Matéria-prima e processo de fabricação do eletrodo de grafite
O eletrodo de grafite é um material condutor de grafite resistente a altas temperaturas produzido por mistura de petróleo, coque agulhado como agregado e betume de carvão como aglutinante, que são produzidos por meio de uma série de processos como amassamento, moldagem, torrefação, impregnação, grafitização e processamento mecânico.
O eletrodo de grafite é um importante material condutor de alta temperatura para a siderurgia elétrica. O eletrodo de grafite é usado para fornecer energia elétrica ao forno elétrico, e a alta temperatura gerada pelo arco entre a extremidade do eletrodo e a carga é usada como fonte de calor para fundir a carga para a fabricação de aço. Outros fornos de minério que fundem materiais como fósforo amarelo, silício industrial e abrasivos também utilizam eletrodos de grafite como materiais condutores. As excelentes e especiais propriedades físicas e químicas dos eletrodos de grafite também são amplamente utilizadas em outros setores industriais.
As matérias-primas para a produção de eletrodos de grafite são coque de petróleo, coque de agulha e piche de alcatrão de hulha.
O coque de petróleo é um produto sólido inflamável obtido a partir da coqueificação de resíduos de carvão e piche de petróleo. Possui cor preta e porosidade, seu principal elemento é o carbono e seu teor de cinzas é muito baixo, geralmente abaixo de 0,5%. O coque de petróleo pertence à classe dos carbonos facilmente grafitáveis. O coque de petróleo possui ampla gama de aplicações nas indústrias química e metalúrgica. É a principal matéria-prima para a produção de produtos de grafite artificial e produtos de carbono para a produção de alumínio eletrolítico.
O coque de petróleo pode ser dividido em dois tipos: coque bruto e coque calcinado, de acordo com a temperatura do tratamento térmico. O coque de petróleo obtido por coque retardado contém uma grande quantidade de voláteis e apresenta baixa resistência mecânica. O coque calcinado é obtido pela calcinação do coque bruto. A maioria das refinarias na China produz apenas coque, e as operações de calcinação são realizadas principalmente em usinas de carvão.
O coque de petróleo pode ser dividido em coque com alto teor de enxofre (contendo mais de 1,5% de enxofre), coque com médio teor de enxofre (contendo 0,5% a 1,5% de enxofre) e coque com baixo teor de enxofre (contendo menos de 0,5% de enxofre). A produção de eletrodos de grafite e outros produtos artificiais de grafite é geralmente realizada com coque com baixo teor de enxofre.
O coque em forma de agulha é um tipo de coque de alta qualidade com textura fibrosa evidente, coeficiente de expansão térmica muito baixo e fácil grafitização. Quando o coque é quebrado, ele pode ser dividido em tiras finas de acordo com a textura (a razão de aspecto geralmente é superior a 1,75). Uma estrutura fibrosa anisotrópica pode ser observada em um microscópio de polarização e, portanto, é chamada de coque em forma de agulha.
A anisotropia das propriedades físico-mecânicas do coque agulhado é bastante evidente. Ele apresenta boa condutividade elétrica e térmica paralela à direção do eixo longitudinal da partícula, e o coeficiente de expansão térmica é baixo. Na moldagem por extrusão, o eixo longitudinal da maioria das partículas é disposto na direção da extrusão. Portanto, o coque agulhado é a principal matéria-prima para a fabricação de eletrodos de grafite de alta ou ultra-alta potência. O eletrodo de grafite produzido apresenta baixa resistividade, baixo coeficiente de expansão térmica e boa resistência ao choque térmico.
O coque agulha é dividido em coque agulha à base de óleo, produzido a partir de resíduos de petróleo, e coque agulha à base de carvão, produzido a partir de matérias-primas de piche de carvão refinado.
O alcatrão de hulha é um dos principais produtos do processamento profundo de alcatrão de hulha. É uma mistura de vários hidrocarbonetos, pretos a alta temperatura, semissólidos ou sólidos a alta temperatura, sem ponto de fusão fixo, amolecidos após aquecimento e, em seguida, fundidos, com uma densidade de 1,25-1,35 g/cm3. De acordo com seu ponto de amolecimento, é dividido em asfalto de baixa temperatura, temperatura média e alta temperatura. O rendimento do asfalto de média temperatura é de 54-56% do alcatrão de hulha. A composição do alcatrão de hulha é extremamente complexa, o que está relacionado às propriedades do alcatrão de hulha e ao conteúdo de heteroátomos, e também é afetado pelo sistema de processo de coqueificação e pelas condições de processamento do alcatrão de hulha. Existem muitos indicadores para caracterizar o piche de alcatrão de hulha, como ponto de amolecimento do betume, insolúveis em tolueno (TI), insolúveis em quinolina (QI), valores de coqueificação e reologia do piche de hulha.
O alcatrão de hulha é utilizado como ligante e impregnante na indústria de carbono, e seu desempenho tem grande impacto no processo de produção e na qualidade dos produtos de carbono. O asfalto ligante geralmente utiliza um asfalto de temperatura média ou modificado de temperatura média, com ponto de amolecimento moderado, alto valor de coqueificação e alta resina β. O agente impregnante é um asfalto de temperatura média, com baixo ponto de amolecimento, baixo IQ e boas propriedades reológicas.
Data de publicação: 23 de setembro de 2019