Графит электроду - бул мунай камырынан, агрегат катары ийне коксунан жана байланыштыруучу зат катары көмүр битумунан алынган жогорку температурага чыдамдуу графит өткөргүч материал, ал камыр жууруу, калыпка салуу, кууруу, сиңирүү, графиттештирүү жана механикалык иштетүү сыяктуу бир катар процесстер аркылуу өндүрүлөт.
Графит электроду электр болот эритүү үчүн маанилүү жогорку температуралуу өткөргүч материал болуп саналат. Графит электроду электр мешине электр энергиясын киргизүү үчүн колдонулат, ал эми электроддун учу менен заряддын ортосундагы догодон пайда болгон жогорку температура болот эритүү үчүн жылуулук булагы катары колдонулат. Сары фосфор, өнөр жай кремнийи жана абразивдер сыяктуу материалдарды эритүүчү башка руда мештери да графит электроддорун өткөргүч материалдар катары колдонушат. Графит электроддорунун эң сонун жана өзгөчө физикалык жана химиялык касиеттери башка өнөр жай тармактарында да кеңири колдонулат.
Графит электроддорун өндүрүү үчүн чийки зат болуп мунай коксу, ийне коксу жана көмүр чайырынын чайыры саналат.
Мунай коксу – кокстоо көмүрүнүн калдыгы жана мунай чайыры менен алынган тез күйүүчү катуу продукт. Түсү кара жана тешиктүү, негизги элементи көмүртек, ал эми күлүнүн курамы өтө төмөн, жалпысынан 0,5% дан төмөн. Мунай коксу оңой графиттештирилүүчү көмүртек классына кирет. Мунай коксу химиялык жана металлургиялык өнөр жайларда кеңири колдонулат. Ал жасалма графит продукцияларын жана электролиттик алюминий үчүн көмүртек продукцияларын өндүрүү үчүн негизги чийки зат болуп саналат.
Мунай коксун жылуулук менен иштетүү температурасына жараша эки түргө бөлүүгө болот: чийки кокс жана кальцинделген кокс. Кечиктирилген кокстоо жолу менен алынган мурунку мунай коксунда көп сандаган учуучу заттар бар жана механикалык бекемдиги төмөн. Кальцинделген кокс чийки коксун кальцинациялоо жолу менен алынат. Кытайдагы көпчүлүк мунайды кайра иштетүүчү заводдор кокс гана өндүрөт, ал эми кальцинациялоо операциялары көбүнчө көмүртек заводдорунда жүргүзүлөт.
Мунай коксун жогорку күкүрттүү кокс (1,5% дан ашык күкүрттү камтыйт), орточо күкүрттүү кокс (0,5%-1,5% күкүрттү камтыйт) жана аз күкүрттүү кокс (0,5% дан аз күкүрттү камтыйт) деп бөлүүгө болот. Графит электроддорун жана башка жасалма графит продукцияларын өндүрүү, адатта, аз күкүрттүү коксту колдонуу менен жүргүзүлөт.
Ийнелүү кокс – бул ачык булалуу текстурасы, өтө төмөн жылуулук кеңейүү коэффициенти жана оңой графиттештирилген жогорку сапаттагы кокстун бир түрү. Кокс сынганда, аны текстурасына жараша ичке тилкелерге бөлүүгө болот (жактардын катышы жалпысынан 1,75тен жогору). Анизотроптук булалуу түзүлүштү поляризациялоочу микроскоп менен байкоого болот, ошондуктан ал ийнелүү кокс деп аталат.
Ийне коксунун физикалык-механикалык касиеттеринин анизотропиясы абдан айкын. Ал бөлүкчөнүн узун огу багытына параллель жакшы электр жана жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө ээ жана жылуулук кеңейүү коэффициенти төмөн. Экструзия менен калыптоодо көпчүлүк бөлүкчөлөрдүн узун огу экструзия багытында жайгашкан. Ошондуктан, ийне кокс жогорку кубаттуулуктагы же өтө жогорку кубаттуулуктагы графит электроддорун өндүрүү үчүн негизги чийки зат болуп саналат. Алынган графит электродунун каршылыгы төмөн, жылуулук кеңейүү коэффициенти кичине жана жылуулук соккусуна жакшы туруктуулукка ээ.
