المواد الخام وعملية تصنيع قطب الجرافيت
القطب الجرافيتي هو مادة موصلة من الجرافيت مقاومة لدرجات الحرارة العالية يتم إنتاجها عن طريق عجن البترول وفحم الإبرة كمواد مجمعة وبتومين الفحم كمادة رابطة، والتي يتم إنتاجها من خلال سلسلة من العمليات مثل العجن والقولبة والتحميص والتشريب والجرافيت والمعالجة الميكانيكية. المواد.
يُعدّ قطب الجرافيت مادةً موصلةً مهمةً لدرجات الحرارة العالية في صناعة الصلب الكهربائي. يُستخدم قطب الجرافيت لإمداد الفرن الكهربائي بالطاقة الكهربائية، وتُستخدم درجة الحرارة العالية الناتجة عن القوس الكهربائي بين طرف القطب والشحنة كمصدرٍ للحرارة لصهر الشحنة في صناعة الصلب. كما تستخدم أفران الخامات الأخرى التي تُصهر مواد مثل الفوسفور الأصفر والسيليكون الصناعي والمواد الكاشطة أقطاب الجرافيت كمواد موصلة. وتُستخدم خصائص أقطاب الجرافيت الفيزيائية والكيميائية الممتازة والمتميزة على نطاق واسع في قطاعات صناعية أخرى.
المواد الخام لإنتاج أقطاب الجرافيت هي فحم البترول وفحم الإبرة وقطران الفحم.
فحم الكوك البترولي منتج صلب قابل للاشتعال، يُستخرج من بقايا فحم الكوك وزفت البترول. لونه أسود ومسامي، وعنصره الرئيسي هو الكربون، ونسبة الرماد فيه منخفضة جدًا، وعادةً ما تكون أقل من 0.5%. ينتمي فحم الكوك البترولي إلى فئة الكربون سهل الجرافيت. يُستخدم فحم الكوك البترولي على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والمعدنية. وهو المادة الخام الرئيسية لإنتاج منتجات الجرافيت الصناعي ومنتجات الكربون للألمنيوم الكهربائي.
يمكن تقسيم فحم البترول إلى نوعين: فحم الكوك الخام وفحم الكوك المُكلس، وذلك وفقًا لدرجة حرارة المعالجة الحرارية. يحتوي فحم البترول المُنتَج بالتفحم المُؤجل على كمية كبيرة من المواد المتطايرة، وقوته الميكانيكية منخفضة. أما فحم الكوك المُكلس، فيُنتَج بتحميص فحم الكوك الخام. تُنتج معظم مصافي التكرير في الصين فحم الكوك فقط، وتُجرى عمليات التكليس غالبًا في مصانع الكربون.
يمكن تقسيم فحم البترول إلى فحم عالي الكبريت (يحتوي على أكثر من 1.5% كبريت)، وفحم متوسط الكبريت (يحتوي على 0.5%-1.5% كبريت)، وفحم منخفض الكبريت (يحتوي على أقل من 0.5% كبريت). يُستخدم فحم الكوك منخفض الكبريت عادةً في إنتاج أقطاب الجرافيت ومنتجات الجرافيت الصناعي الأخرى.
فحم الكوك الإبري هو نوع من فحم الكوك عالي الجودة يتميز بقوام ليفي واضح، ومعامل تمدد حراري منخفض جدًا، وسهولة في التكسير. عند كسر الكوك، يمكن تقسيمه إلى شرائح رفيعة حسب قوامه (نسبة العرض إلى الارتفاع عادةً ما تكون أعلى من 1.75). يمكن ملاحظة بنية ليفية متباينة الخواص تحت المجهر المستقطب، ولذلك يُطلق عليه اسم فحم الكوك الإبري.
يتميز فحم الكوك الإبري بتباين واضح في الخواص الفيزيائية والميكانيكية. يتميز بموصلية كهربائية وحرارية جيدة موازية لاتجاه المحور الطويل للجسيم، ومعامل تمدد حراري منخفض. عند التشكيل بالبثق، يكون المحور الطويل لمعظم الجسيمات في اتجاه البثق. لذلك، يُعد فحم الكوك الإبري المادة الخام الرئيسية لتصنيع أقطاب الجرافيت عالية أو فائقة القدرة. يتميز قطب الجرافيت المنتج بمقاومة منخفضة، ومعامل تمدد حراري صغير، ومقاومة جيدة للصدمات الحرارية.
ينقسم فحم الإبرة إلى فحم الإبرة القائم على الزيت المنتج من بقايا البترول وفحم الإبرة القائم على الفحم المنتج من مواد خام من قاع الفحم المكرر.
قطران الفحم هو أحد المنتجات الرئيسية للمعالجة العميقة لقطران الفحم. وهو خليط من هيدروكربونات مختلفة، أسود اللون عند درجات حرارة عالية، شبه صلب أو صلب عند درجات حرارة عالية، بدون نقطة انصهار ثابتة، يُلين بعد التسخين ثم يُذاب، بكثافة تتراوح بين 1.25 و1.35 جم/سم3. يُصنف حسب نقطة التليين إلى أسفلت منخفض الحرارة، متوسط الحرارة، وعالي الحرارة. تبلغ نسبة إنتاج الأسفلت متوسط الحرارة 54-56% من قطران الفحم. تركيب قطران الفحم معقد للغاية، ويرتبط بخصائصه ومحتوى الذرات غير المتجانسة، ويتأثر أيضًا بنظام عملية التكوير وظروف معالجة قطران الفحم. هناك العديد من المؤشرات التي تُميز قار قطران الفحم، مثل نقطة تليين البيتومين، ومواد التولوين غير القابلة للذوبان (TI)، ومواد الكينولين غير القابلة للذوبان (QI)، وقيم التكوير، وريولوجيا قار الفحم.
يُستخدم قطران الفحم كمادة رابطة ومُشَرِّبة في صناعة الكربون، ولأدائه تأثير كبير على عملية إنتاج منتجات الكربون وجودتها. عادةً ما يستخدم الأسفلت الرابط أسفلتًا متوسط الحرارة أو مُعَدَّلًا بدرجة حرارة متوسطة، يتميز بنقطة تليين معتدلة، وقيمة تكويك عالية، ونسبة راتنج بيتا عالية. أما عامل التشريب فهو أسفلت متوسط الحرارة، يتميز بنقطة تليين منخفضة، ومعامل جودة منخفض، وخصائص ريولوجية جيدة.
وقت النشر: ٢٣ سبتمبر ٢٠١٩