Mchakato wa uzalishaji wa elektrodi ya grafiti

Elektrodi ya grafiti ni nyenzo inayopitisha grafiti inayostahimili joto la juu inayozalishwa na kukandia mafuta, koke ya sindano kama mchanganyiko na bitumeni ya makaa ya mawe kama kifaa cha kufunga, ambayo huzalishwa kupitia mfululizo wa michakato kama vile kukandia, ukingo, kuchoma, uwekaji mimba, uchomaji wa grafiti na usindikaji wa mitambo.

Elektrodi ya grafiti ni nyenzo muhimu ya upitishaji joto la juu kwa ajili ya utengenezaji wa chuma cha umeme. Elektrodi ya grafiti hutumika kuingiza nishati ya umeme kwenye tanuru ya umeme, na halijoto ya juu inayozalishwa na safu kati ya ncha ya elektrodi na chaji hutumika kama chanzo cha joto kuyeyusha chaji kwa ajili ya utengenezaji wa chuma. Tanuri zingine za madini zinazoyeyusha vifaa kama vile fosforasi ya njano, silikoni ya viwandani, na vinyago pia hutumia elektrodi za grafiti kama nyenzo za upitishaji. Sifa bora na maalum za kimwili na kemikali za elektrodi za grafiti pia hutumika sana katika sekta zingine za viwanda.
Malighafi kwa ajili ya utengenezaji wa elektrodi za grafiti ni koke ya petroli, koke ya sindano na lami ya makaa ya mawe.

Koke ya petroli ni bidhaa ngumu inayoweza kuwaka inayopatikana kwa kuoka mabaki ya makaa ya mawe na lami ya petroli. Rangi yake ni nyeusi na yenye vinyweleo, kipengele kikuu ni kaboni, na kiwango cha majivu ni cha chini sana, kwa ujumla chini ya 0.5%. Koke ya petroli ni ya kundi la kaboni iliyochorwa kwa urahisi. Koke ya petroli ina matumizi mengi katika tasnia za kemikali na metallurgiska. Ni malighafi kuu ya kutengeneza bidhaa bandia za grafiti na bidhaa za kaboni kwa ajili ya alumini ya elektroliti.

Koke ya petroli inaweza kugawanywa katika aina mbili: koke mbichi na koke iliyokaushwa kulingana na halijoto ya matibabu ya joto. Koke ya zamani ya petroli inayopatikana kwa kuchelewesha kuoka ina kiasi kikubwa cha tete, na nguvu ya mitambo ni ndogo. Koke iliyokaushwa hupatikana kwa kuchomwa kwa koke mbichi. Viwanda vingi vya kusafisha nchini China hutoa koke pekee, na shughuli za kuchomwa kwa koke hufanyika zaidi katika mimea ya kaboni.

Koke ya petroli inaweza kugawanywa katika koke ya sulfuri nyingi (yenye zaidi ya 1.5% ya sulfuri), koke ya sulfuri ya wastani (yenye 0.5%-1.5% ya sulfuri), na koke ya sulfuri ya chini (yenye chini ya 0.5% ya sulfuri). Uzalishaji wa elektrodi za grafiti na bidhaa zingine bandia za grafiti kwa ujumla huzalishwa kwa kutumia koke ya sulfuri ya chini.

Koke ya sindano ni aina ya koke ya ubora wa juu yenye umbile dhahiri la nyuzinyuzi, mgawo mdogo sana wa upanuzi wa joto na upigaji picha rahisi. Koke inapovunjika, inaweza kugawanywa katika vipande vyembamba kulingana na umbile (uwiano wa kipengele kwa ujumla ni zaidi ya 1.75). Muundo wa nyuzinyuzi wa anisotropic unaweza kuonekana chini ya darubini ya polarizing, na kwa hivyo hujulikana kama koke ya sindano.

