L'elettrodu di grafite hè un materiale conduttivu di grafite resistente à alte temperature pruduttu da impastu di petroliu, coke d'aghi cum'è aggregatu è bitume di carbone cum'è legante, chì sò prudutti attraversu una seria di prucessi cum'è impastu, stampaggio, tostatura, impregnazione, grafitizazione è trasfurmazione meccanica di u materiale.
L'elettrodu di grafite hè un materiale conduttivu à alta temperatura impurtante per a fabricazione di l'acciaiu elettricu. L'elettrodu di grafite hè adupratu per furnisce energia elettrica à u fornu elettricu, è l'alta temperatura generata da l'arcu trà l'estremità di l'elettrodu è a carica hè aduprata cum'è fonte di calore per funde a carica per a fabricazione di l'acciaiu. Altri forni di minerale chì fundenu materiali cum'è u fosforu giallu, u siliciu industriale è l'abrasivi utilizanu ancu elettrodi di grafite cum'è materiali conduttivi. L'eccellenti è speciali proprietà fisiche è chimiche di l'elettrodi di grafite sò ancu largamente aduprate in altri settori industriali.
E materie prime per a pruduzzione di elettrodi di grafite sò coke di petroliu, coke d'aghi è pece di catrame di carbone.
U coke di petroliu hè un pruduttu solidu inflammabile ottenutu da a coke di residui di carbone è di pece di petroliu. U culore hè neru è porosu, l'elementu principale hè u carbone, è u cuntenutu di cenere hè assai bassu, generalmente inferiore à 0,5%. U coke di petroliu appartene à a classa di carbone facilmente grafitizatu. U coke di petroliu hà una vasta gamma di usi in l'industrie chimiche è metallurgiche. Hè a principale materia prima per a pruduzzione di prudutti di grafite artificiale è prudutti di carbone per l'aluminiu elettroliticu.
U coke di petroliu pò esse divisu in dui tipi: coke crudu è coke calcinatu secondu a temperatura di trattamentu termicu. U primu coke di petroliu ottenutu per coking ritardatu cuntene una grande quantità di volatili, è a resistenza meccanica hè bassa. U coke calcinatu hè ottenutu per calcinazione di coke crudu. A maiò parte di e raffinerie in Cina producenu solu coke, è l'operazioni di calcinazione sò realizate principalmente in impianti di carbone.
U coke di petroliu pò esse divisu in coke à altu cuntenutu di zolfu (chì cuntene più di 1,5% di zolfu), coke à mediu cuntenutu di zolfu (chì cuntene 0,5%-1,5% di zolfu) è coke à bassu cuntenutu di zolfu (chì cuntene menu di 0,5% di zolfu). A pruduzzione d'elettrodi di grafite è altri prudutti di grafite artificiale hè generalmente prudutta aduprendu coke à bassu cuntenutu di zolfu.
U coke à aghi hè un tipu di coke d'alta qualità cù una struttura fibrosa evidente, un coefficientu di dilatazione termica assai bassu è una grafitizazione faciule. Quandu u coke hè rottu, pò esse divisu in strisce snelle secondu a struttura (u rapportu d'aspettu hè generalmente superiore à 1,75). Una struttura fibrosa anisotropica pò esse osservata sottu à un microscopiu polarizzante, è hè dunque chjamata coke à aghi.
L'anisotropia di e proprietà fisico-meccaniche di u coke à aghi hè assai evidente. Hà una bona cunduttività elettrica è termica parallela à a direzzione di l'asse longu di a particella, è u coefficientu di dilatazione termica hè bassu. Quandu si stampa per estrusione, l'asse longu di a maiò parte di e particelle hè dispostu in a direzzione di l'estrusione. Dunque, u coke à aghi hè a materia prima chjave per a fabricazione di elettrodi di grafite di alta putenza o ultra-alta putenza. L'elettrodu di grafite pruduttu hà una bassa resistività, un picculu coefficientu di dilatazione termica è una bona resistenza à i shock termichi.
U coke à aghi hè divisu in coke à aghi à basa di petroliu pruduttu da residui di petroliu è coke à aghi à basa di carbone pruduttu da materie prime di pece di carbone raffinata.
