Råmateriale og produksjonsprosess for grafittelektrode
Grafittelektrode er et høytemperaturbestandig grafittledende materiale produsert ved petroleumselding, nålekoks som aggregat og kullbitumen som bindemiddel, som produseres gjennom en rekke prosesser som elting, støping, risting, impregnering, grafittisering og mekanisk bearbeiding.
Grafittelektroden er et viktig høytemperaturledende materiale for elektrisk stålproduksjon. Grafittelektroden brukes til å mate elektrisk energi inn i den elektriske ovnen, og den høye temperaturen som genereres av lysbuen mellom elektrodeenden og ladningen brukes som varmekilde for å smelte ladningen for stålproduksjon. Andre malmovner som smelter materialer som gult fosfor, industrielt silisium og slipemidler bruker også grafittelektroder som ledende materialer. De utmerkede og spesielle fysiske og kjemiske egenskapene til grafittelektroder er også mye brukt i andre industrisektorer.
Råmaterialene for produksjon av grafittelektroder er petroleumskoks, nålekoks og kulltjærebek.
Petroleumskoks er et brannfarlig fast produkt som oppnås ved koking av kullrester og petroleumsbek. Fargen er svart og porøs, hovedelementet er karbon, og askeinnholdet er svært lavt, vanligvis under 0,5 %. Petroleumskoks tilhører klassen av lett grafittiserbare karboner. Petroleumskoks har et bredt bruksområde innen kjemisk og metallurgisk industri. Det er det viktigste råmaterialet for produksjon av kunstige grafittprodukter og karbonprodukter for elektrolytisk aluminium.
Petroleumskoks kan deles inn i to typer: råkoks og kalsinert koks i henhold til varmebehandlingstemperaturen. Den tidligere petroleumskoksen som oppnås ved forsinket koksing inneholder en stor mengde flyktige stoffer, og den mekaniske styrken er lav. Kalsinert koks oppnås ved kalsinering av råkoks. De fleste raffinerier i Kina produserer kun koks, og kalsineringsoperasjonene utføres hovedsakelig i karbonanlegg.
Petroleumskoks kan deles inn i koks med høyt svovelinnhold (som inneholder mer enn 1,5 % svovel), koks med middels svovelinnhold (som inneholder 0,5–1,5 % svovel) og koks med lavt svovelinnhold (som inneholder mindre enn 0,5 % svovel). Produksjonen av grafittelektroder og andre kunstige grafittprodukter skjer vanligvis ved bruk av koks med lavt svovelinnhold.
Nålekoks er en type koks av høy kvalitet med tydelig fiberstruktur, svært lav termisk ekspansjonskoeffisient og enkel grafittisering. Når koksen er brutt, kan den deles i tynne strimler i henhold til tekstur (sideforholdet er vanligvis over 1,75). En anisotropisk fiberstruktur kan observeres under et polariserende mikroskop, og kalles derfor nålekoks.
Anisotropien i de fysisk-mekaniske egenskapene til nålekoks er svært tydelig. Den har god elektrisk og termisk ledningsevne parallelt med partikkelens lengdeakseretning, og den termiske utvidelseskoeffisienten er lav. Ved ekstruderingsstøping er lengdeaksen til de fleste partiklene anordnet i ekstruderingsretningen. Derfor er nålekoks det viktigste råmaterialet for produksjon av høyeffekts- eller ultrahøyeffektsgrafittelektroder. Den produserte grafittelektroden har lav resistivitet, liten termisk utvidelseskoeffisient og god termisk sjokkmotstand.
Nålekoks er delt inn i oljebasert nålekoks produsert fra petroleumsrester og kullbasert nålekoks produsert fra raffinerte kullbekråvarer.
Kulltjære er et av hovedproduktene fra kulltjæredypforedling. Det er en blanding av forskjellige hydrokarboner, svart ved høy temperatur, halvfast eller fast ved høy temperatur, uten fast smeltepunkt, myknet etter oppvarming og deretter smeltet, med en tetthet på 1,25–1,35 g/cm3. I henhold til mykningspunktet er det delt inn i lavtemperatur-, middelstemperatur- og høytemperaturasfalt. Utbyttet av middels temperaturasfalt er 54–56 % kulltjære. Sammensetningen av kulltjære er ekstremt komplisert, og er relatert til egenskapene til kulltjære og innholdet av heteroatomer, og påvirkes også av koksingssystemet og kulltjæreforedlingsforholdene. Det finnes mange indikatorer for å karakterisere kulltjærebek, som bitumenmykningspunkt, toluenuløselige stoffer (TI), kinolinuløselige stoffer (QI), koksingsverdier og kulltjærereologi.
Kulltjære brukes som bindemiddel og impregneringsmiddel i karbonindustrien, og ytelsen har stor innvirkning på produksjonsprosessen og produktkvaliteten til karbonprodukter. Bindemasfalten bruker vanligvis en modifisert asfalt med middels temperatur eller middels temperatur, med moderat mykningspunkt, høy koksverdi og høy β-harpiks. Impregneringsmidlet er en asfalt med middels temperatur, lavt mykningspunkt, lav kvalitetskontroll og gode reologiske egenskaper.
Publisert: 23. september 2019