Proċess ta' produzzjoni ta' elettrodi tal-grafita

L-elettrodu tal-grafita huwa materjal konduttiv tal-grafita reżistenti għat-temperatura għolja prodott minn għaġna tal-pitrolju, kokk tal-labar bħala aggregat u bitum tal-faħam bħala sustanza li tgħaqqad, li huma prodotti permezz ta' serje ta' proċessi bħall-għaġna, l-iffurmar, ix-xiwi, l-impregnazzjoni, il-grafitizzazzjoni u l-ipproċessar mekkaniku tal-materjal.

L-elettrodu tal-grafita huwa materjal konduttiv importanti f'temperatura għolja għall-manifattura tal-azzar elettriku. L-elettrodu tal-grafita jintuża biex idaħħal l-enerġija elettrika fil-forn elettriku, u t-temperatura għolja ġġenerata mill-ark bejn it-tarf tal-elettrodu u l-ċarġ tintuża bħala sors ta' sħana biex iddewweb iċ-ċarġ għall-manifattura tal-azzar. Fran oħra tal-mineral li jdubu materjali bħal fosfru isfar, silikon industrijali, u abrażivi jużaw ukoll elettrodi tal-grafita bħala materjali konduttivi. Il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi eċċellenti u speċjali tal-elettrodi tal-grafita jintużaw ukoll ħafna f'setturi industrijali oħra.
Il-materja prima għall-produzzjoni ta' elettrodi tal-grafita huma kokk tal-pitrolju, kokk tal-labar u żift tal-qatran tal-faħam.

Il-kokk tal-pitrolju huwa prodott solidu fjammabbli miksub mill-kokkjar tar-residwu tal-faħam u ż-żift tal-pitrolju. Il-kulur huwa iswed u poruż, l-element ewlieni huwa l-karbonju, u l-kontenut ta' rmied huwa baxx ħafna, ġeneralment taħt iż-0.5%. Il-kokk tal-pitrolju jappartjeni għall-klassi tal-karbonju li jista' jiġi grafitizzat faċilment. Il-kokk tal-pitrolju għandu firxa wiesgħa ta' użi fl-industriji kimiċi u metallurġiċi. Huwa l-materja prima ewlenija għall-produzzjoni ta' prodotti tal-grafita artifiċjali u prodotti tal-karbonju għall-aluminju elettrolitiku.

Il-kokk tal-pitrolju jista' jinqasam f'żewġ tipi: kokk mhux ipproċessat u kokk kalċinat skont it-temperatura tat-trattament bis-sħana. L-ewwel kokk tal-pitrolju miksub permezz tal-kokkjar ittardjat fih ammont kbir ta' volatili, u s-saħħa mekkanika hija baxxa. Il-kokk kalċinat jinkiseb permezz tal-kalċinazzjoni tal-kokk mhux ipproċessat. Il-biċċa l-kbira tar-raffineriji fiċ-Ċina jipproduċu biss kokk, u l-operazzjonijiet ta' kalċinazzjoni jsiru l-aktar f'impjanti tal-karbonju.

Il-kokk tal-pitrolju jista' jinqasam f'kokk b'kubrit għoli (li fih aktar minn 1.5% kubrit), kokk b'kubrit medju (li fih 0.5%-1.5% kubrit), u kokk b'kubrit baxx (li fih inqas minn 0.5% kubrit). Il-produzzjoni ta' elettrodi tal-grafita u prodotti oħra tal-grafita artifiċjali ġeneralment issir bl-użu ta' kokk b'kubrit baxx.

Il-kokk tal-labar huwa tip ta' kokk ta' kwalità għolja b'tessut fibruż ovvju, koeffiċjent ta' espansjoni termali baxx ħafna u grafitizzazzjoni faċli. Meta l-kokk jinkiser, jista' jinqasam fi strixxi rqaq skont it-tessut (il-proporzjon tal-aspett ġeneralment ikun 'il fuq minn 1.75). Struttura fibruża anisotropika tista' tiġi osservata taħt mikroskopju polarizzanti, u għalhekk tissejjaħ kokk tal-labar.

