فحم بترولي مكلسن

فحم البترول هو منتج ثانوي من تكرير النفط الخام، والمكون الرئيسي له هو الكربون. يتم الحصول على فحم البترول المكلسن من خلال إجراء عملية الكلسنة على الفحم الخام. خلال هذه العملية، يتم إزالة جزء من المواد المتطايرة والرطوبة الموجودة في الفحم الخام، مما يؤدي إلى زيادة محتوى الكربون بالوزن.

يُستخدم الفحم البترولي المكلسن في صناعة الصلب. ويُعرف هذا المنتج أيضًا باسم فحم البترول عالي الكبريت.
يعد هذا النوع من الفحم منتجًا جانبيًا من تقطير النفط الخام، ويتم الحصول عليه في أسفل عمود التقطير. خلال عملية الإنتاج، يتحول الفحم الخام في النهاية إلى فحم مكلسن، الذي يحتوي على محتوى كربون ثابت مرتفع، رماد منخفض وكبريت منخفض جدًا.
نظرًا للظروف الحرارية العالية جدًا التي يُنتج فيها الفحم البترولي، فإنه يحتوي على كمية ضئيلة جدًا من المواد المتطايرة القابلة للاشتعال. ويجدر بالذكر أن هذا الفحم يُستخدم في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الأقطاب الكهربائية والأنودات، ويُستخدم أيضًا بشكل واسع كـ وقود في صناعة الصلب.
بعبارة أخرى، الفحم البترولي هو مادة منخفضة التكلفة نسبيًا، ذات قيمة حرارية عالية ومحتوى كربوني مستقر كيميائيًا، مما يجعله وقودًا فعالًا واقتصاديًا. ونظرًا لأن معظم محتواه كربون، فإنه يحترق ويزود الحرارة المطلوبة دون التسبب في تلوث كبير.
بعض أهم خصائص الفحم البترولي:

• له رائحة مميزة وسامة وقابل للاشتعال بسهولة
• يُستخرج من قطران الفحم المعالج
• يتمتع بـ التصاق ممتاز ومقاومة للماء والزيت والمواد الكيميائية المختلفة، مما يجعله أفضل بكثير من بيتومين الراتنج النفطي من حيث هذه الخصائص

التركيب الكيميائي للفحم البترولي

تركيب هذه المادة كما يلي:

• الكربون: 90–95%
• الكبريت: حتى 3%
• الهيدروجين: أكثر من 1%
• مزيج من النيتروجين والأكسجين: حوالي 1.5%
• بعض المعادن المختلفة

دور الفحم البترولي في إنتاج الأقطاب الكهربائية الجرافيتية

يمكن استخدام الفحم البترولي لإنتاج الجرافيت. كما هو معروف، يُعد الجرافيت المادة الأساسية في تصنيع الأقطاب الكهربائية الجرافيتية لأفران القوس الكهربائي في صناعة الصلب.
ومن الجدير بالذكر أن خصائص هذه الأقطاب الكهربائية تعتمد بشكل كبير على جودة ونقاء الفحم البترولي المستخدم. على سبيل المثال، الأقطاب الكهربائية الجرافيتية التي تتميز بـ معامل تمدد حراري منخفض ومقاومة عالية للحرارة تحظى بـ طلب مرتفع في صناعة الصلب مقارنة بالأقطاب الكهربائية الجرافيتية الأخرى.

عملية التكوّك (Coking Process)

التكوّك هو عملية يتم فيها تسخين المواد الخام السائلة بدرجات حرارة عالية جدًا. نتيجة هذه العملية هو تكوّن رواسب صلبة تُعرف باسم الفحم البترولي. ببساطة، الكوك هو مادة كربونية صلبة يتم خبزها عند درجات حرارة عالية في أفران خاصة ويتم إنتاجها صناعيًا.

عملية الكلسنة (Calcination Process)

الكلسنة هي عملية تسخين بدرجة حرارة عالية تُستخدم لإزالة المواد المتطايرة المتبقية من إنتاج الفحم البترولي الخام. يُعد الفحم البترولي المكلسن (CPC) مادة صلبة كربونية يتم الحصول عليها من تقطير الفحم البترولي الأخضر (منتج جانبي لتقطير النفط) عند درجات حرارة تتراوح بين 1250–1400 درجة مئوية في أفران دوّارة أو مداخن دوّارة بسرعة محكومة. أهم خصائص هذا الفحم هو ارتفاع محتوى الكربون وانخفاض محتوى الرماد.

هيكل الفحم البترولي المكلسن (CPC)

يتكون هيكل الفحم البترولي المكلسن (CPC) من ترتيبات بلورات الجرافيت بأشكال واتجاهات وأحجام مختلفة، والتي تمر عبر مسام تختلف أبعادها بناءً على النقاء وظروف العملية وخصائص بقايا النفط الخام الذي تم الحصول على الفحم المكلسن منه. درجة التبلور أو النظام البنيوي، وبالتالي الخصائص الفيزيائية-الكيميائية للفحم البترولي المكلسن (CPC)، يتم تحديدها أساسًا بواسطة تركيب هذه البقايا.

تطبيقات الفحم البترولي المكلسن (CPC) في صناعة الصلب

• الأفران الحثية (Induction Furnace) وأفران الأكسجين الأساسي (BOF)
• أفران القوس الكهربائي (EAF) وأفران القدر (Ladle Furnace – LF)
• صناعة الأقطاب الكهربائية الجرافيتية للأفران القوسية وأفران القدر

يجدر بالذكر أن الفحم البترولي المكلسن (CPC)، الذي غالبًا ما يحتوي على كبريت وشوائب معدنية منخفضة، يُستخدم في صناعة الأنودات لصناعة الصلب. يجب أن تكون هذه الأنودات كثيفة، قوية، موصلة كهربائيًا، وذات نقاء كربوني عالٍ.
في عملية إنتاج الأنود، يتم خلط الفحم البترولي المكلسن مع قطران الفحم. وفقًا للتعليمات المقدمة، يتم إدخال هذه المواد، جنبًا إلى جنب مع قطران الفحم، في خلاط وتُمزج عند درجة حرارة 185°م. ثم يتم إرسال كتلة الأنود الناتجة إلى مكبس هيدروليكي لتشكيل الأنودات “الخضراء”.
يُستخدم الفحم البترولي المكلسن أيضًا على نطاق واسع في صناعة إنتاج الصلب.