Råmateriale og fremstillingsproces for grafitelektrode
Grafitelektrode er et højtemperaturbestandigt grafitledende materiale, der produceres ved æltning med petroleum, nålekoks som aggregat og kulbitumen som bindemiddel, som produceres gennem en række processer såsom æltning, støbning, ristning, imprægnering, grafitisering og mekanisk bearbejdning.
Grafitelektroden er et vigtigt højtemperaturledende materiale til fremstilling af elektrisk stål. Grafitelektroden bruges til at tilføre elektrisk energi til den elektriske ovn, og den høje temperatur, der genereres af lysbuen mellem elektrodeenden og ladningen, bruges som varmekilde til at smelte ladningen til stålfremstilling. Andre malmovne, der smelter materialer som gult fosfor, industrielt silicium og slibemidler, bruger også grafitelektroder som ledende materialer. Grafitelektrodernes fremragende og specielle fysiske og kemiske egenskaber anvendes også i vid udstrækning i andre industrisektorer.
Råmaterialerne til produktion af grafitelektroder er petroleumskoks, nålekoks og kultjærebeg.
Petroleumkoks er et brandfarligt fast produkt, der opnås ved koksning af kulrester og petroleumsbeg. Farven er sort og porøs, hovedelementet er kulstof, og askeindholdet er meget lavt, generelt under 0,5%. Petroleumkoks tilhører klassen af let grafitiserbart kulstof. Petroleumkoks har en bred vifte af anvendelser i den kemiske og metallurgiske industri. Det er det vigtigste råmateriale til fremstilling af kunstige grafitprodukter og kulstofprodukter til elektrolytisk aluminium.
Petroleumskoks kan opdeles i to typer: råkoks og kalcineret koks i henhold til varmebehandlingstemperaturen. Den tidligere petroleumskoks, der opnås ved forsinket koksning, indeholder en stor mængde flygtige stoffer, og den mekaniske styrke er lav. Kalcineret koks opnås ved kalcinering af råkoks. De fleste raffinaderier i Kina producerer kun koks, og kalcineringsoperationerne udføres hovedsageligt i kulstofanlæg.
Petroleumskoks kan opdeles i koks med højt svovlindhold (indeholder mere end 1,5% svovl), koks med mellemsvovlindhold (indeholder 0,5%-1,5% svovl) og koks med lavt svovlindhold (indeholder mindre end 0,5% svovl). Produktionen af grafitelektroder og andre kunstige grafitprodukter foregår generelt ved hjælp af koks med lavt svovlindhold.
Nålekoks er en type koks af høj kvalitet med tydelig fiberstruktur, meget lav termisk udvidelseskoefficient og nem grafitisering. Når koksen er brudt, kan den opdeles i tynde strimler i henhold til tekstur (aspektforholdet er generelt over 1,75). En anisotropisk fiberstruktur kan observeres under et polariserende mikroskop og kaldes derfor nålekoks.
Nålekoksens anisotropi af fysisk-mekaniske egenskaber er meget tydelig. Den har god elektrisk og termisk ledningsevne parallelt med partiklens længdeakseretning, og den termiske udvidelseskoefficient er lav. Ved ekstruderingsstøbning er den længdeakse for de fleste partikler arrangeret i ekstruderingsretningen. Derfor er nålekoks det vigtigste råmateriale til fremstilling af højtydende eller ultrahøjtydende grafitelektroder. Den producerede grafitelektrode har lav resistivitet, en lille termisk udvidelseskoefficient og god termisk stødmodstand.
Nålekoks er opdelt i oliebaseret nålekoks produceret af olierester og kulbaseret nålekoks produceret af raffinerede kulbegråmaterialer.
Kultjære er et af hovedprodukterne fra kultjæredybdeforarbejdning. Det er en blanding af forskellige kulbrinter, sort ved høj temperatur, halvfast eller fast ved høj temperatur, uden fast smeltepunkt, blødgøres efter opvarmning og smeltes derefter, med en densitet på 1,25-1,35 g/cm3. I henhold til blødgøringspunktet er det opdelt i lavtemperatur-, mellemtemperatur- og højtemperaturasfalt. Udbyttet af mellemtemperaturasfalt er 54-56% af kultjære. Sammensætningen af kultjære er ekstremt kompliceret, hvilket er relateret til kultjæres egenskaber og indholdet af heteroatomer, og påvirkes også af koksningsprocessystemet og kultjæreforarbejdningsbetingelserne. Der er mange indikatorer til karakterisering af kultjærebeg, såsom bitumenblødgøringspunkt, toluenuopløselige stoffer (TI), quinolinuopløselige stoffer (QI), koksningsværdier og kultjærereologi.
Kultjære bruges som bindemiddel og imprægneringsmiddel i kulstofindustrien, og dets ydeevne har stor indflydelse på produktionsprocessen og produktkvaliteten af kulstofprodukter. Bindemasfalten bruger generelt en modificeret asfalt ved middel temperatur eller middel temperatur med et moderat blødgøringspunkt, en høj koksningsværdi og en høj β-harpiks. Imprægneringsmidlet er en asfalt ved middel temperatur med et lavt blødgøringspunkt, en lav kvalitetsindhold (QI) og gode reologiske egenskaber.
Opslagstidspunkt: 23. september 2019