L-anisotropija tal-proprjetajiet fiżiko-mekkaniċi tal-kokk tal-labar hija ovvja ħafna. Għandu konduttività elettrika u termali tajba parallela mad-direzzjoni tal-assi twil tal-partiċella, u l-koeffiċjent tal-espansjoni termali huwa baxx. Meta jiġi ffurmat bl-estrużjoni, l-assi twil tal-biċċa l-kbira tal-partiċelli huwa rranġat fid-direzzjoni tal-estrużjoni. Għalhekk, il-kokk tal-labar huwa l-materja prima ewlenija għall-manifattura ta' elettrodi tal-grafita ta' qawwa għolja jew ultra-għolja. L-elettrodu tal-grafita prodott għandu reżistività baxxa, koeffiċjent żgħir ta' espansjoni termali u reżistenza tajba għax-xokk termali.

Il-kokk tal-labar huwa maqsum f'kokk tal-labar ibbażat fuq iż-żejt prodott minn residwu tal-pitrolju u kokk tal-labar ibbażat fuq il-faħam prodott minn materja prima raffinata taż-żift tal-faħam.

Il-qatran tal-faħam huwa wieħed mill-prodotti ewlenin tal-ipproċessar fil-fond tal-qatran tal-faħam. Huwa taħlita ta' diversi idrokarburi, iswed f'temperatura għolja, semi-solidu jew solidu f'temperatura għolja, mingħajr punt ta' tidwib fiss, imrattab wara t-tisħin, u mbagħad imdewweb, b'densità ta' 1.25-1.35 g/cm3. Skont il-punt ta' trattib tiegħu, huwa maqsum f'asfalt ta' temperatura baxxa, temperatura medja u temperatura għolja. Ir-rendiment tal-asfalt f'temperatura medja huwa 54-56% tal-qatran tal-faħam. Il-kompożizzjoni tal-qatran tal-faħam hija estremament ikkumplikata, li hija relatata mal-proprjetajiet tal-qatran tal-faħam u l-kontenut ta' eteroatomi, u hija affettwata wkoll mis-sistema tal-proċess tal-kokk u l-kundizzjonijiet tal-ipproċessar tal-qatran tal-faħam. Hemm ħafna indikaturi għall-karatterizzazzjoni tal-qatran tal-faħam, bħall-punt ta' trattib tal-bitum, l-insolubbli tat-toluene (TI), l-insolubbli tal-kinolina (QI), il-valuri tal-kokk, u r-reoloġija tal-qatran tal-faħam.

Il-qatran tal-faħam jintuża bħala sustanza li tgħaqqad u impregnant fl-industrija tal-karbonju, u l-prestazzjoni tiegħu għandha impatt kbir fuq il-proċess tal-produzzjoni u l-kwalità tal-prodott tal-prodotti tal-karbonju. L-asfalt li jgħaqqad ġeneralment juża asfalt b'temperatura medja jew modifikat b'temperatura medja li għandu punt ta' trattib moderat, valur ta' kokk għoli, u reżina β għolja. L-aġent ta' impregnazzjoni huwa asfalt b'temperatura medja li għandu punt ta' trattib baxx, QI baxx, u proprjetajiet reoloġiċi tajbin.

L-istampa li ġejja turi l-proċess tal-produzzjoni tal-elettrodu tal-grafita f'intrapriża tal-karbonju.
Kalċinazzjoni: Il-materja prima karbonika tiġi ttrattata bis-sħana f'temperatura għolja biex teħles mill-umdità u l-materja volatili li tinsab fiha, u l-proċess ta' produzzjoni li jikkorrispondi għat-titjib tal-prestazzjoni oriġinali tat-tisjir jissejjaħ kalċinazzjoni. Ġeneralment, il-materja prima karbonika tiġi kalċinata bl-użu tal-gass u l-volatili tagħha stess bħala sors ta' sħana, u t-temperatura massima hija 1250-1350 °C.

Il-kalċinazzjoni tagħmel bidliet profondi fl-istruttura u l-proprjetajiet fiżikokimiċi tal-materja prima karbonika, prinċipalment fit-titjib tad-densità, is-saħħa mekkanika u l-konduttività elettrika tal-kokk, ittejjeb l-istabbiltà kimika u r-reżistenza għall-ossidazzjoni tal-kokk, u tistabbilixxi l-pedament għall-proċess sussegwenti.