U catrame di carbone hè unu di i principali prudutti di a trasfurmazione prufonda di u catrame di carbone. Hè una mistura di vari idrocarburi, neri à alta temperatura, semi-solidi o solidi à alta temperatura, senza puntu di fusione fissu, addulciti dopu u riscaldamentu, è dopu sciolti, cù una densità di 1,25-1,35 g/cm3. Sicondu u so puntu di addulcimentu, hè divisu in asfaltu à bassa temperatura, temperatura media è alta temperatura. A resa di l'asfaltu à temperatura media hè di 54-56% di catrame di carbone. A cumpusizione di u catrame di carbone hè estremamente cumplicata, chì hè ligata à e proprietà di u catrame di carbone è à u cuntenutu di eteroatomi, è hè ancu influenzata da u sistema di prucessu di coke è da e cundizioni di trasfurmazione di u catrame di carbone. Ci sò parechji indicatori per caratterizà a pece di catrame di carbone, cum'è u puntu di addulcimentu di u bitume, l'insolubili di u toluene (TI), l'insolubili di chinolina (QI), i valori di coke è a reologia di a pece di carbone.
U catrame di carbone hè adupratu cum'è ligante è impregnante in l'industria di u carbone, è a so prestazione hà un grande impattu nantu à u prucessu di pruduzzione è a qualità di i prudutti di carbone. L'asfaltu ligante generalmente usa un asfaltu mudificatu à temperatura media o à temperatura media chì hà un puntu di rammollimentu moderatu, un altu valore di coking è una resina β alta. L'agente impregnante hè un asfaltu à temperatura media chì hà un puntu di rammollimentu bassu, un QI bassu è bone proprietà reologiche.
L'imagine seguente mostra u prucessu di pruduzzione di l'elettrodu di grafite in l'impresa di carbone.
Calcinazione: A materia prima carbonacea hè trattata termicamente à alta temperatura per eliminà l'umidità è a materia volatile cuntenuta in ella, è u prucessu di pruduzzione currispondente à u miglioramentu di e prestazioni di cottura originali hè chjamatu calcinazione. In generale, a materia prima carbonacea hè calcinata aduprendu u gasu è i so propri volatili cum'è fonte di calore, è a temperatura massima hè 1250-1350 °C.
A calcinazione face cambiamenti prufondi in a struttura è in e proprietà fisico-chimiche di e materie prime carbonacee, principalmente per migliurà a densità, a resistenza meccanica è a cunduttività elettrica di u coke, migliurà a stabilità chimica è a resistenza à l'ossidazione di u coke, ponendu e basi per u prucessu susseguente.
L'attrezzatura calcinata include principalmente un calcinatore à cisterna, un fornu rotativu è un calcinatore elettricu. L'indice di cuntrollu di qualità di a calcinazione hè chì a vera densità di u coke di petroliu ùn hè micca menu di 2,07 g/cm3, a resistività ùn hè micca più di 550 μΩ.m, a vera densità di u coke à aghi ùn hè micca menu di 2,12 g/cm3 è a resistività ùn hè micca più di 500 μΩ.m.
Triturazione di materie prime è ingredienti
Prima di a preparazione in batch, u coke di petroliu calcinatu in massa è u coke d'aghi devenu esse frantumati, macinati è setacciati.
A frantumazione media hè generalmente realizata da apparecchiature di frantumazione di circa 50 mm attraversu un frantoio a mascelle, un frantoio a martelli, un frantoio a rulli è simili per frantumà ulteriormente u materiale di dimensione 0,5-20 mm necessariu per u batch.
A macinazione hè un prucessu di macinazione di un materiale carbonaceu in una piccula particella pulverulenta di 0,15 mm o menu è una dimensione di particelle di 0,075 mm o menu per mezu di un mulinu à rulli anelli di tipu sospensione (mulinu Raymond), un mulinu à palle, o simili.
A vagliatura hè un prucessu in u quale una larga gamma di materiali dopu una frantumazione hè divisa in parechje gamme di dimensioni di particelle cù una gamma stretta di dimensioni attraversu una seria di setacci cù aperture uniformi. A pruduzzione attuale di elettrodi richiede di solitu 4-5 pellet è 1-2 gradi di polvere.
