Когда слышишь про карбонизатор нефтяного кокса, первое, что приходит в голову — это чёрные гранулы с металлическим блеском. Но мало кто понимает, насколько тонкими бывают отклонения в структуре пор. Мы в АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния с 2004 года через шихту и ферросилиций вышли на проблемы кальцинации, и скажу: главный миф — что все нефтяные коксы одинаковы. На деле разница в содержании серы между партиями может достигать 0,3%, и это ломает всю логику термообработки.
В 2018-м мы получили партию кокса с аномально высоким V?O? — поставщик уверял, что это мелочь. Но после прокалки при 1300°C в печах для карбида кремния началось спекание футеровки. Пришлось экстренно менять температурный профиль, теряя 12 часов плавки. Тогда я впервые осознал: карбонизатор нефтяного кокса работает как катализатор проблем, если не контролировать примеси точечно.
Сейчас мы закупаем сырьё с зольностью не выше 0,7%, но даже при таких параметрах приходится делать поправку на влажность. Зимой кокс с Урала приходит с конденсатом внутри мешков — если не просушить, в шихте образуются комки, которые потом горят очагами. Один раз это привело к перерасходу электроэнергии на 17% в цикле.
Кстати, о фракционном составе. Многие гонятся за мелкой фракцией 1-3 мм, но мы эмпирически выяснили: смесь 40% мелкой и 60% средней (5-8 мм) даёт более стабильное газовыделение. Это критично для печей карбида кремния, где резкие скачки давления разрушают электроды.
При прокалке в rotary kiln мы долго не могли понять причину трещин в гранулах. Оказалось, дело не в температуре, а в скорости подъёма с 800 до 1200°C. Если превысить 50°C/час — появляются микротрещины, которые потом снижают прочность в АКП (алюминиевых катодных блоках). Пришлось переписать регламент для печей №3-5.
Ещё один нюанс — летучие. Их остаточное содержание после кальцинации должно быть в коридоре 0,2-0,5%, но при использовании газа с низкой теплотворностью (как в нашем филиале в Уфе) этот показатель прыгает. Решение нашли через дожиг отходящих газов, хотя изначально инженеры говорили, что это избыточно для карбонизатор нефтяного кокса.
Последний инцидент — спекание в зоне охлаждения. Летом 2022 года из-за высокой влажности воздуха гранулы начали слипаться в барабане холодильника. Пришлось ставить дополнительный десикант на воздухозаборник. Мелочь? Да, но именно такие мелочи определяют, будет ли продукт соответствовать ГОСТ 22898-78.
Наше основное производство — карбид кремния, и здесь карбонизатор нефтяного кокса работает в симбиозе с кварцитом. Но если в кварците превышено содержание CaO, кокс начинает реагировать с образованием низкопрочных силикатов. Мы разбирали подобный случай в 2020-м — плавка шла с аномально высоким пенообразованием.
Интересно наблюдение по зольности: когда мы пробовали заменить часть кокса антрацитом (экономия 8% по сырью), зольность выросла с 0,6% до 1,1%. Казалось бы, мелочь. Но в карбиде кремния марки 99% это привело к росту содержания Fe?O? на 0,15%. Для абразивов — критично.
Сейчас мы вернулись к классической рецептуре, но с поправкой: используем кокс с минимальным содержанием бора. Бор даже в следовых количествах (0,001%) снижает термостойкость карбидных изделий. Контролируем через ICP-MS каждые 10 партий.
Доставка ж/д транспортом — отдельная головная боль. Летом 2023-го три вагона с коксом простояли на переголе 12 дней под дождём. Когда вскрыли — верхний слой имел влажность 9% против стандартных 3%. Пришлось сушить в аэродинамической сушилке, что добавило 140 руб/т к себестоимости.
Упаковка — ещё один больной вопрос. Биг-бэги выдерживают 4-5 перегрузок, но если вилочный погрузчик цепляет угол — мешок рвётся по шву. Потери на участке разгрузки доходили до 0,3%. Перешли на двустенные мешки с полипропиленовым армированием — снизили до 0,08%.
Таможенное оформление — отдельная тема. С 2022 года стали требовать сертификат происхождения для каждой партии, даже если поставщик тот же. Задержки на границе иногда достигали 3 недель. Пришлось создавать трёхмесячный запас, что заморозило 12 млн руб оборотных средств.
Сейчас экспериментируем с добавкой 2% графита в шихту — пытаемся снизить удельное сопротивление. Пока результаты противоречивые: с одной стороны, энергопотребление снизилось на 5%, с другой — возросла скорость окисления электродов. Возможно, нужно играть с дисперсностью графита.
Интересный опыт получили с термообработкой в инертной среде. Азот дорогой, но если использовать дымовые газы после очистки — себестоимость растёт всего на 7%. Зато стабильность параметров повысилась на 18% по вариабельности насыпной плотности.
Будущее вижу в капсулированных модификаторах. Пробовали вводить ферросилиций в капсулах из оксида алюминия — равномерность распределения в шихте улучшилась в 2,3 раза. Но технология пока слишком дорога для массового производства. Возможно, к 2025-му появится рентабельное решение.
Главный урок — не существует универсального карбонизатор нефтяного кокса. Каждая печь, каждая шихта требует подбора параметров. Мы в АО Ланьчжоу Хуая Карбид Кремния ведём базу данных по 120 параметрам на каждую партию — только так удаётся поддерживать стабильность.
Сейчас рассматриваем переход на систему предиктивной аналитики. Первые тесты показали, что можно предсказывать качество прокалки по данным с термопар в реальном времени. Но пока алгоритмы требуют доработки — слишком много ложных срабатываний.
И да — никогда не экономьте на лаборантах. Наш химик-аналитик с 30-летним стажем по запаху определяет пережог кокса точнее, чем некоторые анализаторы. Машины — это хорошо, но нос и опыт ещё никто не отменял.