It-tagħmir kalċinat jinkludi prinċipalment kalċinatur tat-tank, forn li jdur u kalċinatur elettriku. L-indiċi tal-kontroll tal-kwalità tal-kalċinazzjoni huwa li d-densità vera tal-kokk tal-pitrolju mhijiex inqas minn 2.07g/cm3, ir-reżistività mhijiex aktar minn 550μΩ.m, id-densità vera tal-kokk tal-labar mhijiex inqas minn 2.12g/cm3, u r-reżistività mhijiex aktar minn 500μΩ.m.
Tgħaffiġ tal-materja prima u ingredjenti

Qabel il-proċess tat-taħlit, il-kokk tal-pitrolju kalċinat bl-ingrossa u l-kokk tal-labar iridu jiġu mgħaffġin, mitħunin u mgħarblati.

It-tgħaffiġ medju ġeneralment jitwettaq b'tagħmir tat-tgħaffiġ ta' madwar 50 mm permezz ta' crusher tax-xedaq, crusher tal-martell, crusher tar-romblu u simili biex ikompli jfarrak il-materjal ta' daqs 0.5-20 mm meħtieġ għall-batching.

It-tħin huwa proċess ta' tħin ta' materjal karboniku għal partiċella żgħira trab ta' 0.15 mm jew inqas u daqs ta' partiċella ta' 0.075 mm jew inqas permezz ta' mitħna tar-rombli taċ-ċrieki tat-tip sospensjoni (mitħna Raymond), mitħna tal-blalen, jew simili.

L-iskrinjar huwa proċess li fih firxa wiesgħa ta' materjali wara tgħaffiġ tinqasam f'diversi firxiet ta' daqsijiet ta' partiċelli b'firxa dejqa ta' daqsijiet permezz ta' serje ta' għarbiel b'fetħiet uniformi. Il-produzzjoni attwali tal-elettrodi ġeneralment teħtieġ 4-5 pritkuni u 1-2 gradi ta' trab.

L-ingredjenti huma l-proċessi ta' produzzjoni għall-kalkolu, l-użin u l-iffukar tad-diversi aggregati ta' aggregati u trabijiet u sustanzi li jgħaqqdu skont ir-rekwiżiti tal-formulazzjoni. L-adegwatezza xjentifika tal-formulazzjoni u l-istabbiltà tal-operazzjoni tal-batching huma fost l-aktar fatturi importanti li jaffettwaw l-indiċi tal-kwalità u l-prestazzjoni tal-prodott.

Il-formula trid tiddetermina 5 aspetti:
1Agħżel it-tip ta' materja prima;
2 iddetermina l-proporzjon ta' tipi differenti ta' materja prima;
3 id-determinazzjoni tal-kompożizzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-materja prima solida;
4 iddetermina l-ammont ta' sustanza li tgħaqqad;
5 Iddetermina t-tip u l-ammont ta' addittivi.

Għaġna: It-taħlit u l-kwantifikazzjoni ta' granuli u trabijiet karboniċi ta' diversi daqsijiet ta' partiċelli ma' ċertu ammont ta' sustanza li tgħaqqad f'ċerta temperatura, u l-għaġna tal-pejst tal-plastiċità fi proċess imsejjaħ għaġna.

Proċess ta' għaġna: taħlit niexef (20-35 minuta) taħlit bl-imxarrab (40-55 minuta)

Ir-rwol tal-għaġna:
1 Meta tħallat niexef, il-materjali mhux maħduma varji jitħalltu b'mod uniformi, u l-materjali karboniċi solidi ta' daqsijiet differenti ta' partiċelli jitħalltu u jimtlew b'mod uniformi biex titjieb il-kompattezza tat-taħlita;
2 Wara li żżid il-qatran tal-faħam, il-materjal niexef u l-asfalt jitħalltu b'mod uniformi. L-asfalt likwidu jiksi u jixxarrab b'mod uniformi l-wiċċ tal-granuli biex jifforma saff ta' twaħħil tal-asfalt, u l-materjali kollha jingħaqdu ma' xulxin biex jiffurmaw tebgħa tal-plastik omoġenja. Jikkonduċi għall-iffurmar;
3 partijiet ta' żift tal-qatran tal-faħam jippenetraw fl-ispazju ta' ġewwa tal-materjal karboniku, u b'hekk iżidu aktar id-densità u l-koeżjoni tal-pejst.

