف والتحبيب
بناءً على احتياجات العميل، يتم استخدام 10 مفاعلات رأسية ومفاعل أفقي واحد. تقوم المفاعلات الرأسية العشرة بتغليف/تحبيب فحم الكوك البترولي بالقطران، مما ينتج عنه جودة مستقرة نسبيًا. أما المفاعل الأفقي فيعالج فحم الكوك الإبري بالقطران، وتظهر جودة المنتج تقلبات أكبر نسبيًا.
- المفاعل العمودي: وعاء أسطواني رأسي، كثيف الاستهلاك للطاقة ولكنه موفر للمساحة، مناسب للإنتاج الدفعي المستقر واسع النطاق. يتضمن مكونات مثل جسم الغلاية، وغلاف التبريد، ونظام التسخين، والمحرك، والمحرك الكهربائي، والحلقات المانعة للتسرب. تبلغ سعة كل دفعة 18.576 طنًا على مدار 4 ساعات.
عملية: يُشغّل المحركُ المُحَرِّك. يُغذّى المفاعل بخليط من فحم الكوك البترولي شبه المُصنَّع والقطران (بنسبة 26.191:1) تحت فراغ. ويتم التسخين الكهربائي وفق منحنى حراري دقيق (350-670 درجة مئوية). يُضخ النيتروجين لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات لمنع الأكسدة. يُغلِّف القطران المنصهر جزيئات فحم الكوك (بسماكة 0.011 مم تقريبًا) مع التحريك المستمر لتكوين الحبيبات. - المفاعل الأفقي: أسطوانة موضوعة أفقياً، أقل استهلاكاً للطاقة، مناسبة للعمليات المستمرة أو ذات درجات الحرارة المنخفضة والضغط العالي، ومقاومة للانفجار. تبلغ طاقتها الإنتاجية 4.649 طن/ساعة لكل دفعة (4 ساعات).
عملية: على غرار المفاعل العمودي، يُغذّى المفاعل بفحم الكوك الإبري شبه المصنّع والقطران (بنسبة 26.224:1). ويتم التسخين الكهربائي وفقًا لنفس منحنى درجة الحرارة. ويُضخّ النيتروجين. ويبلغ سمك طبقة القطران حوالي 0.01 مم.
10. التبريد
تُضبط سرعة المحرك على 15 دورة في الدقيقة. يُمرر ماء التبريد عبر أغلفة المفاعل لمدة ساعة، مما يُبرد المادة إلى أقل من 50 درجة مئوية. يُفتح قاع المفاعل، وتُفرغ المادة عبر ناقل لولبي في أكياس. بعد إحكام إغلاق الأكياس، تُنقل بواسطة رافعة شوكية إلى عملية التشكيل الثانوية. تُؤخذ عينة وزنها 100 كيلوغرام من كل دفعة لإجراء الاختبارات.
11. التشكيل الثانوي
تضم ورشة العمل #6 ثلاث آلات متكاملة للتشكيل والتصنيف الثانوي. تعالج الآلتان #1 و#2 فحم الكوك البترولي، بينما تعالج الآلة #3 فحم الكوك الإبري. تُنقل المواد المبردة وتُرفع وتُغذى إلى قسم التشكيل الثانوي لعملية تكوير أخرى، على غرار الخطوة 7.
12. التصنيف الثانوي
على غرار التصنيف الأولي، يستخدم هذا القسم فاصلًا إعصاريًا ومرشحًا كيسيًا. تُجمع الجسيمات الأكبر من 0.13 مم كمخلفات ثانوية وتُعاد إلى العميل. أما الجسيمات الأصغر من 0.13 مم فتُجمع كمنتج نصف مصنّع وتُرسل إلى الخلاطات. تُعالج الغازات الخارجة وتُصرّف.