L'ingredienti sò i prucessi di pruduzzione per calculà, pesà è focalizà i vari aggregati di aggregati è polveri è leganti secondu i requisiti di formulazione. L'adeguatezza scientifica di a formulazione è a stabilità di l'operazione di batching sò trà i fattori più impurtanti chì influenzanu l'indice di qualità è e prestazioni di u pruduttu.
A formula hà bisognu di determinà 5 aspetti:
1Selezziunate u tipu di materie prime;
2 determinà a pruporzione di diversi tipi di materie prime;
3 determinà a cumpusizione di a dimensione di e particelle di a materia prima solida;
4 determinà a quantità di legante;
5 Determinate u tipu è a quantità di additivi.
Impastatura: Mischjà è quantificà granuli è polveri carboniose di diverse dimensioni di particelle cù una certa quantità di legante à una certa temperatura, è impastà a pasta di plasticità in un prucessu chjamatu impastatura.
Prucessu di impastamentu: miscelazione à seccu (20-35 min) miscelazione à umitu (40-55 min)
U rolu di l'impastatura:
1 Quandu si mischia à seccu, e diverse materie prime sò mischiate uniformemente, è i materiali carboniosi solidi di diverse dimensioni di particelle sò mischiati uniformemente è riempiti per migliurà a cumpattezza di a mistura;
2 Dopu avè aghjuntu a pece di catrame di carbone, u materiale seccu è l'asfaltu sò mischiati uniformemente. L'asfaltu liquidu riveste è bagna uniformemente a superficia di i granuli per furmà un stratu di stratu di legame d'asfaltu, è tutti i materiali sò ligati trà di elli per furmà una macchia plastica omogenea. Favorisce u stampaggio;
3 parti di pece di catrame di carbone penetranu in u spaziu internu di u materiale carbonaceu, aumentendu ulteriormente a densità è a cuesione di a pasta.
Furmatura: A furmatura di materiale di carbone si riferisce à u prucessu di deformazione plastica di a pasta di carbone impastata sottu a forza esterna applicata da l'attrezzatura di furmatura per furmà infine un corpu verde (o pruduttu crudu) chì hà una certa forma, dimensione, densità è resistenza. prucessu.
Tipi di stampaggio, attrezzature è prudutti fabbricati:
Metudu di stampaggio
Equipamentu cumunu
i prudutti principali
Stampaggio
Pressa idraulica verticale
Carboniu elettricu, grafite di struttura fina di bassa qualità
Stringhje
Estrusore idraulicu orizzontale
Estrusore a vite
Elettrodu di grafite, elettrodu quadratu
Stampaggio à vibrazione
Macchina di stampaggio à vibrazione
Mattone di carbone d'aluminiu, mattone di carbone d'altu fornu
Pressatura isostatica
Macchina di stampaggio isostatica
Grafite isotropica, grafite anisotropica
Operazione di stringhje
1 materiale frescu: materiale di raffreddamentu à discu, materiale di raffreddamentu à cilindru, materiali di raffreddamentu per mischjà è impastà, ecc.
Scaricate i volatili, riduce à una temperatura adatta (90-120 ° C) per aumentà l'adesione, in modu chì a blocchicità di a pasta sia uniforme per 20-30 min.
2 Caricamentu: pressa di sollevamentu di u deflettore —– 2-3 volte di tagliu —- cumpattazione di 4-10MPa
3 pre-pressione: pressione 20-25MPa, tempu 3-5min, mentre si passa l'aspiratore
4 estrusione: appughjà u deflettore —5-15MPa estrusione — tagliate — in u lavandinu di raffreddamentu
Parametri tecnichi di l'estrusione: rapportu di cumpressione, temperatura di a camera di pressa è di l'ugellu, temperatura di raffreddamentu, tempu di pressione di precaricamentu, pressione di estrusione, velocità di estrusione, temperatura di l'acqua di raffreddamentu
Ispezione di u corpu verde: densità apparente, spillatura di l'aspettu, analisi
Calcinazione: Hè un prucessu in u quale u corpu verde di u pruduttu di carbone hè riempitu in un fornu di riscaldamentu apposta cuncipitu sottu a prutezzione di u riempitore per realizà un trattamentu termicu à alta temperatura per carbonizà a pece di carbone in u corpu verde. U coke di bitume furmatu dopu a carbonizazione di u bitume di carbone solidifica l'aggregatu carboniosu è e particelle di polvere inseme, è u pruduttu di carbone calcinatu hà una alta resistenza meccanica, una bassa resistività elettrica, una bona stabilità termica è una stabilità chimica. .
