Sirovina i proces proizvodnje grafitnih elektroda
Grafitna elektroda je visokotemperaturno otporan grafitni vodljivi materijal proizveden od naftnog gnječenja, igličastog koksa kao agregata i ugljenog bitumena kao veziva, koji se proizvode nizom procesa kao što su gnječenje, oblikovanje, prženje, impregnacija, grafitizacija i mehanička obrada.
Grafitna elektroda je važan visokotemperaturni vodljivi materijal za elektroproizvodnju čelika. Grafitna elektroda se koristi za unos električne energije u električnu peć, a visoka temperatura koju stvara luk između kraja elektrode i uloška koristi se kao izvor topline za taljenje uloška za proizvodnju čelika. Druge peći za rudu koje tale materijale poput žutog fosfora, industrijskog silicija i abraziva također koriste grafitne elektrode kao vodljive materijale. Izvrsna i posebna fizikalna i kemijska svojstva grafitnih elektroda također se široko koriste u drugim industrijskim sektorima.
Sirovine za proizvodnju grafitnih elektroda su naftni koks, igličasti koks i smola ugljenog katrana.
Naftni koks je zapaljivi čvrsti proizvod dobiven koksiranjem ostataka ugljena i naftne smole. Boja je crna i porozna, glavni element je ugljik, a sadržaj pepela je vrlo nizak, obično ispod 0,5%. Naftni koks pripada klasi lako grafitiziranog ugljika. Naftni koks ima širok raspon upotrebe u kemijskoj i metalurškoj industriji. Glavna je sirovina za proizvodnju umjetnih grafitnih proizvoda i ugljičnih proizvoda za elektrolitički aluminij.
Naftni koks se može podijeliti u dvije vrste: sirovi koks i kalcinirani koks prema temperaturi toplinske obrade. Bivši naftni koks dobiven odgođenim koksiranjem sadrži veliku količinu hlapljivih tvari, a mehanička čvrstoća je niska. Kalcinirani koks se dobiva kalcinacijom sirovog koksa. Većina rafinerija u Kini proizvodi samo koks, a operacije kalcinacije se uglavnom provode u postrojenjima za proizvodnju ugljika.
Naftni koks može se podijeliti na koks s visokim udjelom sumpora (koji sadrži više od 1,5% sumpora), koks sa srednjim udjelom sumpora (koji sadrži 0,5%-1,5% sumpora) i koks s niskim udjelom sumpora (koji sadrži manje od 0,5% sumpora). Grafitne elektrode i drugi umjetni grafitni proizvodi općenito se proizvode korištenjem koksa s niskim udjelom sumpora.
Igličasti koks je vrsta visokokvalitetnog koksa s izraženom vlaknastom teksturom, vrlo niskim koeficijentom toplinskog širenja i lakom grafitizacijom. Kada se koks razbije, može se podijeliti na tanke trake prema teksturi (omjer stranica je općenito iznad 1,75). Anizotropna vlaknasta struktura može se uočiti pod polarizacijskim mikroskopom i stoga se naziva igličastim koksom.
Anizotropija fizičko-mehaničkih svojstava igličastog koksa je vrlo očita. Ima dobru električnu i toplinsku vodljivost paralelnu s uzdužnom osi čestice, a koeficijent toplinskog širenja je nizak. Prilikom ekstruzijskog oblikovanja, uzdužna os većine čestica je postavljena u smjeru ekstruzije. Stoga je igličasti koks ključna sirovina za proizvodnju grafitnih elektroda velike ili ultra velike snage. Proizvedena grafitna elektroda ima nisku otpornost, mali koeficijent toplinskog širenja i dobru otpornost na toplinske udare.
Igličasti koks se dijeli na igličasti koks na bazi nafte proizveden od ostataka nafte i igličasti koks na bazi ugljena proizveden od rafiniranih sirovina ugljene smole.
Katran ugljena jedan je od glavnih proizvoda duboke prerade katrana ugljena. To je smjesa različitih ugljikovodika, crne boje na visokoj temperaturi, polukrute ili krute na visokoj temperaturi, bez fiksne točke taljenja, omekšane nakon zagrijavanja, a zatim rastopljene, s gustoćom od 1,25-1,35 g/cm3. Prema točki omekšavanja dijeli se na niskotemperaturni, srednjotemperaturni i visokotemperaturni asfalt. Prinos asfalta na srednjoj temperaturi je 54-56% katrana ugljena. Sastav katrana ugljena izuzetno je složen, što je povezano sa svojstvima katrana ugljena i sadržajem heteroatoma, a na njega utječu i sustav procesa koksiranja i uvjeti prerade katrana ugljena. Postoje mnogi pokazatelji za karakterizaciju smole katrana ugljena, kao što su točka omekšavanja bitumena, tvari netopljive u toluenu (TI), tvari netopljive u kinolinu (QI), vrijednosti koksiranja i reologija smole ugljena.
Katran ugljena koristi se kao vezivo i impregnant u industriji ugljika, a njegove performanse imaju veliki utjecaj na proizvodni proces i kvalitetu ugljičnih proizvoda. Vezivo za asfalt općenito koristi asfalt srednje temperature ili modificiran asfalt srednje temperature s umjerenom točkom omekšavanja, visokom vrijednošću koksiranja i visokim udjelom β smole. Impregnacijsko sredstvo je asfalt srednje temperature s niskom točkom omekšavanja, niskim QI i dobrim reološkim svojstvima.
Vrijeme objave: 23. rujna 2019.