Molding: L-iffurmar ta' materjal tal-karbonju jirreferi għall-proċess ta' deformazzjoni plastika tal-pejst tal-karbonju magħġun taħt il-forza esterna applikata mit-tagħmir tal-iffurmar biex finalment jifforma korp aħdar (jew prodott mhux ipproċessat) li għandu ċerta forma, daqs, densità u saħħa.

Tipi ta' iffurmar, tagħmir u prodotti prodotti:
Metodu tal-iffurmar
Tagħmir komuni
prodotti ewlenin
Iffurmar
Stampa idrawlika vertikali
Karbonju elettriku, grafita ta' struttura fina ta' grad baxx
Agħfas
Estrużur idrawliku orizzontali
Estrużur tal-viti
Elettrodu tal-grafita, elettrodu kwadru
Iffurmar bil-vibrazzjoni
Magna tal-iffurmar tal-vibrazzjoni
Briks tal-karbonju tal-aluminju, briks tal-karbonju tal-forn tal-funderija
Ippressar iżostatiku
Magna tal-iffurmar iżostatiku
Grafita iżotropika, grafita anisotropika

Operazzjoni ta' għafas
1 materjal frisk: materjal li jkessaħ id-diska, materjal li jkessaħ iċ-ċilindru, materjali li jkessaħ it-taħlit u l-għaġna, eċċ.
Armi l-volatili, naqqas għal temperatura xierqa (90-120 °C) biex iżżid l-adeżjoni, sabiex il-blokka tal-pejst tkun uniformi għal 20-30 minuta
2 Tagħbija: baffle tal-irfigħ tal-istampa —– 2-3 darbiet qtugħ—-kompattazzjoni ta' 4-10MPa
3 pre-pressjoni: pressjoni 20-25MPa, ħin 3-5min, waqt li tkun qed tnaddaf bil-vakwu
4 estrużjoni: agħfas il-baffle 'l isfel —estrużjoni ta' 5-15MPa — aqta' — fil-sink tat-tkessiħ

Parametri tekniċi tal-estrużjoni: proporzjon ta' kompressjoni, temperatura tal-kamra tal-istampa u taż-żennuna, temperatura tat-tkessiħ, ħin tal-pressjoni ta' qabel it-tagħbija, pressjoni tal-estrużjoni, veloċità tal-estrużjoni, temperatura tal-ilma tat-tkessiħ

Spezzjoni tal-korp aħdar: densità tal-massa, tapping tad-dehra, analiżi

Kalċinazzjoni: Huwa proċess fejn il-korp aħdar tal-prodott tal-karbonju jimtela f'forn tat-tisħin iddisinjat apposta taħt il-protezzjoni tal-mili biex iwettaq trattament bis-sħana f'temperatura għolja biex jikkarbonizza l-qatran tal-faħam fil-korp aħdar. Il-kokk tal-bitumen iffurmat wara l-karbonizzazzjoni tal-bitumen tal-faħam jissolidifika l-aggregat karboniku u l-partiċelli tat-trab flimkien, u l-prodott tal-karbonju kalċinat għandu saħħa mekkanika għolja, reżistività elettrika baxxa, stabbiltà termali tajba u stabbiltà kimika.

Il-kalċinazzjoni hija waħda mill-proċessi ewlenin fil-produzzjoni ta' prodotti tal-karbonju, u hija wkoll parti importanti mit-tliet proċessi ewlenin ta' trattament bis-sħana tal-produzzjoni tal-elettrodi tal-grafita. Iċ-ċiklu tal-produzzjoni tal-kalċinazzjoni huwa twil (22-30 jum għall-ħami, 5-20 jum għall-fran għal 2 ħami), u konsum ogħla ta' enerġija. Il-kwalità tax-xiwi aħdar għandha impatt fuq il-kwalità tal-prodott lest u l-ispiża tal-produzzjoni.

