Tại sao các vật liệu than cốc như than cốc dầu mỏ có thể chuyển đổi thành than chì và cần những điều kiện gì để chuyển đổi? Hiểu được vấn đề này sẽ giúp bạn nắm vững quy trình sản xuất than chì hóa các tấm than chì.
Than chì là cacbon kết tinh, trong khi than nói chung là cacbon vô định hình - cacbon vô định hình. Ở đây chúng tôi giới thiệu thêm về sự khác biệt về cấu trúc vi mô giữa hai loại.
Có thể thấy bằng cách quan sát than chì tự nhiên bằng kính hiển vi điện tử rằng than chì là một-tinh thể nhiều lớp gồm các tấm hình lục giác-nằm giữa các nguyên tử cacbon. Có một trật tự sắp xếp nhất định giữa các lớp giữa của thân tấm của tinh thể này. Một góc của vòng lục giác ở lớp trên của thân tấm mỏng nằm ở tâm của vòng lục giác của lớp thân tấm liền kề. Lớp thứ nhất hoàn toàn đối xứng với lớp thứ ba và lớp thứ hai hoàn toàn đối xứng với lớp thứ tư. Các lớp liền kề hoàn toàn đối xứng với nhau. Khoảng cách là 3,354 Angstrom (Lưu ý Angstrom là đơn vị đo bước sóng của sóng ánh sáng khả kiến, bằng một phần trăm triệu của 1 cm, tức là A=10_8 cm). Khoảng cách giữa hai nguyên tử carbon liền kề trong mỗi cấu trúc vòng lục giác của thân tấm là 1,42 Angstrom.
Từ quan điểm hóa học, các nguyên tử cacbon dễ bị graphit hóa như than cốc dầu mỏ và than cốc là các hợp chất polyme hữu cơ phức tạp với các vòng ngưng tụ hydrocarbon thơm là đơn vị cấu trúc cơ bản. Do nhiệt độ luyện cốc khác nhau nên trọng lượng phân tử của các hợp chất polymer này cũng khác nhau.
Chúng có những đặc điểm chung, đó là nhiệt độ cốc hóa càng cao thì trọng lượng phân tử càng lớn và các hợp chất polymer có vòng ngưng tụ hydrocarbon thơm là đơn vị cấu trúc cơ bản đầu tiên phát triển theo hướng phẳng khi hình thành các đại phân tử. Ở nhiệt độ nung, mặc dù hợp chất polymer này với các vòng ngưng tụ hydrocarbon thơm là đơn vị cấu trúc cơ bản tiếp tục hợp nhất theo hướng phẳng, trọng lượng phân tử ngày càng lớn hơn và các nguyên tố như hydro, oxy và nitơ giảm dần.
Tuy nhiên, không có sự sắp xếp chồng chéo thường xuyên giữa nhiều đại phân tử phẳng. Mặc dù một số đã bước vào trạng thái sắp xếp, nhưng khoảng cách giữa các lớp đại phân tử phẳng rất lớn nên chúng không thể hiện các tính chất vật lý của than chì tự nhiên.