Anisotropi ya sifa za fizikia-mitambo ya sindano coke ni dhahiri sana. Ina upitishaji mzuri wa umeme na joto sambamba na mwelekeo mrefu wa chembe, na mgawo wa upanuzi wa joto ni mdogo. Wakati wa ukingo wa extrusion, mhimili mrefu wa chembe nyingi hupangwa katika mwelekeo wa extrusion. Kwa hivyo, sindano coke ni malighafi muhimu kwa ajili ya kutengeneza elektrodi za grafiti zenye nguvu nyingi au zenye nguvu nyingi. Elektrodi ya grafiti inayozalishwa ina upinzani mdogo, mgawo mdogo wa upanuzi wa joto na upinzani mzuri wa mshtuko wa joto.

Koke ya sindano imegawanywa katika koke ya sindano inayotokana na mafuta inayozalishwa kutokana na mabaki ya petroli na koke ya sindano inayotokana na makaa ya mawe inayozalishwa kutokana na malighafi ya lami ya makaa ya mawe iliyosafishwa.

Lami ya makaa ya mawe ni mojawapo ya bidhaa kuu za usindikaji wa kina wa lami ya makaa ya mawe. Ni mchanganyiko wa hidrokaboni mbalimbali, nyeusi kwenye joto la juu, nusu-imara au imara kwenye joto la juu, haina kiwango cha kuyeyuka kilichowekwa, hulainishwa baada ya kupashwa joto, na kisha kuyeyuka, na msongamano wa 1.25-1.35 g/cm3. Kulingana na kiwango chake cha kulainisha, imegawanywa katika halijoto ya chini, halijoto ya kati na halijoto ya juu. Mavuno ya lami ya halijoto ya kati ni 54-56% ya lami ya makaa ya mawe. Muundo wa lami ya makaa ya mawe ni ngumu sana, ambayo inahusiana na sifa za lami ya makaa ya mawe na kiwango cha heteroatomu, na pia huathiriwa na mfumo wa mchakato wa kuoka na hali ya usindikaji wa lami ya makaa ya mawe. Kuna viashiria vingi vya kuainisha lami ya makaa ya mawe, kama vile kiwango cha kulainisha lami ya lami, vitu visivyoyeyuka vya toluini (TI), vitu visivyoyeyuka vya quinoline (QI), thamani za kuoka, na rheolojia ya lami ya makaa ya mawe.

Lami ya makaa ya mawe hutumika kama kifungashio na kitoa mimba katika tasnia ya kaboni, na utendaji wake una athari kubwa kwenye mchakato wa uzalishaji na ubora wa bidhaa za kaboni. Lami ya kifungashio kwa ujumla hutumia lami iliyorekebishwa ya joto la kati au joto la kati yenye sehemu ya kulainisha wastani, thamani ya juu ya kuoka, na resini ya juu ya β. Wakala wa kuingiza mimba ni lami ya joto la kati yenye sehemu ya kulainisha chini, QI ya chini, na sifa nzuri za rheolojia.

Picha ifuatayo inaonyesha mchakato wa uzalishaji wa elektrodi ya grafiti katika biashara ya kaboni.
Ukalisishaji: Malighafi ya kaboneti hutibiwa kwa joto kwenye joto la juu ili kutoa unyevu na vitu tete vilivyomo, na mchakato wa uzalishaji unaolingana na uboreshaji wa utendaji wa awali wa kupikia huitwa ukalisishaji. Kwa ujumla, malighafi ya kaboneti hukalisishwa kwa kutumia gesi na tete zake kama chanzo cha joto, na halijoto ya juu zaidi ni 1250-1350 °C.

Ukalisishaji hufanya mabadiliko makubwa katika muundo na sifa za kifizikia za kemikali za malighafi za kaboni, hasa katika kuboresha msongamano, nguvu ya mitambo na upitishaji umeme wa koke, kuboresha utulivu wa kemikali na upinzani wa oksidi wa koke, na kuweka msingi wa mchakato unaofuata.

