Carbon Backfill(coke)

탄소 백필(코크)

 

제련 과정

석유 과정 탄소 백필(코크)에는 주로 두 가지 주요 범주가 있습니다: 제련 코크와 석유 코크. 제련 코크는 공기 접촉 없이 510°C (950°F)에서 815°C (1500°F)의 온도 범위에서 석탄을 가열하여 생산됩니다. 이 과정에서 석탄에서 다양한 기체와 액체가 분리되어 고체, 탄소성 제품 코크가 남습니다. 제련 코크 오븐 내에서 석탄 층 전체에 걸쳐 온도의 큰 변동이 발생합니다. 제련 코크는 일반적으로 칼라이닝된 석유 코크보다 가격이 낮지만, 온도 제어 부족과 자연산 석탄의 불규칙성으로 인해 코크 제품의 특성이 매우 변화가 큽니다.

 

석유 코크

석유 코크는 석유 오일 증류의 잔여물로 생산됩니다. 석유 코커는 균일한 제품을 생산하기 위해 신중하게 제어됩니다. 사용된 코킹 프로세스에 따라 석유 코크는 다양한 크기, 모양 및 기타 특성으로 생산될 수 있습니다. 석유 코크는 "생산 단계" 또는 "녹색" 형태에서 매우 높은 내전도성을 가지고 있는데, 이는 탄소 백필로 사용하기에는 적절하지 않습니다. 코크의 전기적 특성을 향상시키기 위해서는 열 처리(칼시닝)해야 합니다. 사용된 칼시너의 특정 유형에 따라 코크는 510°C(950°F)에서 1204°C(2200°F)까지의 온도에 노출될 수 있습니다. 높은 온도는 전도성이 높고 균일한 코크를 유발합니다. -탄소 백필의 목적 -특성 및 선택 고려사항 탄소 백필은 인상 전류 어노드 주변에 배치되어 다음과 같은 목적을 달성합니다: • 양극 전류 밀도 감소로 pH 하락 제한 • 효과적으로 양극 크기를 증가시켜 양극 저항을 감소시킴 • 전해적 기류에 의한 양극 편극, 가스 차단 및 건조 감소를 위해 양극 반응 표면적 증가 • 양극 수명을 증가시켜 양극(부식) 반응을 백필 표면으로 이동시킴. 이러한 목표를 효과적으로 달성하기 위해 탄소 백필은 전자 전도성이 있어야 합니다. 사실, 양극 표면에서의 가능한 전류 방출 경로를 고려할 때, 전자적 백필 경로와 백필 내에 포함된 물의 전해적(이온적) 경로 두 가지가 존재하는 것이 명백해집니다. 전자적 백필 경로가 저항률이 낮은 탄소 및 밀도가 높은 압축을 선택함으로써 더 전도성이 높아지면, 양극 표면에서 전류 전해적 방출 경향이 줄어듭니다. 결과적으로 산화 반응이 양극/백필 표면에서 탄소 백필/토양 표면으로 이동됩니다. 탄소 백필 선택에는 전기 저항, 비중, 탄소 함량, 입자 크기 및 모양과 같은 몇 가지 중요한 요소가 고려되어야 합니다. 저항이 낮은 탄소 백필이 필요한 것은 이전에 언급되었습니다. 이 응용에 대한 중요한 저항은 현장용 대량 저항입니다. 다시 말해, 탄소 입자의 특정 저항뿐만 아니라 입자 간 접촉 저항도 중요합니다. 탄소 입자의 특정 저항은 탄소의 불순물(재, 휘발성 등)과 탄소가 노출된 열처리 정도에 따라 결정됩니다. 탄소 입자의 열 처리는 시간-온도 관계에 따라 다릅니다. 입자가 휘발물을 방출하고 반그래필화되면 입자의 특정 저항이 감소합니다. 또한 표면 활성화는 입자 간 접촉 저항을 낮추게 합니다. 마지막으로 표면 처리 및 압축으로 입자 간 접촉 저항을 더 향상시킬 수 있습니다. 탄소 백필이 어노드 주변에 위치하면 현장 조건은 일반적으로 물의 존재를 의미합니다. 실제로 탄소 백필은 특제 부분은 물에 완전히 잠길 수 있으며 특히 깊은 어노드 시스템에서 더욱 그러합니다. 탄소 입자의 접촉 저항은 압력에 민감하므로 입자가 수중에 있는 경우 입자의 무게가 클수록 현장용 대량 전기 저항이 낮아집니다. 따라서 현장용 전기 저항은 탄소 입자의 비중에 의존합니다. 높은 비중을 갖는 물질을 선택하는 것 외에도 입자 표면의 균열이나 불규칙성으로 인한 공기 함류 가능성에 주의해야 합니다. 서피턴트는 입자 표면의 공기 함류를 줄이고 수중에서의 효과적인 무게를 증가시키기 위해 사용될 수 있습니다.