Il-qatran tal-faħam aħdar fil-korp aħdar jiġi kkokkjat matul il-proċess tax-xiwi, u madwar 10% tal-materja volatili tiġi skarikata, u l-volum jiġi prodott b'2-3% jinxtorob, u t-telf tal-massa huwa ta' 8-10%. Il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tal-billetta tal-karbonju nbidlu wkoll b'mod sinifikanti. Il-porożità naqset minn 1.70 g/cm3 għal 1.60 g/cm3 u r-reżistività naqset minn 10000 μΩ·m għal 40-50 μΩ·m minħabba ż-żieda fil-porożità. Is-saħħa mekkanika tal-billetta kalċinata kienet ukoll kbira. Għal titjib.

Il-ħami sekondarju huwa proċess fejn il-prodott kalċinat jiġi mgħaddas u mbagħad kalċinat biex il-qatran mgħaddas fil-pori tal-prodott kalċinat jiġi karbonizzat. L-elettrodi li jeħtieġu densità tal-massa ogħla (il-varjetajiet kollha ħlief RP) u l-vojt tal-ġonot jeħtieġ li jiġu msajra f'żewġ postijiet, u l-vojt tal-ġonot huma wkoll soġġetti għal tliet dips b'erba' ħmira jew żewġ dips bi tliet ħmira.

Tip ta' forn prinċipali ta' roaster:
Tħaddim kontinwu—forn ċirkolari (b'għatu, mingħajr għatu), forn tal-mina
Tħaddim intermittenti—forn invers, roaster taħt l-art, roaster tal-kaxxa

Kurva tal-kalċinazzjoni u temperatura massima:
Inkaljar ta' darba—-320, 360, 422, 480 siegħa, 1250 °C
Tixwi sekondarju—-125, 240, 280 siegħa, 700-800 °C

Spezzjoni ta' prodotti moħmija: tapping tad-dehra, reżistività elettrika, densità tal-massa, saħħa kompressiva, analiżi tal-istruttura interna

L-impregnazzjoni hija proċess fejn materjal tal-karbonju jitqiegħed f'kontenitur tal-pressjoni u l-likwidu tal-impregnazzjoni taż-żift jiġi mgħaddas fil-pori tal-elettrodu tal-prodott taħt ċerti kundizzjonijiet ta' temperatura u pressjoni. L-iskop huwa li titnaqqas il-porożità tal-prodott, tiżdied id-densità tal-massa u s-saħħa mekkanika tal-prodott, u tittejjeb il-konduttività elettrika u termali tal-prodott.

Il-proċess ta' impregnazzjoni u l-parametri tekniċi relatati huma: inkaljar tal-billetta – tindif tal-wiċċ – tisħin minn qabel (260-380 °C, 6-10 sigħat) – tagħbija tat-tank tal-impregnazzjoni – vakwu (8-9KPa, 40-50min) – Injezzjoni tal-bitumen (180-200 °C) – Pressurizzazzjoni (1.2-1.5 MPa, 3-4 sigħat) – Ritorn għall-asfalt – Tkessiħ (ġewwa jew barra t-tank)

Spezzjoni ta' prodotti impregnati: rata ta' żieda fil-piż tal-impregnazzjoni G=(W2-W1)/W1×100%
Rata ta' żieda fil-piż b'dippjar wieħed ≥14%
Rata ta' żieda fil-piż tal-prodott mimli sekondarjament ≥ 9%
Tliet prodotti li jgħaddsu rata ta' żieda fil-piż ≥ 5%

Il-grafitizzazzjoni tirreferi għal proċess ta' trattament bis-sħana f'temperatura għolja fejn prodott tal-karbonju jissaħħan għal temperatura ta' 2300 °C jew aktar f'mezz protettiv f'forn elettriku f'temperatura għolja biex jikkonverti struttura amorfa f'saffi tal-karbonju fi struttura kristallina tal-grafita ordnata tridimensjonali.

L-iskop u l-effett tal-grafitizzazzjoni:
1 ittejjeb il-konduttività u l-konduttività termali tal-materjal tal-karbonju (ir-reżistività titnaqqas b'4-5 darbiet, u l-konduttività termali tiżdied b'madwar 10 darbiet);
2 ittejjeb ir-reżistenza għax-xokk termali u l-istabbiltà kimika tal-materjal tal-karbonju (il-koeffiċjent tal-espansjoni lineari jitnaqqas b'50-80%);
3 biex il-materjal tal-karbonju jkun iktar lubrikanti u reżistenti għall-brix;
4 Impuritajiet tal-egżost, ittejjeb il-purità tal-materjal tal-karbonju (il-kontenut ta' rmied tal-prodott jitnaqqas minn 0.5-0.8% għal madwar 0.3%).