A calcinazione hè unu di i prucessi principali in a pruduzzione di prudutti di carbone, è hè ancu una parte impurtante di i trè prucessi principali di trattamentu termicu di a pruduzzione di l'elettrodi di grafite. U ciclu di pruduzzione di calcinazione hè longu (22-30 ghjorni per a cottura, 5-20 ghjorni per i forni per 2 cotture), è hà un cunsumu energeticu più altu. A qualità di a tostatura verde hà un impattu nantu à a qualità di u pruduttu finitu è u costu di pruduzzione.
A pece di carbone verde in u corpu verde hè cokizzata durante u prucessu di torrefazione, è circa u 10% di a materia volatile hè scaricata, è u vulume hè pruduttu da un ritiru di 2-3%, è a perdita di massa hè di 8-10%. E proprietà fisiche è chimiche di a billetta di carbone sò ancu cambiate significativamente. A porosità hè diminuita da 1,70 g/cm3 à 1,60 g/cm3 è a resistività hè diminuita da 10000 μΩ·m à 40-50 μΩ·m per via di l'aumentu di a porosità. A resistenza meccanica di a billetta calcinata era ancu grande. Per migliurà.
A cottura secundaria hè un prucessu in u quale u pruduttu calcinatu hè immersu è dopu calcinatu per carbonizà a pece immersa in i pori di u pruduttu calcinatu. L'elettrodi chì necessitanu una densità di massa più alta (tutte e varietà eccettu RP) è i grezzi di giunzione devenu esse bicotti, è i grezzi di giunzione sò ancu sottumessi à trè immersioni quattru cotture o duie immersioni trè cotture.
Tipu principale di fornu di torrefazione:
Funziunamentu cuntinuu - fornu à anellu (cù coperchio, senza coperchio), fornu à tunnel
Funziunamentu intermittente - fornu inversu, torrefattore sottu u pianu, torrefattore à scatula
Curva di calcinazione è temperatura massima:
Tostatura unica - 320, 360, 422, 480 ore, 1250 °C
Tostatura secundaria - 125, 240, 280 ore, 700-800 °C
Ispezione di i prudutti cotti: aspettu di a picchiettatura, resistività elettrica, densità apparente, resistenza à a compressione, analisi di a struttura interna
L'impregnazione hè un prucessu in u quale un materiale di carbone hè piazzatu in un vasu à pressione è a pece impregnante liquida hè immersa in i pori di l'elettrodu di u pruduttu sottu certe cundizioni di temperatura è pressione. U scopu hè di riduce a porosità di u pruduttu, aumentà a densità apparente è a resistenza meccanica di u pruduttu, è migliurà a cunduttività elettrica è termica di u pruduttu.
U prucessu d'impregnazione è i parametri tecnichi cunnessi sò: torrefazione di a billetta - pulizia di a superficia - preriscaldamentu (260-380 °C, 6-10 ore) - caricamentu di u tank d'impregnazione - aspirazione (8-9KPa, 40-50min) - Iniezione di bitume (180-200 °C) - Pressurizazione (1,2-1,5 MPa, 3-4 ore) - Ritornu à l'asfaltu - Raffreddamentu (dentru o fora di u tank)
Ispezione di i prudutti impregnati: tassu di guadagnu di pesu di l'impregnazione G = (W2-W1) / W1 × 100%
Un tassu di guadagnu di pesu per immersione ≥14%
Tassa di guadagnu di pesu di u pruduttu impregnatu secundariu ≥ 9%
Trè prudutti di immersione, u tassu di guadagnu di pesu ≥ 5%
A grafitizazione si riferisce à un prucessu di trattamentu termicu à alta temperatura in u quale un pruduttu di carbone hè riscaldatu à una temperatura di 2300 ° C o più in un mediu prutettore in un fornu elettricu à alta temperatura per cunvertisce un carbone di struttura stratificata amorfa in una struttura cristallina di grafite ordinata tridimensionale.