13. الخلط
تُنقل دفعات مختلفة من مواد الأنود شبه المصنعة (فحم الكوك البترولي وفحم الكوك الإبري) المصنفة حسب المرحلة الأولية/الثانوية إلى الخلاطات. تُرفع هذه المواد وتُدخل إلى الخلاط، ثم تُخلط لضمان توزيع متجانس لحجم الجسيمات. بعد ذلك، تُفرغ المادة المخلوطة في أكياس.
14. الوزن والتعبئة والشحن
يتم وزن المنتجات شبه المصنعة يدويًا وتعبئتها في أكياس وزنها 600 كجم، وتخزينها مؤقتًا في مستودع المنتجات النهائية #3، ثم يتم شحنها لاحقًا إلى العميل.
15. اختبار الأداء
- اختبار المنتجات شبه المصنعة: تشمل الاختبارات المعملية قياس الكثافة بعد الضغط، وحجم الجسيمات (عن طريق التحليل البصري الحقيقي)، وخصائص المسحوق. يتم رفض ما يقارب 20% من المنتج نصف المصنّع المختبر وإعادته إلى العميل.
- اختبار المنتج النهائي: تشمل الاختبارات المعملية قياس الكثافة بعد الضغط، وحجم الجسيمات، وخصائص المسحوق، وتحليل مالفيرن، والمساحة السطحية النوعية، ومؤشر قابلية الطحن، ومؤشر التكتل. يتم رفض ما يقارب 20% من المنتج النهائي المختبر وإعادته إلى العميل.
استنادًا إلى حسابات موازنة المواد، فإن إنتاجية المنتج للمشروع الموسع تبلغ 62.9% (50,000 / 79,496.958).
مسحوق ملحمي
خلال هذه العملية المفصلة، وخاصة في الجوانب الحاسمة الطحن (6)، التشكيل (7)، التصنيف الأولي (8)، التشكيل الثانوي (11)، والتصنيف الثانوي (12) المراحل، وكفاءة ودقة معدات التصنيف تعتبر هذه العوامل بالغة الأهمية لتحقيق توزيع متسق لحجم الجسيمات، والتكوير المطلوب، وإنتاجية عالية للمنتج النهائي.
في مسحوق ملحمينحن متخصصون في التقنيات المتقدمة المصنفات وأنظمة الطحن والتصنيف المتكاملة صُممت تقنيتنا خصيصاً للتطبيقات الصعبة مثل إنتاج مواد الأنود. وهي تضمن ما يلي:
- نقاط القطع الدقيقة: تحقيق تصنيف دقيق وواضح عند الأحجام المستهدفة مثل 0.1 مم، 0.13 مم، وما إلى ذلك، مما يزيد من إنتاجية المواد المطابقة للمواصفات.
- كفاءة عالية: تحسين كفاءة العملية بشكل عام من خلال الفصل الفعال للمنتج الدقيق عن المخلفات.
- جودة ثابتة: يُعد توفير توزيع موحد لحجم الجسيمات أمرًا بالغ الأهمية لتوحيد الطلاء في المراحل اللاحقة وأداء البطارية النهائي.
- تصميم متين: صُممت للتعامل مع مواد مثل البترول وفحم الكوك الإبري بشكل موثوق في بيئات الإنتاج المستمر.
سواء كنت تتطلع إلى ترقية خطوات التصنيف الحالية أو تصميم خط إنتاج جديد، تصنيفات إبيك باودر يمكن أن يكون ذلك مفتاحًا لتحسين جودة منتجك، وزيادة الإنتاج، وتعزيز الربحية.
اتصل بشركة Epic Powder اليوم لمناقشة كيف يمكن لحلول التصنيف الخاصة بنا أن تفيد عملية إنتاج مواد الأنود الخاصة بك.
شكراً لقراءتكم. أتمنى أن يكون مقالي مفيداً. يُرجى ترك تعليق أدناه. كما يمكنكم التواصل مع زيلدا، ممثلة خدمة عملاء EPIC Powder عبر الإنترنت، لأي استفسارات أخرى.
— نشر بواسطة إميلي تشين, مهندس أول
