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 a partir de mistura de petróleo, coque de agulha como agregado e betume de carvão como aglomerante, sendo obtido por meio de uma série de processos como mistura, moldagem, calcinação, impregnação, grafitização e processamento mecânico.
O eletrodo de grafite é um importante material condutor de alta temperatura para a siderurgia elétrica. Ele é utilizado 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 e produzir 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 físico-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 carvão.
O coque de petróleo é um produto sólido inflamável obtido pela coqueificação de resíduos de carvão e piche de petróleo. É de cor preta e poroso, seu principal elemento é o carbono e o teor de cinzas é muito baixo, geralmente inferior a 0,5%. O coque de petróleo pertence à classe dos carbonos facilmente grafitizáveis. Possui uma ampla gama de aplicações nas indústrias química e metalúrgica. É a principal matéria-prima para a produção de grafite artificial e produtos de carbono para a eletrolítica do alumínio.
O coque de petróleo pode ser dividido em dois tipos: coque bruto e coque calcinado, de acordo com a temperatura de tratamento térmico. O coque bruto, obtido por coqueamento 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 carbonização.
O coque de petróleo pode ser dividido em coque de alto teor de enxofre (contendo mais de 1,5% de enxofre), coque de médio teor de enxofre (contendo de 0,5% a 1,5% de enxofre) e coque de baixo teor de enxofre (contendo menos de 0,5% de enxofre). A produção de eletrodos de grafite e outros produtos de grafite artificial é geralmente realizada utilizando coque de baixo teor de enxofre.
O coque em 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 relação de aspecto geralmente é superior a 1,75). Uma estrutura fibrosa anisotrópica pode ser observada sob um microscópio de polarização, sendo por isso denominado coque em agulha.
A anisotropia das propriedades físico-mecânicas do coque acicular é muito evidente. Ele apresenta boa condutividade elétrica e térmica paralela à direção do eixo longitudinal da partícula, e o coeficiente de expansão térmica é baixo. Durante a moldagem por extrusão, o eixo longitudinal da maioria das partículas se alinha na direção da extrusão. Portanto, o coque acicular 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, pequeno coeficiente de expansão térmica e boa resistência ao choque térmico.
O coque de agulha divide-se em coque de agulha à base de óleo, produzido a partir de resíduos de petróleo, e coque de 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 do alcatrão de hulha. É uma mistura de vários hidrocarbonetos, de coloração preta em altas temperaturas, semi-sólido ou sólido em altas temperaturas, sem ponto de fusão definido, amolecido após o aquecimento e, em seguida, fundido, com densidade de 1,25-1,35 g/cm³. De acordo com seu ponto de amolecimento, é classificado em asfalto de baixa, 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, estando relacionada às propriedades do alcatrão e ao teor de heteroátomos, e também é influenciada pelo sistema de coqueificação e pelas condições de processamento do alcatrão de hulha. Existem muitos indicadores para caracterizar o alcatrão de hulha, como o ponto de amolecimento do betume, os insolúveis em tolueno (TI), os insolúveis em quinolina (QI), os índices de coqueificação e a reologia do alcatrão 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 alto teor de resina β. O agente impregnante é um asfalto de temperatura média com baixo ponto de amolecimento, baixo índice de qualidade (QI) e boas propriedades reológicas.
Data da publicação: 23/09/2019