탄소 입자의 모양과 크기도 최대 성능을 위해 중요합니다. 구형 입자는 기계적 충전이 필요 없이 밀도 있게 치우집니다. 또한 생성된 가스가 구형 입자로 이루어진 백필을 통해 훨씬 쉽게 투과되어 가스 차단 문제의 경향을 최소화합니다. 입자 크기는 양극 직경을 고려하여 선택되어야 합니다. 평균 백필 입자 크기는 양극 접촉 면적을 최대화하기 위해 양극 직경에 비해 작아야 합니다. 그러나 매우 작은 탄소 입자(75 마이크론 미만 또는 200 Tyler 메쉬)는 회분 함유량이 높고 전기 저항이 높으며 먼지가 많아 사용되지 않습니다.

마지막으로, 탄소 함유량은 중요한 요소입니다. 탄소는 카소딕 보호 전류를 생성하는 양극 반응에 소모되기 때문입니다. 다시 말해, 부피 당 탄소 무게가 클수록 암페어-년 용량이 증가합니다. 탄소 함유량은 중량으로 표시된 탄소 백분율이나 고정된 탄소 백분율로 나타낼 수 있습니다. 고정된 탄소 백분율은 정의에 따라 재, 수분 및 휘발성의 백분율을 제외한 100%입니다.

적절한 백필 선택 외에도 백필을 어노드 주변에 배치하는 절차는 양극 성능과 수명을 극대화하기 위해 중요합니다. 깨끗한 탄소 백필은 양극 주변에 고르게 배치되어 공백이 없어야 합니다. 표면형 어노드의 경우 적절한 백필 배치는 흙으로의 오염을 피하려면 합리적인 주의만 필요하며 비구형 입자를 사용할 경우 기계적 충전이 필요합니다. 그러나 깊은 어노드 시스템의 경우 올바른 백필 배치가 훨씬 중요해집니다. 충격은 불가능하며 구멍은 안정성을 유지하기 위해 종종 드릴링 머드로 채워집니다. 이 경우 구멍 아래에서 백필-물 슬러리를 펌핑하여 드릴링 플루이드를 위에서 조심스럽게 제거하면 더 깨끗하고 조밀한 백필 열이 얻어집니다. 구멍이 완전히 건조한 경우나 매우 깨끗한 물만 포함된 구멍인 경우 백필을 구멍 상단으로 부어 넣는 것은 허용될 수 있지만 대부분의 깊은 어노드 시스템에 대해서는 이 절차를 피해야 합니다.
전기적 보호 성능을 극대화하려면 사전 포장된 어노드는 용기 내의 코크 함량을 최대화하기 위해 진동시켜야 합니다. 이를 통해 전류의 일관된 흐름이 유지되어 어노드의 수명이 연장됩니다.

이어서, 혼합 금속 산화물 어노드나 전도성 폴리머 어노드와 함께 사용되는 탄소 백필은 전기적 보호 시스템에서 효과적으로 작동하는 핵심 부품 중 하나입니다. 그러나 각각의 재료에는 강점과 약점이 있으며 특정 환경이나 용도에 따라 선택되어야 합니다.

마지막으로, 이러한 아노드 시스템의 설치 및 유지보수는 전문 지식과 주의 깊은 처리가 필요합니다. 잘못된 설치나 부적절한 유지보수는 성능 하락이나 시스템 고장으로 이어질 수 있습니다. 특히 깊은 어노드 시스템의 경우, 지표면에서부터 깊이 물 속에 이어지는 복잡한 프로세스가 수반되므로 전문가의 지도가 필요합니다.

요약하면, 탄소 백필은 양극 보호 시스템에서 중요한 역할을 하며, 잘 선택된 백필은 양극의 안정성과 효율성을 극대화할 수 있습니다. 다양한 환경에서 다양한 어노드 재료를 사용하고 그에 따른 적절한 탄소 백필을 선택하는 것이 전기적 보호의 효과적인 구현을 위해 필수적입니다.