Ийнелүү кокс мунай калдыктарынан алынган мунай негизиндеги ийнелүү кокс жана тазаланган көмүр чайырынан алынган көмүр негизиндеги ийнелүү кокс болуп бөлүнөт.
Көмүр чайыры - көмүр чайырын терең иштетүүнүн негизги продуктуларынын бири. Ал ар кандай углеводороддордун аралашмасы, жогорку температурада кара, жогорку температурада жарым катуу же катуу, туруктуу эрүү температурасы жок, ысыткандан кийин жумшартылып, андан кийин эрийт, тыгыздыгы 1,25-1,35 г/см3. Жумшаруу температурасы боюнча ал төмөнкү температура, орто температура жана жогорку температурадагы асфальт болуп бөлүнөт. Орто температурадагы асфальттын чыгышы көмүр чайырынын 54-56% түзөт. Көмүр чайырынын курамы өтө татаал, бул көмүр чайырынын касиеттерине жана гетероатомдордун курамына байланыштуу жана кокстоо процессинин системасы жана көмүр чайырын иштетүү шарттарына да таасир этет. Көмүр чайырынын чайырын мүнөздөө үчүн көптөгөн көрсөткүчтөр бар, мисалы, битумдун жумшаруу температурасы, толуолдун эрибеген заттары (TI), хинолиндин эрибеген заттары (QI), кокстоо маанилери жана көмүр чайырынын реологиясы.
Көмүр чайыры көмүр өнөр жайында байланыштыруучу жана сиңирүүчү зат катары колдонулат жана анын иштеши көмүртек продукцияларын өндүрүү процессине жана сапатына чоң таасирин тийгизет. Байланыштыруучу асфальт, адатта, орточо жумшартуу температурасына, жогорку кокстоо маанисине жана жогорку β чайырына ээ болгон орто температурадагы же орто температурадагы модификацияланган асфальтты колдонот. Сингдирүүчү агент - бул жумшартуу температурасы төмөн, QI төмөн жана жакшы реологиялык касиеттерге ээ болгон орто температурадагы асфальт.
Төмөнкү сүрөттө көмүртек ишканасында графит электродун өндүрүү процесси көрсөтүлгөн.
Кальцинация: Көмүртектүү чийки зат жогорку температурада жылуулук менен иштетилип, андагы нымдуулукту жана учуучу заттарды чыгарып салат, ал эми баштапкы бышыруу көрсөткүчүн жакшыртууга туура келген өндүрүш процесси калцинация деп аталат. Жалпысынан алганда, көмүртектүү чийки зат жылуулук булагы катары газды жана өзүнүн учуучу заттарын колдонуу менен калцинацияланат жана максималдуу температура 1250-1350 °C түзөт.
Кальцинация көмүртектүү чийки заттын түзүлүшүнө жана физикалык-химиялык касиеттерине терең өзгөрүүлөрдү киргизет, негизинен кокстун тыгыздыгын, механикалык бекемдигин жана электр өткөрүмдүүлүгүн жакшыртууда, кокстун химиялык туруктуулугун жана кычкылданууга туруктуулугун жогорулатууда, кийинки процесстин пайдубалын түптөөдө.
Кальцинацияланган жабдуулар негизинен резервуардагы кальцинаторду, айланма мешти жана электрдик кальцинаторду камтыйт. Кальцинациянын сапатын көзөмөлдөө индекси мунай коксунун чыныгы тыгыздыгы 2,07 г/см3 кем эмес, каршылыгы 550 мкΩ.м ашпайт, ийне коксунун чыныгы тыгыздыгы 2,12 г/см3 кем эмес жана каршылыгы 500 мкΩ.м ашпайт.
