Surovina a výrobný proces grafitovej elektródy
Grafitová elektróda je vysokoteplotný vodivý grafitový materiál vyrobený z ropného mixu, ihličkového koksu ako kameniva a uhoľného bitúmenu ako spojiva, ktoré sa vyrábajú sériou procesov, ako je miesenie, tvarovanie, praženie, impregnácia, grafitizácia a mechanické spracovanie.
Grafitová elektróda je dôležitý vysokoteplotný vodivý materiál pre elektrickú výrobu ocele. Grafitová elektróda sa používa na prívod elektrickej energie do elektrickej pece a vysoká teplota generovaná oblúkom medzi koncom elektródy a vsádzkou sa používa ako zdroj tepla na tavenie vsádzky na výrobu ocele. Iné pece na ťažbu rudy, ktoré tavia materiály, ako je žltý fosfor, priemyselný kremík a abrazíva, tiež používajú grafitové elektródy ako vodivé materiály. Vynikajúce a špeciálne fyzikálne a chemické vlastnosti grafitových elektród sa tiež široko používajú v iných priemyselných odvetviach.
Surovinami na výrobu grafitových elektród sú ropný koks, ihličkový koks a uhoľnodechtová smola.
Ropný koks je horľavý tuhý produkt získaný koksovaním uhoľných zvyškov a ropnej smoly. Farba je čierna a pórovitá, hlavným prvkom je uhlík a obsah popola je veľmi nízky, zvyčajne pod 0,5 %. Ropný koks patrí do triedy ľahko grafitizovateľného uhlíka. Ropný koks má široké využitie v chemickom a metalurgickom priemysle. Je hlavnou surovinou na výrobu umelých grafitových produktov a uhlíkových produktov pre elektrolytický hliník.
Ropný koks možno rozdeliť na dva typy: surový koks a kalcinovaný koks podľa teploty tepelného spracovania. Prvý ropný koks získaný oneskoreným koksovaním obsahuje veľké množstvo prchavých látok a má nízku mechanickú pevnosť. Kalcinovaný koks sa získava kalcináciou surového koksu. Väčšina rafinérií v Číne vyrába iba koks a kalcinačné operácie sa väčšinou vykonávajú v rafinériách na uhlík.
Ropný koks sa dá rozdeliť na koks s vysokým obsahom síry (obsahujúci viac ako 1,5 % síry), koks so stredným obsahom síry (obsahujúci 0,5 % – 1,5 % síry) a koks s nízkym obsahom síry (obsahujúci menej ako 0,5 % síry). Výroba grafitových elektród a iných umelých grafitových produktov sa vo všeobecnosti vykonáva s použitím koksu s nízkym obsahom síry.
Ihlový koks je druh vysoko kvalitného koksu s výraznou vláknitou textúrou, veľmi nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a ľahkou grafitizáciou. Po rozdrvení koksu sa dá rozdeliť na tenké pásiky podľa textúry (pomer strán je zvyčajne vyšší ako 1,75). Anizotropnú vláknitú štruktúru možno pozorovať pod polarizačným mikroskopom, a preto sa označuje ako ihličkový koks.
Anizotropia fyzikálno-mechanických vlastností ihličkového koksu je veľmi zrejmá. Má dobrú elektrickú a tepelnú vodivosť rovnobežne so smerom dlhej osi častíc a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti. Pri extrúznom lisovaní je dlhá os väčšiny častíc usporiadaná v smere extrúzie. Preto je ihličkový koks kľúčovou surovinou na výrobu grafitových elektród s vysokým alebo ultravysokým výkonom. Vyrobená grafitová elektróda má nízky merný odpor, malý koeficient tepelnej rozťažnosti a dobrú odolnosť voči tepelným šokom.
Ihlový koks sa delí na ihličkový koks na báze ropy vyrobený z ropných zvyškov a ihličkový koks na báze uhlia vyrobený z rafinovaných uhoľných dechtových surovín.
Uhoľný decht je jedným z hlavných produktov hlbokého spracovania uhoľného dechtu. Je to zmes rôznych uhľovodíkov, pri vysokej teplote čierny, pri vysokej teplote polotuhý alebo tuhý, bez pevného bodu topenia, po zahriatí zmäkne a potom sa roztaví, s hustotou 1,25 – 1,35 g/cm3. Podľa bodu mäknutia sa delí na nízkoteplotný, strednoteplotný a vysokoteplotný asfalt. Výťažok asfaltu pri strednej teplote je 54 – 56 % uhoľného dechtu. Zloženie uhoľného dechtu je mimoriadne zložité, čo súvisí s vlastnosťami uhoľného dechtu a obsahom heteroatómov a je ovplyvnené aj systémom koksovania a podmienkami spracovania uhoľného dechtu. Existuje mnoho ukazovateľov na charakterizáciu uhoľného dechtu, ako je bod mäknutia bitúmenu, nerozpustné látky v toluéne (TI), nerozpustné látky v chinolíne (QI), hodnoty koksovania a reológia uhoľného dechtu.
Uhoľný decht sa používa ako spojivo a impregnačná látka v uhlíkovom priemysle a jeho vlastnosti majú veľký vplyv na výrobný proces a kvalitu uhlíkových výrobkov. Ako spojivo sa vo všeobecnosti používa asfalt so strednou teplotou alebo modifikovaný asfalt so strednou teplotou, ktorý má mierny bod mäknutia, vysokú hodnotu koksovateľnosti a vysoký obsah β živice. Impregnačné činidlo je asfalt so strednou teplotou, ktorý má nízky bod mäknutia, nízky index kvality a dobré reologické vlastnosti.
Čas uverejnenia: 23. septembra 2019