Vifaa vilivyo na calcined hasa vinajumuisha calciner ya tanki, tanuru ya mzunguko na calciner ya umeme. Kiashiria cha udhibiti wa ubora wa calcine ni kwamba msongamano halisi wa coke ya petroli si chini ya 2.07g/cm3, upinzani si zaidi ya 550μΩ.m, msongamano halisi wa coke ya sindano si chini ya 2.12g/cm3, na upinzani si zaidi ya 500μΩ.m.
Kusagwa kwa malighafi na viungo

Kabla ya kuunganishwa, koke ya mafuta yenye kalisi nyingi na koke ya sindano lazima isagwe, isagwe, na kuchujwa.

Kusagwa kwa wastani kwa kawaida hufanywa kwa vifaa vya kusagwa vya takriban milimita 50 kupitia kisu cha taya, kisu cha nyundo, kisu cha kusaga na kadhalika ili kuponda zaidi nyenzo zenye ukubwa wa milimita 0.5-20 zinazohitajika kwa ajili ya kusaga.

Kusaga ni mchakato wa kusaga nyenzo ya kaboneti hadi chembe ndogo ya unga ya 0.15 mm au chini ya hapo na ukubwa wa chembe ya 0.075 mm au chini ya hapo kwa njia ya kinu cha kuzungusha pete cha aina ya kusimamishwa (kinu cha Raymond), kinu cha mpira, au kitu kama hicho.

Ukaguzi ni mchakato ambapo aina mbalimbali za vifaa baada ya kusagwa hugawanywa katika aina kadhaa za ukubwa wa chembe zenye aina nyembamba za ukubwa kupitia mfululizo wa vichungi vyenye nafasi sare. Uzalishaji wa elektrodi wa sasa kwa kawaida huhitaji chembe 4-5 na aina 1-2 za unga.

Viungo ni michakato ya uzalishaji kwa ajili ya kuhesabu, kupima na kuzingatia mkusanyiko mbalimbali wa mkusanyiko, unga na vifungashio kulingana na mahitaji ya uundaji. Ufaa wa kisayansi wa uundaji na uthabiti wa operesheni ya upangaji ni miongoni mwa mambo muhimu zaidi yanayoathiri kiashiria cha ubora na utendaji wa bidhaa.

Fomula inahitaji kubaini vipengele 5:
1Chagua aina ya malighafi;
2 kubaini uwiano wa aina tofauti za malighafi;
3 kubaini muundo wa ukubwa wa chembe ya malighafi ngumu;
4 kubaini kiasi cha kifaa cha kufunga;
5 Amua aina na kiasi cha viongeza.

Kukanda: Kuchanganya na kupima chembechembe na poda za kaboni zenye ukubwa wa chembe mbalimbali kwa kutumia kiasi fulani cha binder kwenye halijoto fulani, na kukanda unga wa plastiki katika mchakato unaoitwa kukanda.

Mchakato wa kukanda: kuchanganya kwa ukavu (dakika 20-35) kuchanganya kwa mvua (dakika 40-55)

Jukumu la kukanda:
1 Wakati wa kuchanganya ikiwa kavu, malighafi mbalimbali huchanganywa kwa usawa, na nyenzo ngumu za kaboneti zenye ukubwa tofauti wa chembe huchanganywa kwa usawa na kujazwa ili kuboresha unene wa mchanganyiko;
2 Baada ya kuongeza lami ya makaa ya mawe, nyenzo kavu na lami huchanganywa kwa usawa. Lami ya kioevu hufunika na kulowesha uso wa chembechembe ili kuunda safu ya safu ya kuunganisha lami, na vifaa vyote huunganishwa ili kuunda smear ya plastiki yenye umbo moja. Inafaa kwa ukingo;
Sehemu 3 za lami ya makaa ya mawe hupenya ndani ya nafasi ya ndani ya nyenzo za kaboni, na kuongeza zaidi msongamano na mshikamano wa lami.