Чийки затты майдалоо жана ингредиенттер
Партиялоодон мурун, кальцийленген мунай коксу жана ийне коксу майдаланып, майдаланып, электен өткөрүлүшү керек.
Орточо майдалоо, адатта, жаак майдалагыч, балка майдалагыч, рулон майдалагыч жана ушул сыяктуулар аркылуу болжол менен 50 мм өлчөмүндөгү майдалоочу жабдуулар менен жүргүзүлөт, бул үчүн партиялоо үчүн талап кылынган 0,5-20 мм өлчөмүндөгү материал андан ары майдаланат.
Фрезерлөө – бул көмүртектүү материалды 0,15 мм же андан аз өлчөмдөгү жана 0,075 мм же андан аз өлчөмдөгү порошок сымал майда бөлүкчөгө чейин суспензия түрүндөгү шакекче түрүндөгү орама тегирмен (Реймонд тегирмени), шар тегирмени же ушул сыяктуу каражаттар аркылуу майдалоо процесси.
Тандоо – бул майдалангандан кийин ар кандай материалдарды бирдей тешиктери бар электер аркылуу тар өлчөмдөгү бир нече бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө бөлүү процесси. Учурдагы электроддорду өндүрүү үчүн, адатта, 4-5 гранул жана 1-2 порошок сорту талап кылынат.
Ингредиенттер – бул ар кандай агрегаттарды, порошокторду жана байланыштыруучу заттарды формуланын талаптарына ылайык эсептөө, таразалоо жана фокустоо үчүн өндүрүш процесстери. Формулировканын илимий жактан ылайыктуулугу жана партиялык операциянын туруктуулугу продукциянын сапат индексине жана иштешине таасир этүүчү эң маанилүү факторлордун бири болуп саналат.
Формула 5 аспектти аныкташы керек:
1 Чийки заттын түрүн тандаңыз;
2 ар кандай чийки заттардын үлүшүн аныктоо;
3 катуу чийки заттын бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн курамын аныктоо;
4 байланыштыруучу заттын көлөмүн аныктоо;
5 Кошумчалардын түрүн жана көлөмүн аныктаңыз.
Жыйнап жууруу: белгилүү бир температурада ар кандай бөлүкчөлөрдүн өлчөмүндөгү көмүртектүү гранулдарды жана порошокторду белгилүү бир өлчөмдөгү байланыштыргыч менен аралаштыруу жана сандык жактан аныктоо, ошондой эле пластмассалык пастаны жууруу деп аталган процесске айландыруу.
Жууруу процесси: кургак аралаштыруу (20-35 мүн), нымдуу аралаштыруу (40-55 мүн)
Жумуртканы жууруунун ролу:
1 Кургак аралаштырганда, ар кандай чийки заттар бирдей аралаштырылат, ал эми ар кандай бөлүкчөлөрдүн өлчөмүндөгү катуу көмүртектүү материалдар бирдей аралаштырылып, аралашманын тыгыздыгын жакшыртуу үчүн толтурулат;
2 Көмүр чайырынын чайырын кошкондон кийин, кургак материал жана асфальт бирдей аралаштырылат. Суюк асфальт гранулдардын бетин бирдей каптап, нымдап, асфальт байланыштыруучу катмарды түзөт, ал эми бардык материалдар бири-бирине бир тектүү пластикалык мата пайда кылуу үчүн биригет. Калыптоого жагымдуу;
Көмүр чайырынын 3 бөлүгү көмүртектүү материалдын ички мейкиндигине кирип, пастанын тыгыздыгын жана бириккендигин андан ары жогорулатат.
