ग्राफाईट इलेक्ट्रोड उत्पादन प्रक्रिया

ग्राफाईट इलेक्ट्रोडचा कच्चा माल आणि उत्पादन प्रक्रिया

ग्राफाईट इलेक्ट्रोड हे एक उच्च तापमान प्रतिरोधक ग्राफाईट प्रवाहकीय साहित्य आहे, जे पेट्रोलियम मळून, नीडल कोक एकत्रित घटक म्हणून आणि कोल बिटुमेन बंधक म्हणून वापरून, मळणे, साच्यात ओतणे, भाजणे, भिजवणे, ग्राफाईटीकरण आणि यांत्रिक प्रक्रिया यांसारख्या अनेक प्रक्रियांमधून तयार केले जाते.

ग्राफाईट इलेक्ट्रोड हे विद्युत पोलाद निर्मितीसाठी एक महत्त्वाचे उच्च-तापमान वाहक साहित्य आहे. विद्युत भट्टीमध्ये विद्युत ऊर्जा देण्यासाठी ग्राफाईट इलेक्ट्रोडचा वापर केला जातो, आणि इलेक्ट्रोडचे टोक व चार्ज यांच्यातील आर्कमुळे निर्माण होणाऱ्या उच्च तापमानाचा उपयोग पोलाद निर्मितीसाठी चार्ज वितळवण्यासाठी उष्णता स्रोत म्हणून केला जातो. पिवळा फॉस्फरस, औद्योगिक सिलिकॉन आणि अपघर्षक यांसारखे पदार्थ वितळवणाऱ्या इतर धातूंच्या भट्ट्यांमध्येही ग्राफाईट इलेक्ट्रोडचा वापर वाहक साहित्य म्हणून केला जातो. ग्राफाईट इलेक्ट्रोडच्या उत्कृष्ट आणि विशेष भौतिक व रासायनिक गुणधर्मांचा उपयोग इतर औद्योगिक क्षेत्रांमध्येही मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

ग्राफाईट इलेक्ट्रोडच्या उत्पादनासाठी लागणारा कच्चा माल म्हणजे पेट्रोलियम कोक, नीडल कोक आणि कोल टार पिच.

पेट्रोलियम कोक हे कोकिंग कोळशाचा अवशेष आणि पेट्रोलियम पिच यांच्या संयोगातून मिळणारे एक ज्वलनशील घन उत्पादन आहे. याचा रंग काळा आणि तो सच्छिद्र असतो, मुख्य घटक कार्बन असून राखेचे प्रमाण खूप कमी, साधारणपणे ०.५% पेक्षा कमी असते. पेट्रोलियम कोक हे सहजपणे ग्रॅफाइटीकरण होणाऱ्या कार्बनच्या वर्गात मोडते. रासायनिक आणि धातुशास्त्रीय उद्योगांमध्ये पेट्रोलियम कोकचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होतो. कृत्रिम ग्रॅफाइट उत्पादने आणि इलेक्ट्रोलाइटिक ॲल्युमिनियमसाठी कार्बन उत्पादने तयार करण्याकरिता हा मुख्य कच्चा माल आहे.

पेट्रोलियम कोकचे उष्णता उपचाराच्या तापमानानुसार दोन प्रकारांमध्ये वर्गीकरण करता येते: कच्चा कोक आणि कॅल्साइन केलेला कोक. विलंबित कोकिंगद्वारे मिळवलेल्या पहिल्या प्रकारच्या पेट्रोलियम कोकमध्ये बाष्पशील पदार्थांचे प्रमाण जास्त असते आणि त्याची यांत्रिक शक्ती कमी असते. कच्च्या कोकचे कॅल्सिनेशन करून कॅल्साइन केलेला कोक मिळवला जातो. चीनमधील बहुतेक रिफायनरी केवळ कोकचेच उत्पादन करतात आणि कॅल्सिनेशनची प्रक्रिया प्रामुख्याने कार्बन प्लांट्समध्ये केली जाते.

पेट्रोलियम कोकचे उच्च सल्फर कोक (ज्यात १.५% पेक्षा जास्त सल्फर असते), मध्यम सल्फर कोक (ज्यात ०.५% ते १.५% सल्फर असते) आणि कमी सल्फर कोक (ज्यात ०.५% पेक्षा कमी सल्फर असते) असे वर्गीकरण केले जाते. ग्रॅफाइट इलेक्ट्रोड आणि इतर कृत्रिम ग्रॅफाइट उत्पादनांचे उत्पादन सामान्यतः कमी सल्फर कोक वापरून केले जाते.