Ukingo: Ukingo wa nyenzo za kaboni hurejelea mchakato wa kuibadilisha kwa plastiki mchanganyiko wa kaboni uliokandamizwa chini ya nguvu ya nje inayotumiwa na vifaa vya ukingo ili hatimaye kuunda mwili wa kijani (au bidhaa mbichi) wenye umbo, ukubwa, msongamano na nguvu fulani.

Aina za ukingo, vifaa na bidhaa zinazozalishwa:
Mbinu ya ukingo
Vifaa vya kawaida
bidhaa kuu
Ukingo
Vyombo vya habari vya majimaji vya wima
Grafiti ya kaboni ya umeme, muundo mwembamba wa daraja la chini
Bandika
Kiondoa majimaji cha mlalo
Kitoaji cha skrubu
Elektrodi ya grafiti, elektrodi ya mraba
Ukingo wa mtetemo
Mashine ya ukingo wa mtetemo
Matofali ya kaboni ya alumini, matofali ya kaboni ya mlipuko wa tanuru
Kubonyeza kwa isostatic
Mashine ya ukingo wa isostatic
Grafiti ya isotropiki, grafiti ya anisotropiki

Operesheni ya kubana
Nyenzo 1 ya kupoeza: nyenzo ya kupoeza diski, nyenzo ya kupoeza silinda, vifaa vya kupoeza vya kuchanganya na kukanda, n.k.
Toa tete, punguza hadi halijoto inayofaa (90-120 ° C) ili kuongeza mshikamano, ili kuzuia kwa mchanganyiko huo kuwe sawa kwa dakika 20-30.
2 Inapakia: kikwazo cha kuinua kwa kubonyeza —– kukata mara 2-3—-4-10MPa
Shinikizo la awali la 3: shinikizo la 20-25MPa, muda wa dakika 3-5, wakati wa kusafisha
4 extrusion: bonyeza chini baffle — extrusion ya 5-15MPa — kata — kwenye sinki la kupoeza

Vigezo vya kiufundi vya extrusion: uwiano wa mgandamizo, halijoto ya chumba cha waandishi wa habari na pua, halijoto ya kupoeza, muda wa shinikizo la kupakia mapema, shinikizo la extrusion, kasi ya extrusion, halijoto ya maji ya kupoeza

Ukaguzi wa mwili wa kijani: msongamano wa wingi, mguso wa mwonekano, uchambuzi

Ukalisishaji: Ni mchakato ambapo mwili wa kijani wa bidhaa ya kaboni hujazwa katika tanuru ya kupasha joto iliyoundwa maalum chini ya ulinzi wa kijazaji ili kufanya matibabu ya joto ya hali ya juu ili kufanya lami ya makaa ya mawe kuwa kaboni kwenye mwili wa kijani. Koke ya bitumeni inayoundwa baada ya ukalisishaji wa bitumeni ya makaa ya mawe huganda mchanganyiko wa kabonasi na chembe za unga pamoja, na bidhaa ya kaboni iliyokalisishwa ina nguvu ya juu ya mitambo, upinzani mdogo wa umeme, utulivu mzuri wa joto na utulivu wa kemikali.

Ukalisishaji ni mojawapo ya michakato mikuu katika uzalishaji wa bidhaa za kaboni, na pia ni sehemu muhimu ya michakato mitatu mikuu ya matibabu ya joto ya uzalishaji wa elektrodi za grafiti. Mzunguko wa uzalishaji wa ukalisishaji ni mrefu (siku 22-30 kwa kuoka, siku 5-20 kwa tanuru kwa kuoka 2), na matumizi ya juu ya nishati. Ubora wa kuchoma kijani una athari kwenye ubora wa bidhaa iliyokamilishwa na gharama ya uzalishaji.