Калыптоо: көмүртек материалын калыптоо - бул калыптоо жабдуулары тарабынан колдонулган тышкы күчтүн таасири астында жуурулган көмүртек пастасын пластикалык деформациялоо процесси, акыры белгилүү бир формага, өлчөмгө, тыгыздыкка жана бекемдикке ээ болгон жашыл денени (же чийки продуктуну) түзүү процесси.
Калыптоонун түрлөрү, жабдуулары жана өндүрүлгөн продукциялары:
Калыптоо ыкмасы
Жалпы жабдуулар
негизги продукциялар
Калыптоо
Вертикалдык гидравликалык пресс
Электр көмүртек, төмөнкү сорттогу майда структуралуу графит
Кысуу
Горизонталдуу гидравликалык экструдер
Бурама экструдери
Графит электроду, чарчы электрод
Вибрациялык калыптоо
Вибрациялык калыптоо машинасы
Алюминий көмүртек кирпичи, домна мешиндеги көмүртек кирпичи
Изостатикалык пресстөө
Изостатикалык калыптоо машинасы
Изотроптук графит, анизотроптук графит
Кысуу операциясы
1 муздатуучу материал: диск муздатуучу материал, цилиндр муздатуучу материал, аралаштыруу жана жууруучу муздатуучу материалдар ж.б.
Учуучу заттарды чыгарып, адгезияны жогорулатуу үчүн ылайыктуу температурага (90-120 °C) чейин төмөндөтүңүз, ошондо пастанын жабышчаактыгы 20-30 мүнөткө бирдей болот.
2 Жүктөө: көтөргүч тосмону басыңыз —– 2-3 жолу кесүү—-4-10MPa тыгыздоо
3. Алдын ала басым: басым 20-25 МПа, убакыт 3-5 мүнөт, чаң соргуч менен тазалоо учурунда
4 экструзия: тосмону басыңыз —5-15MPa экструзия — кесүү — муздатуучу раковинага
Экструзиянын техникалык параметрлери: кысуу катышы, пресстөө камерасынын жана форсунканын температурасы, муздатуу температурасы, алдын ала жүктөө басымынын убактысы, экструзия басымы, экструзия ылдамдыгы, муздатуучу суунун температурасы
Жашыл денени текшерүү: көлөмдүк тыгыздык, сырткы көрүнүшүн текшерүү, анализ
Кальцинация: Бул көмүртек продуктунун жашыл корпусу толтургучтун коргоосу астында атайын иштелип чыккан жылытуу мешине толтурулуп, жашыл корпустагы көмүр чайырын көмүрлөштүрүү үчүн жогорку температурадагы жылуулук менен иштетүүнү жүргүзүү процесси. Көмүр битумун көмүрлөштүргөндөн кийин пайда болгон битум коксу көмүртектүү агрегатты жана порошок бөлүкчөлөрүн чогуу катуулантат, ал эми кальцинацияланган көмүр продуктусу жогорку механикалык бекемдикке, төмөнкү электрдик каршылыкка, жакшы жылуулук туруктуулугуна жана химиялык туруктуулукка ээ.
Кальцинациялоо көмүртек продуктуларын өндүрүүдөгү негизги процесстердин бири болуп саналат жана ошондой эле графит электродун өндүрүүнүн үч негизги жылуулук менен иштетүү процессинин маанилүү бөлүгү болуп саналат. Кальцинациялоо өндүрүш цикли узун (бышырууда 22-30 күн, 2 бышыруу үчүн мештерде 5-20 күн) жана энергияны көп сарптоо. Жашыл кууруунун сапаты даяр продукциянын сапатына жана өндүрүштүн баасына таасир этет.
Жашыл денедеги жашыл көмүр чайыры күйгүзүү процессинде кокстолуп, учуучу заттын болжол менен 10%ы бөлүнүп чыгат, ал эми көлөм 2-3% кичирейүү менен пайда болот, ал эми массалык жоготуу 8-10% түзөт. Көмүртектүү запастын физикалык жана химиялык касиеттери да олуттуу өзгөрдү. Көзөнөктүүлүктүн жогорулашынан улам көзөнөктүүлүк 1,70 г/см3тен 1,60 г/см3ке чейин, ал эми каршылыгы 10000 мкΩ·мден 40-50 мкΩ·мге чейин төмөндөдү. Кальцийленген запастын механикалык бекемдиги да чоң болду. Жакшыртуу үчүн.
