Productieproces van grafietelektroden

Grondstoffen en productieproces van grafietelektroden

Grafietelektroden zijn hittebestendige, geleidende grafietmaterialen die worden geproduceerd uit petroleumklei, naaldcokes als aggregaat en steenkoolbitumen als bindmiddel. Dit proces omvat een reeks handelingen zoals kneden, vormen, roosteren, impregneren, grafitisatie en mechanische bewerking.

De grafietelektrode is een belangrijk hittebestendig geleidend materiaal voor de elektrische staalproductie. De grafietelektrode wordt gebruikt om elektrische energie aan de oven toe te voeren, en de hoge temperatuur die ontstaat door de boog tussen het uiteinde van de elektrode en de lading, dient als warmtebron om de lading te smelten voor de staalproductie. Ook andere ertsovens die materialen smelten zoals gele fosfor, industrieel silicium en schuurmiddelen, gebruiken grafietelektroden als geleidend materiaal. De uitstekende en bijzondere fysische en chemische eigenschappen van grafietelektroden zorgen ervoor dat ze ook in andere industriële sectoren veelvuldig worden gebruikt.

De grondstoffen voor de productie van grafietelektroden zijn petroleumcokes, naaldcokes en koolteerpek.

Petroleumcokes is een brandbaar vast product dat wordt verkregen door het cokesvormen van steenkoolresidu en petroleumpek. Het is zwart van kleur en poreus, het hoofdbestanddeel is koolstof en het asgehalte is zeer laag, doorgaans minder dan 0,5%. Petroleumcokes behoort tot de klasse van gemakkelijk te grafitiseren koolstof. Petroleumcokes heeft een breed scala aan toepassingen in de chemische en metallurgische industrie. Het is de belangrijkste grondstof voor de productie van kunstmatig grafiet en koolstofproducten voor elektrolytisch aluminium.

Petroleumcokes kan, afhankelijk van de warmtebehandelingstemperatuur, worden onderverdeeld in twee typen: ruwe cokes en gecalcineerde cokes. De ruwe cokes, verkregen door vertraagde cokesvorming, bevat een grote hoeveelheid vluchtige stoffen en heeft een lage mechanische sterkte. Gecalcineerde cokes wordt verkregen door het calcineren van ruwe cokes. De meeste raffinaderijen in China produceren alleen cokes, en de calcineringsprocessen worden meestal uitgevoerd in koolstofinstallaties.

Petroleumcokes kan worden onderverdeeld in cokes met een hoog zwavelgehalte (meer dan 1,5% zwavel), cokes met een gemiddeld zwavelgehalte (0,5%-1,5% zwavel) en cokes met een laag zwavelgehalte (minder dan 0,5% zwavel). Voor de productie van grafietelektroden en andere kunstmatige grafietproducten wordt over het algemeen cokes met een laag zwavelgehalte gebruikt.

Naaldcokes is een soort hoogwaardige cokes met een duidelijke vezelstructuur, een zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt en gemakkelijke grafitisatie. Wanneer de cokes wordt gebroken, kan deze op basis van de structuur in dunne stroken worden gesplitst (de aspectverhouding is over het algemeen groter dan 1,75). Onder een polarisatiemicroscoop is een anisotrope vezelstructuur waarneembaar, vandaar de naam naaldcokes.

De anisotropie van de fysisch-mechanische eigenschappen van naaldcokes is zeer duidelijk. Het heeft een goede elektrische en thermische geleidbaarheid parallel aan de lange as van het deeltje, en de thermische uitzettingscoëfficiënt is laag. Bij extrusievorming is de lange as van de meeste deeltjes in de extrusierichting georiënteerd. Daarom is naaldcokes een belangrijke grondstof voor de productie van hoogvermogen- of ultrahoogvermogen-grafietelektroden. De geproduceerde grafietelektrode heeft een lage soortelijke weerstand, een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en een goede thermische schokbestendigheid.

Naaldcokes wordt onderverdeeld in op olie gebaseerde naaldcokes, geproduceerd uit aardolieresiduen, en op steenkool gebaseerde naaldcokes, geproduceerd uit geraffineerde steenkoolpekgrondstoffen.

Steenkoolteer is een van de belangrijkste producten van de diepverwerking van steenkoolteer. Het is een mengsel van verschillende koolwaterstoffen, zwart bij hoge temperaturen, halfvast of vast bij hoge temperaturen, zonder vast smeltpunt, zachter na verhitting en vervolgens smeltend, met een dichtheid van 1,25-1,35 g/cm³. Afhankelijk van het verwekingspunt wordt het onderverdeeld in asfalt voor lage temperaturen, middelhoge temperaturen en hoge temperaturen. De opbrengst van asfalt voor middelhoge temperaturen bedraagt ​​54-56% steenkoolteer. De samenstelling van steenkoolteer is zeer complex en hangt samen met de eigenschappen van steenkoolteer en het gehalte aan heteroatomen, en wordt ook beïnvloed door het cokesproces en de verwerkingsomstandigheden van steenkoolteer. Er zijn veel indicatoren om steenkoolteer te karakteriseren, zoals het verwekingspunt van bitumen, tolueenonoplosbare stoffen (TI), chinolineonoplosbare stoffen (QI), cokewaarden en de reologie van steenkoolteer.

Koolteer wordt in de koolstofindustrie gebruikt als bindmiddel en impregneermiddel, en de eigenschappen ervan hebben een grote invloed op het productieproces en de productkwaliteit van koolstofproducten. Het bindmiddel is doorgaans een asfaltsoort voor middelhoge temperaturen of een gemodificeerde asfaltsoort voor middelhoge temperaturen met een matig verwekingspunt, een hoge cokeswaarde en een hoog β-harsgehalte. Het impregneermiddel is een asfaltsoort voor middelhoge temperaturen met een laag verwekingspunt, een lage QI-waarde en goede reologische eigenschappen.