Materia primă și procesul de fabricație al electrodului de grafit
Electrodul de grafit este un material conductiv din grafit rezistent la temperaturi ridicate, produs prin frământare petrolieră, cocs acicular ca agregat și bitum de cărbune ca liant, care sunt produse printr-o serie de procese precum frământarea, turnarea, prăjirea, impregnarea, grafitizarea și prelucrarea mecanică a materialului.
Electrodul de grafit este un material conductiv important la temperaturi ridicate pentru fabricarea oțelului electric. Electrodul de grafit este utilizat pentru a introduce energie electrică în cuptorul electric, iar temperatura ridicată generată de arcul dintre capătul electrodului și încărcătură este utilizată ca sursă de căldură pentru a topi încărcătura în scopul fabricării oțelului. Alte cuptoare de minereu care topesc materiale precum fosfor galben, siliciu industrial și abrazivi utilizează, de asemenea, electrozi de grafit ca materiale conductive. Proprietățile fizice și chimice excelente și speciale ale electrozilor de grafit sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în alte sectoare industriale.
Materiile prime pentru producerea electrozilor de grafit sunt cocsul de petrol, cocsul de aci și smoala de gudron de cărbune.
Cocsul de petrol este un produs solid inflamabil obținut prin cocsificarea reziduurilor de cărbune și a smoalei petroliere. Culoarea este neagră și poroasă, elementul principal este carbonul, iar conținutul de cenușă este foarte scăzut, în general sub 0,5%. Cocsul de petrol aparține clasei de carbon ușor grafitizabil. Cocsul de petrol are o gamă largă de utilizări în industria chimică și metalurgică. Este principala materie primă pentru producerea de produse din grafit artificial și produse din carbon pentru aluminiul electrolitic.
Cocsul de petrol poate fi împărțit în două tipuri: cocs brut și cocs calcinat, în funcție de temperatura de tratament termic. Cocsul de petrol obținut prin cocsificare întârziată conține o cantitate mare de substanțe volatile, iar rezistența mecanică este scăzută. Cocsul calcinat se obține prin calcinarea cocsului brut. Majoritatea rafinăriilor din China produc doar cocs, iar operațiunile de calcinare se desfășoară în mare parte în instalații de carbon.
Cocsul de petrol poate fi împărțit în cocs cu conținut ridicat de sulf (care conține mai mult de 1,5% sulf), cocs cu conținut mediu de sulf (care conține 0,5%-1,5% sulf) și cocs cu conținut scăzut de sulf (care conține mai puțin de 0,5% sulf). Producția de electrozi de grafit și alte produse artificiale din grafit se realizează în general folosind cocs cu conținut scăzut de sulf.
Cocsul ac este un tip de cocs de înaltă calitate cu o textură fibroasă evidentă, un coeficient de dilatare termică foarte scăzut și o grafitizare ușoară. Când cocsul este spart, acesta poate fi divizat în fâșii subțiri în funcție de textură (raportul de aspect este în general peste 1,75). O structură fibroasă anizotropă poate fi observată la un microscop polarizor și, prin urmare, este denumit cocs ac.
Anizotropia proprietăților fizico-mecanice ale cocsului ac este foarte evidentă. Acesta are o conductivitate electrică și termică bună, paralelă cu direcția axei lungi a particulei, iar coeficientul de dilatare termică este scăzut. La turnarea prin extrudare, axa lungă a majorității particulelor este aranjată în direcția de extrudare. Prin urmare, cocsul ac este materia primă cheie pentru fabricarea electrozilor de grafit de mare putere sau ultra-mare putere. Electrodul de grafit produs are o rezistivitate scăzută, un coeficient de dilatare termică mic și o rezistență bună la șocuri termice.
Cocsul aciform se împarte în cocs aciform pe bază de petrol, produs din reziduuri petroliere, și cocs aciform pe bază de cărbune, produs din materii prime rafinate de smoală de cărbune.
Gudronul de cărbune este unul dintre principalele produse ale prelucrării profunde a gudronului de cărbune. Este un amestec de diverse hidrocarburi, negru la temperatură înaltă, semisolid sau solid la temperatură înaltă, fără punct de topire fix, înmuiat după încălzire și apoi topit, cu o densitate de 1,25-1,35 g/cm3. În funcție de punctul său de înmuiere, se împarte în asfalt de temperatură joasă, temperatură medie și temperatură înaltă. Randamentul asfaltului la temperatură medie este de 54-56% din gudronul de cărbune. Compoziția gudronului de cărbune este extrem de complicată, fiind legată de proprietățile gudronului de cărbune și de conținutul de heteroatomi, fiind, de asemenea, afectată de sistemul procesului de cocsificare și de condițiile de prelucrare a gudronului de cărbune. Există mulți indicatori pentru caracterizarea smoalei de cărbune, cum ar fi punctul de înmuiere a bitumului, substanțele insolubile în toluen (TI), substanțele insolubile în chinolină (QI), valorile de cocsificare și reologia smoalei de cărbune.
Gudronul de cărbune este utilizat ca liant și impregnant în industria carbonului, iar performanța sa are un impact mare asupra procesului de producție și a calității produselor din carbon. Asfaltul liant utilizează, în general, un asfalt modificat la temperatură medie sau la temperatură medie, având un punct de înmuiere moderat, o valoare de cocsificare ridicată și o rășină β ridicată. Agentul de impregnare este un asfalt la temperatură medie, având un punct de înmuiere scăzut, un QI scăzut și proprietăți reologice bune.
Data publicării: 23 septembrie 2019