Différences essentielles entre le coke de pétrole graphitisé et le coke de pétrole ordinaire

1. Structure de l'arrangement atomique : un changement qualitatif du désordre à l'ordre

• Coke de pétrole ordinaire : les atomes de carbone sont disposés de manière désordonnée ou à courte portée, à l’instar du carbone amorphe. Il présente de nombreux défauts cristallins qui limitent sa conductivité électrique et thermique, ainsi que sa stabilité chimique.
• Coke de pétrole graphitisé : Après un traitement de graphitisation à haute température (environ 3 000 °C), les atomes de carbone se réorganisent en une structure de graphite hexagonale lamellaire. Cette structure se caractérise par une grande intégrité du réseau cristallin, de faibles forces intercouches et une faible résistance à la migration des électrons. Cette transformation structurale lui confère des propriétés typiques du graphite, telles qu’une conductivité électrique et thermique élevée, ainsi qu’une excellente stabilité chimique.

2. Différences de performance : la structure détermine la fonction

Conductivité électrique et thermique

• Coke de pétrole graphitisé : Sa résistivité est nettement inférieure à celle du coke de pétrole ordinaire (pouvant atteindre moins de 0,001 Ω·m) et sa conductivité thermique est plusieurs fois supérieure. Il convient aux applications exigeant une conductivité électrique et thermique rigoureuse (par exemple, matériaux d’anode pour batteries lithium-ion, électrodes en graphite haute puissance).
• Coke de pétrole ordinaire : En raison de défauts structurels, il présente une faible conductivité électrique et est principalement utilisé dans des domaines aux exigences de performance faibles (par exemple, carburant, matériaux carbonés ordinaires).

Stabilité chimique

• Coke de pétrole graphitisé : sa structure lamellaire renforce sa résistance à la corrosion chimique par les acides, les alcalis, etc. Il n’est pas sujet à l’oxydation et à la détérioration à haute température, ce qui lui confère une durée de vie plus longue.
• Coke de pétrole ordinaire : Il est sujet à des dommages structurels dans les environnements à haute température ou corrosifs, ce qui entraîne une dégradation rapide de ses performances.

teneur en impuretés

• Coke de pétrole graphitisé : Le procédé de graphitisation permet de réduire davantage la teneur en impuretés telles que le soufre et l’azote (la teneur en soufre peut être réduite à moins de 0,1 %), minimisant ainsi la pollution et les effets indésirables lors du processus de fusion (par exemple, les pores et les fissures dans les pièces moulées).
• Coke de pétrole ordinaire : Il a une teneur en impuretés relativement élevée et nécessite un prétraitement (par exemple, une calcination) pour répondre aux besoins de certaines applications industrielles.

3. Domaines d'application : Les différences de performance entraînent une différenciation de la demande

Coke de pétrole graphitisé

• Métallurgie de pointe : En tant qu’agent de cémentation, il peut augmenter efficacement la teneur en carbone du fer en fusion et améliorer les propriétés de l’acier (par exemple, la résistance, la ténacité), tout en réduisant l’introduction d’éléments nocifs tels que le soufre et l’azote.
• Matériaux pour nouvelles énergies : Ce matériau est une matière première essentielle pour les anodes des batteries lithium-ion. Sa conductivité électrique élevée et sa structure lamellaire contribuent à améliorer l’efficacité de charge-décharge et la durée de vie des batteries.
• Produits spéciaux en carbone : utilisés dans la production de grands blocs de cathodes, d’électrodes graphitisées, etc., grâce à leur grande pureté, leur haute cristallinité et leur résistance aux hautes températures.

Coke de pétrole ordinaire

• Domaine des combustibles : Le coke à haute teneur en soufre est souvent utilisé comme combustible bon marché dans les cimenteries, les verreries, les centrales électriques, etc.
• Matériaux carbonés de base : Le coke à faible teneur en soufre, après calcination, peut être utilisé dans la production d’anodes pour l’électrolyse de l’aluminium, d’électrodes en graphite ordinaire, etc., mais ses performances sont inférieures à celles des produits graphitisés.

4. Processus de production : un compromis entre température et coût

• Coke de pétrole ordinaire : produit par cokéfaction différée ou par cokéfaction en lit fluidisé, à un coût relativement faible. Il nécessite toutefois une calcination supplémentaire (à environ 1 300 °C) pour éliminer les composés volatils et l’humidité, ce qui augmente sa teneur en carbone fixe.
• Coke de pétrole graphitisé : Fabriqué à partir de coke de pétrole ordinaire, il nécessite un traitement de graphitisation supplémentaire à haute température, aux alentours de 3 000 °C. Ce procédé augmente considérablement la consommation d’énergie et les coûts d’équipement, mais le produit obtenu présente une valeur ajoutée supérieure.

Conclusion : Différences essentielles et logique de sélection