Bahan baku dan proses pembuatan elektroda grafit
Elektroda grafit adalah material konduktif grafit tahan suhu tinggi yang diproduksi dari campuran minyak bumi, kokas jarum sebagai agregat, dan bitumen batubara sebagai pengikat, yang diproduksi melalui serangkaian proses seperti pencampuran, pencetakan, pemanggangan, impregnasi, grafitisasi, dan pemrosesan mekanis.
Elektroda grafit merupakan material konduktif suhu tinggi yang penting untuk pembuatan baja listrik. Elektroda grafit digunakan untuk memasukkan energi listrik ke dalam tungku listrik, dan suhu tinggi yang dihasilkan oleh busur listrik antara ujung elektroda dan muatan digunakan sebagai sumber panas untuk melelehkan muatan untuk pembuatan baja. Tungku bijih lainnya yang melebur material seperti fosfor kuning, silikon industri, dan bahan abrasif juga menggunakan elektroda grafit sebagai material konduktif. Sifat fisik dan kimia yang sangat baik dan khusus dari elektroda grafit juga banyak digunakan di sektor industri lainnya.
Bahan baku untuk produksi elektroda grafit adalah kokas minyak bumi, kokas jarum, dan ter batubara.
Kokas minyak bumi adalah produk padat yang mudah terbakar yang diperoleh dari residu batubara kokas dan ter minyak bumi. Warnanya hitam dan berpori, unsur utamanya adalah karbon, dan kadar abunya sangat rendah, umumnya di bawah 0,5%. Kokas minyak bumi termasuk dalam kelas karbon yang mudah digrafitisasi. Kokas minyak bumi memiliki berbagai macam kegunaan dalam industri kimia dan metalurgi. Ini adalah bahan baku utama untuk memproduksi produk grafit buatan dan produk karbon untuk aluminium elektrolitik.
Kokas minyak bumi dapat dibagi menjadi dua jenis: kokas mentah dan kokas terkalsinasi berdasarkan suhu perlakuan panas. Kokas minyak bumi mentah yang diperoleh melalui proses kokas tunda mengandung banyak zat volatil, dan kekuatan mekaniknya rendah. Kokas terkalsinasi diperoleh melalui kalsinasi kokas mentah. Sebagian besar kilang minyak di Tiongkok hanya memproduksi kokas, dan operasi kalsinasi sebagian besar dilakukan di pabrik karbon.
Kokas minyak bumi dapat dibagi menjadi kokas sulfur tinggi (mengandung lebih dari 1,5% sulfur), kokas sulfur sedang (mengandung 0,5%-1,5% sulfur), dan kokas sulfur rendah (mengandung kurang dari 0,5% sulfur). Produksi elektroda grafit dan produk grafit buatan lainnya umumnya diproduksi menggunakan kokas sulfur rendah.
Kokas jarum adalah jenis kokas berkualitas tinggi dengan tekstur berserat yang jelas, koefisien ekspansi termal yang sangat rendah, dan mudah mengalami grafitisasi. Ketika kokas dipecah, ia dapat terbelah menjadi strip-strip tipis sesuai dengan teksturnya (rasio aspek umumnya di atas 1,75). Struktur berserat anisotropik dapat diamati di bawah mikroskop polarisasi, dan karena itu disebut sebagai kokas jarum.
Anisotropi sifat fisik-mekanis kokas jarum sangat jelas. Kokas jarum memiliki konduktivitas listrik dan termal yang baik sejajar dengan arah sumbu panjang partikel, dan koefisien ekspansi termalnya rendah. Saat dicetak dengan ekstrusi, sumbu panjang sebagian besar partikel tersusun searah dengan arah ekstrusi. Oleh karena itu, kokas jarum merupakan bahan baku utama untuk pembuatan elektroda grafit berdaya tinggi atau ultra-tinggi. Elektroda grafit yang dihasilkan memiliki resistivitas rendah, koefisien ekspansi termal kecil, dan ketahanan terhadap guncangan termal yang baik.
Kokas jarum terbagi menjadi kokas jarum berbasis minyak yang diproduksi dari residu minyak bumi dan kokas jarum berbasis batubara yang diproduksi dari bahan baku pitch batubara olahan.
Tar batubara adalah salah satu produk utama dari pengolahan tar batubara secara mendalam. Tar batubara merupakan campuran berbagai hidrokarbon, berwarna hitam pada suhu tinggi, semi-padat atau padat pada suhu tinggi, tidak memiliki titik leleh tetap, melunak setelah dipanaskan, dan kemudian meleleh, dengan densitas 1,25-1,35 g/cm³. Berdasarkan titik lunaknya, tar batubara dibagi menjadi aspal suhu rendah, suhu menengah, dan suhu tinggi. Hasil aspal suhu menengah adalah 54-56% dari tar batubara. Komposisi tar batubara sangat kompleks, yang berkaitan dengan sifat-sifat tar batubara dan kandungan heteroatom, serta dipengaruhi oleh sistem proses kokasifikasi dan kondisi pengolahan tar batubara. Terdapat banyak indikator untuk mengkarakterisasi terak batubara, seperti titik lunak bitumen, zat tak larut toluena (TI), zat tak larut kuinolin (QI), nilai kokasifikasi, dan reologi terak batubara.
Tar batubara digunakan sebagai pengikat dan bahan impregnasi dalam industri karbon, dan kinerjanya sangat berpengaruh pada proses produksi dan kualitas produk karbon. Aspal pengikat umumnya menggunakan aspal suhu menengah atau aspal modifikasi suhu menengah yang memiliki titik lunak sedang, nilai kokas tinggi, dan resin β tinggi. Bahan impregnasi adalah aspal suhu menengah yang memiliki titik lunak rendah, QI rendah, dan sifat reologi yang baik.
Waktu posting: 23 September 2019