Materia prima y proceso de fabricación del electrodo de grafito
El electrodo de grafito es un material conductor de grafito resistente a altas temperaturas producido a partir de coque de petróleo, coque de aguja como agregado y betún de carbón como aglutinante, que se producen a través de una serie de procesos tales como amasado, moldeo, tostado, impregnación, grafitización y procesamiento mecánico.
El electrodo de grafito es un material conductor de alta temperatura fundamental para la producción de acero mediante electrólisis. Este electrodo se utiliza para suministrar energía eléctrica al horno eléctrico, y la alta temperatura generada por el arco entre el extremo del electrodo y la carga actúa como fuente de calor para fundir la carga en la fabricación de acero. Otros hornos de fundición de minerales, como fósforo amarillo, silicio industrial y abrasivos, también emplean electrodos de grafito como materiales conductores. Las excelentes y especiales propiedades físico-químicas de los electrodos de grafito hacen que se utilicen ampliamente en otros sectores industriales.
Las materias primas para la producción de electrodos de grafito son el coque de petróleo, el coque de aguja y la brea de alquitrán de hulla.
El coque de petróleo es un producto sólido inflamable que se obtiene a partir de los residuos del carbón coquizable y la brea de petróleo. Es de color negro y poroso, su elemento principal es el carbono y su contenido de cenizas es muy bajo, generalmente inferior al 0,5 %. El coque de petróleo pertenece a la clase de carbono fácilmente grafitizable. Tiene una amplia gama de usos en las industrias química y metalúrgica. Es la principal materia prima para la producción de grafito artificial y productos de carbono para la producción de aluminio electrolítico.
El coque de petróleo se puede clasificar en dos tipos: coque crudo y coque calcinado, según la temperatura del tratamiento térmico. El coque crudo, obtenido mediante coquización retardada, contiene una gran cantidad de volátiles y presenta baja resistencia mecánica. El coque calcinado se obtiene mediante la calcinación del coque crudo. La mayoría de las refinerías en China producen únicamente coque, y las operaciones de calcinación se realizan principalmente en plantas de carbón.
El coque de petróleo se puede clasificar en coque con alto contenido de azufre (más del 1,5 %), coque con contenido medio de azufre (entre el 0,5 % y el 1,5 %) y coque con bajo contenido de azufre (menos del 0,5 %). La producción de electrodos de grafito y otros productos de grafito artificial generalmente se realiza con coque de bajo contenido de azufre.
El coque de aguja es un tipo de coque de alta calidad con una textura fibrosa evidente, un coeficiente de expansión térmica muy bajo y fácil grafitización. Al romperse, se puede dividir en tiras delgadas según su textura (la relación de aspecto suele ser superior a 1,75). Bajo un microscopio de polarización se puede observar una estructura fibrosa anisotrópica, por lo que se le denomina coque de aguja.
La anisotropía de las propiedades físico-mecánicas del coque de aguja es muy evidente. Presenta una buena conductividad eléctrica y térmica paralela al eje longitudinal de la partícula, y un bajo coeficiente de dilatación térmica. Durante el moldeo por extrusión, el eje longitudinal de la mayoría de las partículas se alinea con la dirección de extrusión. Por lo tanto, el coque de aguja es la materia prima clave para la fabricación de electrodos de grafito de alta o ultra alta potencia. El electrodo de grafito resultante presenta baja resistividad, un coeficiente de dilatación térmica reducido y una buena resistencia al choque térmico.
El coque de aguja se divide en coque de aguja a base de aceite, producido a partir de residuos de petróleo, y coque de aguja a base de carbón, producido a partir de materias primas de brea de carbón refinada.
El alquitrán de hulla es uno de los principales productos del procesamiento profundo del alquitrán de hulla. Es una mezcla de varios hidrocarburos, negro a alta temperatura, semisólido o sólido a alta temperatura, sin punto de fusión fijo, se ablanda después del calentamiento y luego se funde, con una densidad de 1,25-1,35 g/cm³. Según su punto de reblandecimiento, se divide en asfalto de baja temperatura, de temperatura media y de alta temperatura. El rendimiento del asfalto de temperatura media es del 54-56% del alquitrán de hulla. La composición del alquitrán de hulla es extremadamente compleja, ya que está relacionada con las propiedades del alquitrán de hulla y el contenido de heteroátomos, y también se ve afectada por el sistema de proceso de coquización y las condiciones de procesamiento del alquitrán de hulla. Existen muchos indicadores para caracterizar la brea de alquitrán de hulla, como el punto de reblandecimiento del betún, los insolubles en tolueno (TI), los insolubles en quinolina (QI), los valores de coquización y la reología de la brea de hulla.
El alquitrán de hulla se utiliza como aglutinante e impregnante en la industria del carbono, y su rendimiento influye considerablemente en el proceso de producción y la calidad de los productos de carbono. El asfalto aglutinante suele ser un asfalto modificado de temperatura media con un punto de reblandecimiento moderado, un alto índice de coquización y un alto contenido de resina β. El agente impregnante es un asfalto de temperatura media con un punto de reblandecimiento bajo, un índice de calidad bajo y buenas propiedades reológicas.
Fecha de publicación: 23 de septiembre de 2019