Znacząca ilość procesów produkcyjnych nowoczesnych materiałów węglowych zawiera etap homogenizacji surowców występujących w różnych fazach: stałej (sucha nadawa koksowa) oraz ciekłej (spoiwa i syciwa pakowe).

Właściwa homogenizacja powstającej masy związana jest z parametrami technicznymi procesu, z właściwościami reologicznymi i fizykochemicznymi fazy ciekłej, a także ze zjawiskami zachodzącymi na granicy faz takimi jak zwilżanie i nasycanie. Znajomość charakterystyki reologiczno – zwilżalnościowej fazy ciekłej służy sterowaniu parametrami procesu mieszania i optymalizacji jakości wyrobu finalnego. Szczególnego znaczenia nabiera ona dla produkcji materiałów węglowo-grafitowych, dla których proces produkcyjny wraz z wypalaniem i grafityzacją trwa około 30 dni.

Sekwencja obrazów źródłowych, przedstawiających zmiany kształtu kropli paku węglowego.

Sekwencja obrazów źródłowych, przedstawiających zmiany kształtu kropli paku węglowego.

W Instytucie od wielu lat prowadzone są badania spoiw i syciw do produkcji materiałów weglowo-grafitowych takich jak: smoły preparowane i paki węglowe. Źródłem paku węglowego jest proces koksowania węgla. Koksowniczy pak węglowy otrzymywany jest z wydajnością rzędu 50-60% jako pozostałość po oddestylowaniu frakcji olejowych smoły. Jest on masowo najważniejszym produktem destylacji smoły, a jego zagospodarowanie polega na wykorzystaniu w procesach wytwarzania uszlachetnionych materiałów węglowych. Z chemicznego punktu widzenia pak węglowy jest mieszaniną wielopierścieniowych związków aromatycznych, wysokocząsteczkowych żywic oraz związków heterocyklicznych: tlenowych, azotowych i siarkowych. Skład i właściwości paków węglowych są wypadkową szeregu czynników wynikających ze sposobu ich otrzymywania takich jak: skład mieszanki węglowej, sposób przygotowania wsadu do koksowania, system koksowania i jego parametry, sposób kondensacji smoły, przygotowanie smoły do destylacji, system destylacji i jej parametry, modyfikacja paku po destylacji. Właściwości paku węglowego mogą być kształtowane w sposób celowy od momentu kondensacji smoły.

 

 

W Laboratorium Gazów i Produktów Węglopochodnych Instytutu, oprócz standardowej charakterystyki klasyfikującej paki węglowe, wykonuje się również badania zwilżalnościowe.

Przebieg zmian kąta zwilżania w funkcji temperatury na różnych powierzchniach węglowych (W1,W2,W3) i grafitowych (G1,G2, G3).

Przebieg zmian kąta zwilżania w funkcji temperatury na różnych powierzchniach węglowych (W1,W2,W3) i grafitowych (G1,G2, G3).

Sekwencję obrazów źródłowych, przedstawiających zmiany kształtu kropli paku węglowego, umieszczonego na płaskiej powierzchni sprasowanej, suchej nadawy koksowej, które są analizowane przez program komputerowy sterujący i rejestrujący pomiar kąta zwilżania przedstawiono poniżej, a na wykresie pokazano przebieg zmian kąta zwilżania w funkcji temperatury na różnych powierzchniach węglowych (W1,W2,W3) i grafitowych (G1,G2, G3). Informacje z nich płynące są niezwykle ważne dla technologów nadzorujących proces technologiczny.

Zapraszamy do współpracy – rmuzyka@ichpw.pl.

 

Autor: Teresa Topolnicka