Surovina a výrobní proces grafitové elektrody
Grafitová elektroda je vysokoteplotní vodivý grafitový materiál vyrobený z ropného hnětení, jehlového koksu jako kameniva a uhelného bitumenu jako pojiva, které se vyrábějí řadou procesů, jako je hnětení, lisování, pražení, impregnace, grafitizace a mechanické zpracování.
Grafitová elektroda je důležitý vysokoteplotní vodivý materiál pro elektrotechnickou výrobu oceli. Grafitová elektroda se používá k přívodu elektrické energie do elektrické pece a vysoká teplota generovaná obloukem mezi koncem elektrody a vsázkou se používá jako zdroj tepla k tavení vsázky pro výrobu oceli. Jiné pece na tavení rudných materiálů, které taví materiály, jako je žlutý fosfor, průmyslový křemík a abraziva, také používají grafitové elektrody jako vodivé materiály. Vynikající a speciální fyzikální a chemické vlastnosti grafitových elektrod se široce používají i v jiných průmyslových odvětvích.
Surovinami pro výrobu grafitových elektrod jsou ropný koks, jehlicový koks a černouhelná dehtová smůla.
Ropný koks je hořlavý pevný produkt získaný koksováním uhelných zbytků a ropné smůly. Barva je černá a porézní, hlavním prvkem je uhlík a obsah popela je velmi nízký, obvykle pod 0,5 %. Ropný koks patří do třídy snadno grafitizovatelného uhlíku. Ropný koks má široké využití v chemickém a metalurgickém průmyslu. Je hlavní surovinou pro výrobu umělých grafitových produktů a uhlíkových produktů pro elektrolytickou výrobu hliníku.
Ropný koks lze podle teploty tepelného zpracování rozdělit na dva typy: surový koks a kalcinovaný koks. Ropný koks získaný zpožděným koksováním obsahuje velké množství těkavých látek a má nízkou mechanickou pevnost. Kalcinovaný koks se získává kalcinací surového koksu. Většina rafinérií v Číně vyrábí pouze koks a kalcinační operace se většinou provádějí v rafinériích na uhlík.
Ropný koks lze rozdělit na koks s vysokým obsahem síry (obsahující více než 1,5 % síry), koks se středním obsahem síry (obsahující 0,5 %–1,5 % síry) a koks s nízkým obsahem síry (obsahující méně než 0,5 % síry). Výroba grafitových elektrod a dalších umělých grafitových produktů se obvykle provádí za použití koksu s nízkým obsahem síry.
Jehlový koks je druh vysoce kvalitního koksu s výraznou vláknitou texturou, velmi nízkým koeficientem tepelné roztažnosti a snadnou grafitizací. Po rozdrcení koksu jej lze podle textury rozdělit na tenké proužky (poměr stran je obvykle vyšší než 1,75). Pod polarizačním mikroskopem lze pozorovat anizotropní vláknitou strukturu, a proto se označuje jako jehlový koks.
Anizotropie fyzikálně-mechanických vlastností jehlového koksu je velmi zřejmá. Má dobrou elektrickou a tepelnou vodivost rovnoběžně se směrem dlouhé osy částic a nízký koeficient tepelné roztažnosti. Při extruzi je dlouhá osa většiny částic uspořádána ve směru extruze. Jehlový koks je proto klíčovou surovinou pro výrobu grafitových elektrod s vysokým nebo ultra vysokým výkonem. Vyrobená grafitová elektroda má nízký měrný odpor, malý koeficient tepelné roztažnosti a dobrou odolnost vůči tepelným šokům.
Jehlový koks se dělí na jehlový koks na bázi ropy vyrobený z ropných zbytků a jehlový koks na bázi uhlí vyrobený z rafinovaných uhelných dehtových surovin.
Uhelný dehet je jedním z hlavních produktů hlubokého zpracování uhelného dehtu. Je to směs různých uhlovodíků, která je při vysoké teplotě černá, při vysoké teplotě polotuhá nebo pevná, bez pevného bodu tání, po zahřátí změkne a poté se roztaví, s hustotou 1,25–1,35 g/cm3. Podle bodu měknutí se dělí na nízkoteplotní, středněteplotní a vysokoteplotní asfalt. Výtěžnost asfaltu při střední teplotě je 54–56 % uhelného dehtu. Složení uhelného dehtu je extrémně složité, což souvisí s vlastnostmi uhelného dehtu a obsahem heteroatomů a je také ovlivněno systémem koksování a podmínkami zpracování uhelného dehtu. Existuje mnoho ukazatelů pro charakterizaci uhelné dehtové smůly, jako je bod měknutí bitumenu, látky nerozpustné v toluenu (TI), látky nerozpustné v chinolinu (QI), hodnoty koksovatelnosti a reologie uhelné dehtové smůly.
Uhelný dehet se používá jako pojivo a impregnační prostředek v uhlíkovém průmyslu a jeho vlastnosti mají velký vliv na výrobní proces a kvalitu uhlíkových produktů. Pojivový asfalt se obvykle používá středněteplotním nebo středněteplotně modifikovaný asfalt se středním bodem měknutí, vysokou hodnotou koksovatelnosti a vysokým obsahem β pryskyřice. Impregnační činidlo je středněteplotní asfalt s nízkým bodem měknutí, nízkým indexem kvality (QI) a dobrými reologickými vlastnostmi.
Čas zveřejnění: 23. září 2019