U scopu è l'effettu di a grafitizazione:
1 migliurà a cunduttività è a cunduttività termica di u materiale di carbone (a resistività hè ridutta di 4-5 volte, è a cunduttività termica hè aumentata di circa 10 volte);
2 migliurà a resistenza à i scossa termica è a stabilità chimica di u materiale di carbone (cuefficiente di dilatazione lineare riduttu di 50-80%);
3 per fà a lubricità di u materiale di carbone è a resistenza à l'abrasione;
4 Eliminate l'impurità, migliurate a purità di u materiale di carbone (u cuntenutu di cenere di u pruduttu hè riduttu da 0,5-0,8% à circa 0,3%).
A realizazione di u prucessu di grafitizazione:
A grafitizazione di u materiale di carbone hè realizata à una temperatura alta di 2300-3000 °C, dunque pò esse realizata solu per riscaldamentu elettricu in l'industria, vale à dì, a corrente passa direttamente per u pruduttu calcinatu riscaldatu, è u pruduttu calcinatu caricatu in u fornu hè generatu da a corrente elettrica à una temperatura alta. U cunduttore hè torna un ughjettu chì hè riscaldatu à una temperatura alta.
I forni attualmente largamente usati includenu i forni di grafitizazione Acheson è i forni à cascata di calore interna (LWG). U primu hà una grande putenza, una grande differenza di temperatura è un altu cunsumu energeticu. U secondu hà un tempu di riscaldamentu cortu, un bassu cunsumu energeticu, una resistività elettrica uniforme è ùn hè micca adattatu per l'adattamentu.
U cuntrollu di u prucessu di grafitizazione hè cuntrullatu misurendu a curva di putenza elettrica adatta à a cundizione di crescita di a temperatura. U tempu di alimentazione hè di 50-80 ore per u fornu Acheson è di 9-15 ore per u fornu LWG.
U cunsumu energeticu di a grafitizazione hè assai grande, generalmente 3200-4800 kWh, è u costu di u prucessu rapprisenta circa u 20-35% di u costu tutale di pruduzzione.
Ispezione di i prudutti grafitizzati: toccu aspettu, prova di resistività
Machinazione: U scopu di a machinazione meccanica di i materiali di grafite di carbone hè di ottene a dimensione, a forma, a precisione, ecc. richieste tagliendu per fà u corpu di l'elettrodu è i giunti in cunfurmità cù i requisiti d'usu.
U trattamentu di l'elettrodi di grafite hè divisu in dui prucessi di trattamentu indipendenti: u corpu di l'elettrodu è l'articulazione.
A trasfurmazione di u corpu include trè tappe: alesatura è sgrossatura di a faccia terminale piana, cerchju esternu è faccia terminale piana è fresatura di filettatura. A trasfurmazione di u giuntu cunicu pò esse divisa in 6 prucessi: tagliu, faccia terminale piana, faccia di conu di vittura, fresatura di filettatura, perforazione di bulloni è scanalatura.
Cunnessione di i giunti di l'elettrodi: cunnessione di giuntu cònicu (trè fibbie è una fibbia), cunnessione di giuntu cilindricu, cunnessione à bump (cunnessione maschile è femminile)
Cuntrollu di a precisione di machinazione: deviazione di a conicità di u filu, passu di u filu, deviazione di grande diametru di u giuntu (foru), coassialità di u foru di u giuntu, verticalità di u foru di u giuntu, planarità di a faccia finale di l'elettrodu, deviazione di quattru punti di u giuntu. Verificate cù calibri ad anellu speciali è calibri à piastra.
Ispezione di l'elettrodi finiti: precisione, pesu, lunghezza, diametru, densità apparente, resistività, tolleranza di pre-assemblaggio, ecc.
Data di publicazione: 31 d'ottobre di u 2019