Råmaterial och tillverkningsprocess för grafitelektrod
Grafitelektrod är ett högtemperaturbeständigt grafitledande material som produceras genom petroleumknådning, nålkoks som aggregat och kolbitumen som bindemedel, vilka produceras genom en serie processer såsom knådning, gjutning, rostning, impregnering, grafitisering och mekanisk bearbetning.
Grafitelektroden är ett viktigt högtemperaturledande material för elektrisk ståltillverkning. Grafitelektroden används för att mata in elektrisk energi i den elektriska ugnen, och den höga temperaturen som genereras av ljusbågen mellan elektrodänden och laddningen används som värmekälla för att smälta laddningen för ståltillverkning. Andra malmugnar som smälter material som gult fosfor, industriellt kisel och slipmedel använder också grafitelektroder som ledande material. De utmärkta och speciella fysikaliska och kemiska egenskaperna hos grafitelektroder används också i stor utsträckning inom andra industrisektorer.
Råmaterialen för produktion av grafitelektroder är petroleumkoks, nålkoks och koltjära.
Petroleumkoks är en brandfarlig fast produkt som erhålls genom koksning av kolrester och petroleumbeck. Färgen är svart och porös, huvudämnet är kol och askhalten är mycket låg, vanligtvis under 0,5 %. Petroleumkoks tillhör klassen av lättgrafitiserbart kol. Petroleumkoks har ett brett användningsområde inom kemisk och metallurgisk industri. Det är det viktigaste råmaterialet för att producera konstgjorda grafitprodukter och kolprodukter för elektrolytiskt aluminium.
Petroleumkoks kan delas in i två typer: råkoks och kalcinerad koks beroende på värmebehandlingstemperaturen. Den tidigare petroleumkoksen som erhålls genom fördröjd koksning innehåller en stor mängd flyktiga ämnen och den mekaniska hållfastheten är låg. Kalcinerad koks erhålls genom kalcinering av råkoks. De flesta raffinaderier i Kina producerar endast koks, och kalcineringsoperationerna utförs mestadels i koldioxidanläggningar.
Petroleumkoks kan delas in i koks med hög svavelhalt (innehåller mer än 1,5 % svavel), koks med medelhög svavelhalt (innehåller 0,5–1,5 % svavel) och koks med låg svavelhalt (innehåller mindre än 0,5 % svavel). Produktionen av grafitelektroder och andra artificiella grafitprodukter sker vanligtvis med koks med låg svavelhalt.
Nålkoks är en typ av högkvalitativ koks med tydlig fiberstruktur, mycket låg värmeutvidgningskoefficient och enkel grafitisering. När koksen bryts kan den delas upp i smala remsor beroende på textur (bildförhållandet är vanligtvis över 1,75). En anisotropisk fiberstruktur kan observeras under ett polarisationsmikroskop och kallas därför nålkoks.
Nålkoksens anisotropi i fysikalisk-mekaniska egenskaper är mycket uppenbar. Den har god elektrisk och termisk ledningsförmåga parallellt med partikelns långaxelriktning, och värmeutvidgningskoefficienten är låg. Vid extruderingsgjutning är den långa axeln för de flesta partiklar anordnad i extruderingsriktningen. Därför är nålkoks det viktigaste råmaterialet för tillverkning av högeffekts- eller ultrahögeffektsgrafitelektroder. Den producerade grafitelektroden har låg resistivitet, liten värmeutvidgningskoefficient och god termisk chockbeständighet.
Nålkoks delas in i oljebaserad nålkoks framställd från petroleumrester och kolbaserad nålkoks framställd från raffinerade kolbeckråvaror.
Stenkolstjära är en av huvudprodukterna vid djupbearbetning av stenkolstjära. Det är en blandning av olika kolväten, svart vid hög temperatur, halvfast eller fast vid hög temperatur, utan fast smältpunkt, mjukas upp efter uppvärmning och smälts sedan, med en densitet på 1,25-1,35 g/cm3. Beroende på mjukningspunkten delas den in i lågtemperatur-, medeltemperatur- och högtemperaturasfalt. Utbytet av medeltemperaturasfalt är 54-56 % av stenkolstjäran. Stenkolstjärans sammansättning är extremt komplicerad, relaterad till stenkolstjärans egenskaper och innehållet av heteroatomer, och påverkas också av koksningsprocessystemet och bearbetningsförhållandena för stenkolstjäran. Det finns många indikatorer för att karakterisera stenkolstjärbeck, såsom bitumenmjukningspunkt, toluenolösliga ämnen (TI), kinolinolösliga ämnen (QI), koksningsvärden och stenkolstjärreologi.
Stenkolstjära används som bindemedel och impregneringsmedel inom kolindustrin, och dess prestanda har stor inverkan på produktionsprocessen och produktkvaliteten för kolprodukter. Bindemasfalten använder vanligtvis en medeltemperatur- eller medeltemperaturmodifierad asfalt med måttlig mjukningspunkt, högt koksningsvärde och högt β-harts. Impregneringsmedlet är en medeltemperaturasfalt med låg mjukningspunkt, låg kvalitetskontroll och goda reologiska egenskaper.
Publiceringstid: 23 sep-2019