Lami ya makaa ya mawe ya kijani kibichi katika mwili wa kijani hupikwa wakati wa mchakato wa kuchoma, na takriban 10% ya vitu tete hutolewa, na ujazo huzalishwa na kupungua kwa 2-3%, na upotevu wa wingi ni 8-10%. Sifa za kimwili na kemikali za sehemu ya kaboni pia zilibadilika sana. Unyevu ulipungua kutoka 1.70 g/cm3 hadi 1.60 g/cm3 na upinzani ulipungua kutoka 10000 μΩ·m hadi 40-50 μΩ·m kutokana na ongezeko la unyevu. Nguvu ya kiufundi ya sehemu ya kaboni iliyochomwa pia ilikuwa kubwa. Kwa ajili ya uboreshaji.

Kuoka kwa pili ni mchakato ambapo bidhaa iliyo na calcium humekwa na kisha kuchanganywa na calcium ili kufanya lami iwe kaboni kwenye vinyweleo vya bidhaa iliyo na calcium. Elektrodi zinazohitaji msongamano mkubwa wa wingi (aina zote isipokuwa RP) na nafasi zilizo wazi za viungo zinahitajika kuokwa, na nafasi zilizo wazi za viungo pia hufanyiwa kuoka mara tatu kwa njia ya nne au mbili kwa njia ya tatu kwa njia ya kuoka mara tatu.

Aina kuu ya tanuru ya kuchoma:
Uendeshaji endelevu—-tanuru ya pete (yenye kifuniko, bila kifuniko), tanuru ya handaki
Uendeshaji wa vipindi—-tanuru ya nyuma, kifaa cha kuchoma chini ya sakafu, kifaa cha kuchoma kwenye sanduku

Mkunjo wa calcination na halijoto ya juu zaidi:
Kuchoma mara moja—-320, 360, 422, masaa 480, 1250 °C
Kuchoma kwa pili—-125, 240, masaa 280, 700-800 °C

Ukaguzi wa bidhaa zilizookwa: mwonekano wa kugusa, upinzani wa umeme, msongamano wa wingi, nguvu ya kubana, uchambuzi wa muundo wa ndani

Uingizaji wa kaboni ni mchakato ambapo nyenzo ya kaboni huwekwa kwenye chombo cha shinikizo na lami ya kioevu inayoingiza kaboni huingizwa kwenye vinyweleo vya elektrodi ya bidhaa chini ya hali fulani za joto na shinikizo. Kusudi ni kupunguza unyeyushaji wa bidhaa, kuongeza msongamano wa wingi na nguvu ya mitambo ya bidhaa, na kuboresha upitishaji wa umeme na joto wa bidhaa.

Mchakato wa upachikaji na vigezo vya kiufundi vinavyohusiana ni: kuchoma sehemu ya ndani ya chombo - kusafisha uso - kupasha joto awali (260-380 °C, saa 6-10) - kupakia tanki la upachikaji - kusafisha kwa utupu (8-9KPa, dakika 40-50) - Kudunga lami (180-200 °C) - Kushinikiza (1.2-1.5 MPa, saa 3-4) - Kurudisha kwenye lami - Kupoeza (ndani au nje ya tanki)

Ukaguzi wa bidhaa zilizotiwa mimba: kiwango cha ongezeko la uzito G=(W2-W1)/W1×100%
Kiwango cha ongezeko la uzito wakati wa kuzamisha mara moja ≥14%
Kiwango cha ongezeko la uzito wa bidhaa iliyopachikwa kwenye mimba ya pili ≥ 9%
Kiwango cha ongezeko la uzito wa bidhaa tatu za kuchovya ≥ 5%

Uundaji wa grafiti hurejelea mchakato wa matibabu ya joto la juu ambapo bidhaa ya kaboni hupashwa joto hadi nyuzi joto 2300 au zaidi katika chombo cha kinga katika tanuru ya umeme ya joto la juu ili kubadilisha muundo usio na umbo la kaboni kuwa muundo wa fuwele wa grafiti wenye mwelekeo wa pande tatu.