Ir-realizzazzjoni tal-proċess ta' grafitizzazzjoni:

Il-grafitizzazzjoni tal-materjal tal-karbonju titwettaq f'temperatura għolja ta' 2300-3000 °C, għalhekk tista' tiġi realizzata biss permezz ta' tisħin elettriku fl-industrija, jiġifieri, il-kurrent jgħaddi direttament mill-prodott kalċinat imsaħħan, u l-prodott kalċinat iċċarġjat fil-forn jiġi ġġenerat mill-kurrent elettriku f'temperatura għolja. Il-konduttur huwa għal darb'oħra oġġett li jissaħħan għal temperatura għolja.

Fost il-franijiet li jintużaw ħafna bħalissa hemm il-franijiet tal-grafitizzazzjoni Acheson u l-franijiet tal-kaskata tas-sħana interna (LWG). Tal-ewwel għandhom output kbir, differenza kbira fit-temperatura, u konsum għoli ta' enerġija. Tal-aħħar għandhom ħin qasir ta' tisħin, konsum baxx ta' enerġija, reżistività elettrika uniformi, u mhumiex adattati għat-twaħħil.

Il-kontroll tal-proċess tal-grafitizzazzjoni huwa kkontrollat ​​billi titkejjel il-kurva tal-enerġija elettrika li hija adattata għall-kundizzjoni taż-żieda fit-temperatura. Il-ħin tal-provvista tal-enerġija huwa ta' 50-80 siegħa għall-forn Acheson u 9-15-il siegħa għall-forn LWG.

Il-konsum tal-enerġija tal-grafitizzazzjoni huwa kbir ħafna, ġeneralment 3200-4800KWh, u l-ispiża tal-proċess tammonta għal madwar 20-35% tal-ispiża totali tal-produzzjoni.

Spezzjoni ta' prodotti grafitizzati: tapping tad-dehra, test tar-reżistività

Makkinar: L-iskop tal-makkinar mekkaniku tal-materjali tal-grafita tal-karbonju huwa li jinkiseb id-daqs, il-forma, il-preċiżjoni, eċċ. meħtieġa billi jinqatgħu biex il-korp tal-elettrodu u l-ġonot isiru skont ir-rekwiżiti tal-użu.

L-ipproċessar tal-elettrodu tal-grafita huwa maqsum f'żewġ proċessi ta' pproċessar indipendenti: il-korp tal-elettrodu u l-ġonta.

L-ipproċessar tal-ġisem jinkludi tliet stadji: wiċċ ċatt tat-tarf tat-tħaffir u mhux maħdum, ċirku ta' barra u wiċċ ċatt tat-tarf u ħajta tat-tħin. L-ipproċessar ta' ġonta konika jista' jinqasam f'6 proċessi: qtugħ, wiċċ ċatt tat-tarf, wiċċ tal-kon tal-karozza, ħajta tat-tħin, bolt tat-tħaffir u slotting.

Konnessjoni tal-ġonot tal-elettrodi: konnessjoni konika tal-ġonta (tliet bokkli u bokkla waħda), konnessjoni ċilindrika tal-ġonta, konnessjoni b'ħotob (konnessjoni maskili u femminili)

Kontroll tal-eżattezza tal-magni: devjazzjoni tat-taper tal-ħajta, pitch tal-ħajta, devjazzjoni tad-dijametru kbir tal-ġonta (toqba), koassjalità tat-toqba tal-ġonta, vertikalità tat-toqba tal-ġonta, ċattità tal-wiċċ tat-tarf tal-elettrodu, devjazzjoni f'erba' punti tal-ġonta. Iċċekkja b'gauges speċjali taċ-ċirku u gauges tal-pjanċa.

Spezzjoni ta' elettrodi lesti: preċiżjoni, piż, tul, dijametru, densità tal-massa, reżistività, tolleranza ta' qabel l-assemblaġġ, eċċ.