नीडल कोक हा एक प्रकारचा उच्च दर्जाचा कोक आहे, ज्याची रचना स्पष्टपणे तंतुमय असते, औष्णिक प्रसरण गुणांक खूप कमी असतो आणि त्याचे ग्रॅफायटीकरण सहज होते. जेव्हा हा कोक तोडला जातो, तेव्हा त्याच्या रचनेनुसार त्याचे बारीक पट्ट्यांमध्ये विभाजन करता येते (त्यांचे गुणोत्तर साधारणपणे १.७५ पेक्षा जास्त असते). ध्रुवीकरण सूक्ष्मदर्शकाखाली एक विषमदिश तंतुमय रचना पाहिली जाऊ शकते, आणि म्हणूनच याला नीडल कोक म्हटले जाते.

नीडल कोकच्या भौतिक-यांत्रिक गुणधर्मांमधील विषमदिक्ता (anisotropy) खूप स्पष्ट आहे. कणांच्या लांब अक्षाच्या दिशेला समांतर अशी त्याची विद्युत आणि औष्णिक वाहकता चांगली असते, आणि औष्णिक प्रसरणांक कमी असतो. एक्सट्रूजन मोल्डिंग करताना, बहुतेक कणांचा लांब अक्ष एक्सट्रूजनच्या दिशेने रचलेला असतो. त्यामुळे, उच्च-शक्तीचे किंवा अति-उच्च-शक्तीचे ग्रॅफाइट इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी नीडल कोक हा मुख्य कच्चा माल आहे. यापासून तयार होणाऱ्या ग्रॅफाइट इलेक्ट्रोडमध्ये कमी रोधकता, कमी औष्णिक प्रसरणांक आणि चांगली औष्णिक धक्कारोधकता असते.

नीडल कोकचे दोन प्रकार आहेत: पेट्रोलियम अवशेषांपासून तयार होणारा तेल-आधारित नीडल कोक आणि शुद्ध केलेल्या कोल पिच या कच्च्या मालापासून तयार होणारा कोळसा-आधारित नीडल कोक.

कोल टार हे कोल टारच्या सखोल प्रक्रियेतील मुख्य उत्पादनांपैकी एक आहे. हे विविध हायड्रोकार्बन्सचे मिश्रण असून, उच्च तापमानात काळे होते, अर्ध-घन किंवा घन असते, याचा कोणताही निश्चित वितळणबिंदू नसतो, गरम केल्यावर ते मऊ होते आणि नंतर वितळते, याची घनता १.२५-१.३५ ग्रॅम/सेमी³ असते. त्याच्या मऊ होण्याच्या बिंदूनुसार, त्याचे कमी तापमान, मध्यम तापमान आणि उच्च तापमान डांबर असे वर्गीकरण केले जाते. मध्यम तापमान डांबराचे उत्पादन कोल टारच्या ५४-५६% असते. कोल टारची रचना अत्यंत गुंतागुंतीची असते, जी कोल टारचे गुणधर्म आणि हेटरोअणूंच्या प्रमाणाशी संबंधित असते, तसेच कोकिंग प्रक्रिया प्रणाली आणि कोल टार प्रक्रियेच्या परिस्थितीवरही अवलंबून असते. कोल टार पिचचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी अनेक निर्देशक आहेत, जसे की बिटुमेन मऊ होण्याचा बिंदू, टोल्युइन अविद्राव्यता (TI), क्विनोलिन अविद्राव्यता (QI), कोकिंग मूल्ये आणि कोल पिच रिओलॉजी.

कार्बन उद्योगात कोल टारचा वापर बाइंडर आणि इम्प्रेग्नंट म्हणून केला जातो आणि त्याच्या कामगिरीचा कार्बन उत्पादनांच्या उत्पादन प्रक्रियेवर आणि उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर मोठा प्रभाव पडतो. बाइंडर डांबरामध्ये सामान्यतः मध्यम-तापमान किंवा मध्यम-तापमान सुधारित डांबराचा वापर केला जातो, ज्याचा सॉफ्टनिंग पॉइंट मध्यम, कोकिंग व्हॅल्यू उच्च आणि β रेझिन उच्च असतो. इम्प्रेग्नेटिंग एजंट हा कमी सॉफ्टनिंग पॉइंट, कमी QI आणि चांगले रिओलॉजिकल गुणधर्म असलेला मध्यम तापमानाचा डांबर असतो.