Экинчилик бышыруу - бул кальцийленген продуктуну чөмүлтүп, андан кийин кальцийленген продуктунун тешикчелерине чөмүлгөн чайырды көмүрлөтүү үчүн кальцийлөө процесси. Жогорку көлөмдүк тыгыздыкты талап кылган электроддор (RPден башка бардык түрлөрү) жана муун бланктары эки тараптуу бышыруу талап кылынат, ал эми муун бланктары да үч жолу батып, төрт жолу бышыруу же эки жолу батып, үч жолу бышыруу процессине дуушар болот.
Кууруучу мештин негизги түрү:
Үзгүлтүксүз иштөө — шакекче меш (капкак менен, капкаксыз), туннель меш
Үзгүлтүктүү иштөө — тескери меш, пол астындагы кууруучу, кутучалуу кууруучу
Кальцинация ийри сызыгы жана максималдуу температура:
Бир жолку кууруу—-320, 360, 422, 480 саат, 1250 °C
Экинчилик кууруу—-125, 240, 280 саат, 700-800 °C
Бышырылган азыктарды текшерүү: сырткы көрүнүшүн текшерүү, электрдик каршылыгы, көлөмдүк тыгыздыгы, кысуу күчү, ички түзүлүшүн талдоо
Импрегнациялоо – бул көмүртек материалы басымдуу идишке салынып, суюк импрегнациялоочу чайыр белгилүү бир температура жана басым шарттарында продукт электродунун тешикчелерине чөмүлтүлүүчү процесс. Максаты – продуктунун тешиктүүлүгүн азайтуу, продуктунун көлөмдүк тыгыздыгын жана механикалык бекемдигин жогорулатуу, ошондой эле продуктунун электр жана жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жакшыртуу.
Импрегнациялоо процесси жана ага байланыштуу техникалык параметрлер: даярдаманы күйгүзүү – бетти тазалоо – алдын ала ысытуу (260-380 °C, 6-10 саат) – импрегнациялоочу резервуарды толтуруу – чаң соргуч менен тазалоо (8-9 кПа, 40-50 мүнөт) – Битум куюу (180-200 °C) – Басым менен иштетүү (1,2-1,5 МПа, 3-4 саат) – Асфальтка кайра кайтуу – Муздатуу (цистернанын ичинде же сыртында)
Импрегнацияланган продукцияны текшерүү: импрегнациялангандан кийин салмак кошуу көрсөткүчү G=(W2-W1)/W1×100%
Бир жолу чөмүлтүлгөндө салмак кошуу көрсөткүчү ≥14%
Экинчилик импрегнацияланган продуктунун салмак кошуу көрсөткүчү ≥ 9%
Үч жолу малып жегенден кийин салмак кошуу көрсөткүчү ≥ 5%
Графиттештирүү - бул аморфтук катмарлуу структурадагы көмүртекти үч өлчөмдүү иреттелген графит кристаллдык структурасына айландыруу үчүн көмүртек продуктусу жогорку температурадагы электр мешиндеги коргоочу чөйрөдө 2300°C же андан жогору температурага чейин ысытылган жогорку температурадагы жылуулук менен иштетүү процесси.