Kusudi na athari ya uundaji wa grafiti:
1 kuboresha upitishaji na upitishaji joto wa nyenzo za kaboni (upinzani hupunguzwa kwa mara 4-5, na upitishaji joto huongezeka kwa takriban mara 10);
2 kuboresha upinzani wa mshtuko wa joto na uthabiti wa kemikali wa nyenzo za kaboni (mgawo wa upanuzi wa mstari umepunguzwa kwa 50-80%);
3 ili kufanya nyenzo za kaboni ziwe na ulaini na upinzani wa mikwaruzo;
4. Uchafu wa moshi, boresha usafi wa nyenzo za kaboni (kiwango cha majivu ya bidhaa hupunguzwa kutoka 0.5-0.8% hadi takriban 0.3%).

Utekelezaji wa mchakato wa grafiti:

Uchoraji wa kaboni kwenye nyenzo hufanyika kwa joto la juu la 2300-3000 °C, kwa hivyo inaweza kugunduliwa tu kwa kupasha joto kwa umeme katika tasnia, yaani, mkondo hupita moja kwa moja kwenye bidhaa iliyopashwa joto yenye kalsiamu, na bidhaa iliyokalsiamu inayochajiwa kwenye tanuru huzalishwa na mkondo wa umeme kwa joto la juu. Kondakta tena ni kitu kinachopashwa joto hadi joto la juu.

Tanuru zinazotumika sana kwa sasa ni pamoja na tanuu za grafiti za Acheson na tanuu za ndani za joto (LWG). Tanuru za kwanza zina uwezo mkubwa wa kutoa joto, tofauti kubwa ya halijoto, na matumizi makubwa ya nguvu. Tanuru za mwisho zina muda mfupi wa kupasha joto, matumizi ya chini ya nguvu, upinzani sawa wa umeme, na hazifai kuwekwa.

Udhibiti wa mchakato wa grafiti unadhibitiwa kwa kupima mkunjo wa umeme unaofaa kwa hali ya kupanda kwa joto. Muda wa usambazaji wa umeme ni saa 50-80 kwa tanuru ya Acheson na saa 9-15 kwa tanuru ya LWG.

Matumizi ya nguvu ya grafiti ni makubwa sana, kwa ujumla 3200-4800KWh, na gharama ya mchakato huchangia takriban 20-35% ya jumla ya gharama ya uzalishaji.

Ukaguzi wa bidhaa zilizochorwa: mwonekano wa kugusa, jaribio la upinzani

Uchakataji: Madhumuni ya uchakataji wa mitambo wa vifaa vya grafiti ya kaboni ni kufikia ukubwa, umbo, usahihi, n.k. unaohitajika kwa kukata ili kutengeneza mwili na viungo vya elektrodi kulingana na mahitaji ya matumizi.

Usindikaji wa elektrodi ya grafiti umegawanywa katika michakato miwili huru ya usindikaji: mwili wa elektrodi na kiungo.

Usindikaji wa mwili unajumuisha hatua tatu za uso wa mwisho tambarare unaochosha na mbaya, duara la nje na uso wa mwisho tambarare na uzi wa kusaga. Usindikaji wa kiungo cha koni unaweza kugawanywa katika michakato 6: kukata, uso wa mwisho tambarare, uso wa koni ya gari, uzi wa kusaga, boliti ya kuchimba visima na upachikaji.

Muunganisho wa viungo vya elektrodi: muunganisho wa viungo vyenye umbo la koni (vifungo vitatu na kifungo kimoja), muunganisho wa viungo vya silinda, muunganisho wa matuta (muunganisho wa kiume na wa kike)

Udhibiti wa usahihi wa uchakataji: kupotoka kwa uzi, lami ya uzi, kupotoka kwa kipenyo kikubwa cha kiungo (shimo), mshikamano wa shimo la kiungo, wima wa shimo la kiungo, ulalo wa uso wa mwisho wa elektrodi, kupotoka kwa ncha nne za kiungo. Angalia na vipimo maalum vya pete na vipimo vya sahani.

Ukaguzi wa elektrodi zilizokamilika: usahihi, uzito, urefu, kipenyo, msongamano wa wingi, upinzani, uvumilivu wa kabla ya kusanyiko, n.k.