Grafīta elektrodu ražošanas process

Grafīta elektroda izejviela un ražošanas process

Grafīta elektrods ir augstas temperatūras izturīgs grafīta vadošs materiāls, ko iegūst, mīcot naftas produktus, izmantojot adatu koksu kā agregātu un akmeņogļu bitumenu kā saistvielu, izmantojot virkni procesu, piemēram, mīcīšanu, formēšanu, apdedzināšanu, piesūcināšanu, grafitizāciju un mehānisko apstrādi.

Grafīta elektrods ir svarīgs augstas temperatūras vadošs materiāls elektrotērauda ražošanā. Grafīta elektrodu izmanto, lai piegādātu elektroenerģiju elektriskajai krāsnij, un augstā temperatūra, ko rada loks starp elektroda galu un lādiņu, tiek izmantota kā siltuma avots lādiņa kausēšanai tērauda ražošanā. Citas rūdas krāsnis, kas kausē tādus materiālus kā dzeltenais fosfors, rūpnieciskais silīcijs un abrazīvie materiāli, arī izmanto grafīta elektrodus kā vadošus materiālus. Grafīta elektrodu lieliskās un īpašās fizikālās un ķīmiskās īpašības tiek plaši izmantotas arī citās rūpniecības nozarēs.

Grafīta elektrodu ražošanas izejvielas ir naftas kokss, adatu kokss un akmeņogļu darvas piķis.

Naftas kokss ir viegli uzliesmojošs ciets produkts, ko iegūst, koksējot ogļu atlikumus un naftas darvu. Krāsa ir melna un poraina, galvenais elements ir ogleklis, un pelnu saturs ir ļoti zems, parasti zem 0,5%. Naftas kokss pieder pie viegli grafitizējamas oglekļa klases. Naftas koksam ir plašs pielietojums ķīmiskajā un metalurģiskajā rūpniecībā. Tas ir galvenais izejmateriāls mākslīgā grafīta produktu un oglekļa produktu ražošanai elektrolītiskam alumīnijam.

Naftas koksu var iedalīt divos veidos: neapstrādāts kokss un kalcinēts kokss atkarībā no termiskās apstrādes temperatūras. Iepriekšējais naftas kokss, kas iegūts ar aizkavētu koksēšanu, satur lielu daudzumu gaistošo vielu, un tam ir zema mehāniskā izturība. Kalcinēts kokss tiek iegūts, kalcinējot neapstrādātu koksu. Lielākā daļa Ķīnas naftas pārstrādes rūpnīcu ražo tikai koksu, un kalcinēšanas operācijas galvenokārt tiek veiktas oglekļa rūpnīcās.

Naftas koksu var iedalīt koksā ar augstu sēra saturu (kas satur vairāk nekā 1,5 % sēra), koksā ar vidēju sēra saturu (kas satur 0,5–1,5 % sēra) un koksā ar zemu sēra saturu (kas satur mazāk nekā 0,5 % sēra). Grafīta elektrodu un citu mākslīgā grafīta produktu ražošanā parasti izmanto koksu ar zemu sēra saturu.

Adatu kokss ir augstas kvalitātes kokss ar izteiktu šķiedrainu tekstūru, ļoti zemu termiskās izplešanās koeficientu un vieglu grafitizāciju. Kad kokss ir salauzts, to var sadalīt plānās sloksnēs atbilstoši tekstūrai (malu attiecība parasti ir virs 1,75). Anizotropisku šķiedrainu struktūru var novērot polarizācijas mikroskopā, tāpēc to sauc par adatu koksu.

Adatveida koksa fizikāli mehānisko īpašību anizotropija ir ļoti acīmredzama. Tam ir laba elektriskā un siltumvadītspēja paralēli daļiņu gareniskās ass virzienam, un termiskās izplešanās koeficients ir zems. Ekstrūzijas formēšanas laikā vairuma daļiņu gareniskā ass ir novietota ekstrūzijas virzienā. Tāpēc adatveida kokss ir galvenā izejviela augstas jaudas vai īpaši augstas jaudas grafīta elektrodu ražošanā. Iegūtajam grafīta elektrodam ir zema pretestība, mazs termiskās izplešanās koeficients un laba termiskā trieciena izturība.

Adatu koksu iedala uz eļļas bāzes ražotā adatu koksā, kas ražots no naftas atlikumiem, un uz ogļu bāzes ražotā adatu koksā, kas ražots no rafinētām ogļu piķa izejvielām.

Akmeņogļu darva ir viens no galvenajiem akmeņogļu darvas dziļās pārstrādes produktiem. Tā ir dažādu ogļūdeņražu maisījums, kas augstā temperatūrā kļūst melns, augstā temperatūrā pusciets vai ciets, bez noteiktas kušanas temperatūras, pēc karsēšanas mīkstina un pēc tam izkausē, ar blīvumu 1,25–1,35 g/cm3. Pēc mīkstināšanas temperatūras to iedala zemas temperatūras, vidējas temperatūras un augstas temperatūras asfaltā. Vidējas temperatūras asfalta iznākums ir 54–56% no akmeņogļu darvas. Akmeņogļu darvas sastāvs ir ārkārtīgi sarežģīts, kas ir saistīts ar akmeņogļu darvas īpašībām un heteroatomu saturu, kā arī to ietekmē koksēšanas procesa sistēma un akmeņogļu darvas pārstrādes apstākļi. Akmeņogļu darvas piķi raksturo daudzi rādītāji, piemēram, bitumena mīkstināšanas temperatūra, toluolā nešķīstošās vielas (TI), hinolīnā nešķīstošās vielas (QI), koksēšanas vērtības un akmeņogļu piķa reoloģija.

Akmeņogļu darvu izmanto kā saistvielu un impregnētāju oglekļa rūpniecībā, un tās veiktspējai ir liela ietekme uz oglekļa produktu ražošanas procesu un kvalitāti. Saistviela asfaltā parasti izmanto vidējas temperatūras vai vidējas temperatūras modificētu asfaltu ar mērenu mīkstināšanas temperatūru, augstu koksēšanas vērtību un augstu β sveķu saturu. Impregnēšanas līdzeklis ir vidējas temperatūras asfalts ar zemu mīkstināšanas temperatūru, zemu QI un labām reoloģiskajām īpašībām.