Графиттештирүүнүн максаты жана таасири:
1. көмүртек материалынын өткөрүмдүүлүгүн жана жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жакшыртуу (каршылык 4-5 эсеге азаят, ал эми жылуулук өткөрүмдүүлүгү болжол менен 10 эсеге жогорулайт);
2 көмүртек материалынын жылуулук соккусуна туруктуулугун жана химиялык туруктуулугун жакшыртуу (сызыктуу кеңейүү коэффициенти 50-80% га төмөндөгөн);
3 көмүртек материалынын майлоочулугун жана абразияга туруктуулугун камсыз кылуу үчүн;
4. Чыгарылган газдардын аралашмаларын кетирүү, көмүртек материалынын тазалыгын жакшыртуу (продукциянын күлүнүн курамы 0,5-0,8% дан 0,3% га чейин төмөндөйт).
Графиттештирүү процессин ишке ашыруу:
Көмүртек материалын графиттештирүү 2300-3000 °C жогорку температурада жүргүзүлөт, ошондуктан аны өнөр жайда электр менен жылытуу аркылуу гана ишке ашырууга болот, башкача айтканда, ток түздөн-түз ысытылган кальцинирленген продукт аркылуу өтөт, ал эми мешке заряддалган кальцинирленген продукт жогорку температурадагы электр тогу менен пайда болот. Өткөргүч кайрадан жогорку температурага чейин ысытылган объект болуп саналат.
Учурда кеңири колдонулуп жаткан мештерге Ачесон графитизация мештери жана ички жылуулук каскады (LWG) мештери кирет. Биринчисинин кубаттуулугу чоң, температура айырмасы чоң жана энергияны көп сарптайт. Экинчисинин ысытуу убактысы кыска, энергияны аз сарптайт, электрдик каршылыгы бирдей жана орнотууга ылайыктуу эмес.
Графиттештирүү процессин башкаруу температуранын көтөрүлүү шартына ылайыктуу электр кубаттуулугунун ийри сызыгын өлчөө менен башкарылат. Ачесон меши үчүн электр менен камсыздоо убактысы 50-80 саатты, ал эми LWG меши үчүн 9-15 саатты түзөт.
Графиттештирүүнүн энергияны сарптоосу абдан чоң, адатта 3200-4800 кВт/саат, ал эми процесстин баасы жалпы өндүрүштүк чыгымдардын 20-35% түзөт.
Графиттелген продукцияларды текшерүү: сырткы көрүнүшүн таптоо, каршылыкты текшерүү
Машина куруу: Көмүртек графит материалдарын механикалык иштетүүнүн максаты - электроддун корпусун жана муундарын колдонуу талаптарына ылайык келтирүү үчүн кесүү жолу менен керектүү өлчөмгө, формага, тактыкка ж.б. жетүү.
Графит электродун иштетүү эки көз карандысыз иштетүү процессине бөлүнөт: электрод корпусу жана муун.
Корпусту иштетүү үч этаптан турат: тешиктүү жана орой жалпак учтуу бет, сырткы тегерек жана жалпак учтуу бет жана фрезерлөө жиби. Конус сымал муундарды иштетүүнү 6 процесске бөлүүгө болот: кесүү, жалпак учтуу бет, машинанын конусунун бети, фрезерлөө жиби, бургулоочу болт жана оюк.
Электрод муундарын туташтыруу: конус сымал муун туташтыруу (үч кыскыч жана бир кыскыч), цилиндрдик муун туташтыруу, бүдүрчө туташтыруу (эркек жана ургаачы туташтыруу)
Иштөө тактыгын көзөмөлдөө: жиптин конус четтөөсү, жиптин кадамы, муундун (тешиктин) чоң диаметринин четтөөсү, муун тешиктин коаксиалдуулугу, муун тешиктин вертикалдуулугу, электроддун учунун тегиздиги, муундун төрт чекиттүү четтөөсү. Атайын шакекче өлчөгүчтөр жана пластина өлчөгүчтөр менен текшериңиз.
Даяр электроддорду текшерүү: тактыгы, салмагы, узундугу, диаметри, көлөмдүк тыгыздыгы, каршылыгы, чогултууга чейинки чыдамдуулугу ж.б.
Жарыяланган убактысы: 2019-жылдын 31-октябры