กระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์

วัตถุดิบและกระบวนการผลิตของอิเล็กโทรดกราไฟต์

อิเล็กโทรดกราไฟต์เป็นวัสดุตัวนำกราไฟต์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง ผลิตจากการนวดปิโตรเลียม โค้กเข็มเป็นมวลรวม และบิทูเมนถ่านหินเป็นสารยึดเกาะ ซึ่งผลิตขึ้นโดยผ่านชุดกระบวนการต่างๆ เช่น การนวด การขึ้นรูป การคั่ว การชุบ การสร้างกราไฟต์ และการประมวลผลทางกล

อิเล็กโทรดกราไฟต์เป็นวัสดุตัวนำอุณหภูมิสูงที่สำคัญสำหรับการผลิตเหล็กไฟฟ้า อิเล็กโทรดกราไฟต์ใช้เพื่อป้อนพลังงานไฟฟ้าให้กับเตาไฟฟ้า และอุณหภูมิสูงที่เกิดจากส่วนโค้งระหว่างปลายอิเล็กโทรดและประจุไฟฟ้าจะใช้เป็นแหล่งความร้อนเพื่อหลอมประจุไฟฟ้าสำหรับการผลิตเหล็ก เตาถลุงแร่อื่นๆ ที่หลอมวัสดุ เช่น ฟอสฟอรัสเหลือง ซิลิกอนอุตสาหกรรม และสารกัดกร่อนก็ใช้อิเล็กโทรดกราไฟต์เป็นวัสดุตัวนำเช่นกัน คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ยอดเยี่ยมและพิเศษของอิเล็กโทรดกราไฟต์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ

วัตถุดิบในการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์ได้แก่ ปิโตรเลียมโค้ก โค้กเข็ม และน้ำมันดินถ่านหิน

ปิโตรเลียมโค้กเป็นผลิตภัณฑ์ของแข็งติดไฟได้ซึ่งได้จากกากถ่านโค้กและน้ำมันปิโตรเลียม มีสีดำและมีรูพรุน ธาตุหลักคือคาร์บอน และมีปริมาณเถ้าต่ำมาก โดยทั่วไปต่ำกว่า 0.5% ปิโตรเลียมโค้กจัดอยู่ในกลุ่มคาร์บอนที่สามารถเปลี่ยนรูปเป็นกราไฟต์ได้ง่าย ปิโตรเลียมโค้กมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมเคมีและโลหะวิทยา เป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตผลิตภัณฑ์กราไฟต์เทียมและผลิตภัณฑ์คาร์บอนสำหรับอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์

ปิโตรเลียมโค้กสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ โค้กดิบและโค้กเผาตามอุณหภูมิในการอบชุบ ปิโตรเลียมโค้กที่ได้จากการอบชุบแบบล่าช้าจะมีสารระเหยจำนวนมาก และมีความแข็งแรงทางกลต่ำ โค้กเผาได้มาจากการเผาโค้กดิบ โรงกลั่นส่วนใหญ่ในจีนผลิตเฉพาะโค้กเท่านั้น และส่วนใหญ่ดำเนินการเผาในโรงงานคาร์บอน

ปิโตรเลียมโค้กสามารถแบ่งออกได้เป็นโค้กกำมะถันสูง (มีกำมะถันมากกว่า 1.5%) โค้กกำมะถันปานกลาง (มีกำมะถัน 0.5%-1.5%) และโค้กกำมะถันต่ำ (มีกำมะถันน้อยกว่า 0.5%) โดยทั่วไปแล้ว การผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์และผลิตภัณฑ์กราไฟต์เทียมอื่นๆ จะผลิตโดยใช้โค้กกำมะถันต่ำ

โค้กเข็มเป็นโค้กคุณภาพสูงชนิดหนึ่งที่มีเนื้อสัมผัสเป็นเส้นใยชัดเจน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำมาก และเกิดการแตกเป็นแท่งได้ง่าย เมื่อโค้กแตกออก สามารถแยกออกเป็นแถบบางๆ ตามเนื้อสัมผัสได้ (โดยทั่วไปอัตราส่วนภาพจะสูงกว่า 1.75) สามารถสังเกตโครงสร้างเส้นใยแบบแอนไอโซทรอปิกได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบโพลาไรซ์ จึงเรียกโครงสร้างนี้ว่าโค้กเข็ม

คุณสมบัติทางฟิสิกส์และกลศาสตร์ของถ่านโค้กเข็มมีความชัดเจนมาก ถ่านโค้กเข็มมีการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีในแนวขนานกับทิศทางแกนยาวของอนุภาค และมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ เมื่อทำการขึ้นรูปโดยการอัดรีด แกนยาวของอนุภาคส่วนใหญ่จะถูกจัดเรียงในทิศทางการอัดรีด ดังนั้น ถ่านโค้กเข็มจึงเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟต์กำลังสูงหรือกำลังสูงมาก อิเล็กโทรดกราไฟต์ที่ผลิตได้มีค่าความต้านทานต่ำ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนต่ำ และทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี

ถ่านโค้กเข็มแบ่งออกเป็นถ่านโค้กเข็มที่ทำจากน้ำมันซึ่งผลิตจากเศษปิโตรเลียม และถ่านโค้กเข็มที่ทำจากถ่านหินซึ่งผลิตจากวัตถุดิบกากถ่านหินบริสุทธิ์

น้ำมันดินถ่านหินเป็นผลิตภัณฑ์หลักอย่างหนึ่งของการแปรรูปน้ำมันดินถ่านหินแบบล้ำลึก เป็นส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนต่างๆ สีดำที่อุณหภูมิสูง กึ่งของแข็งหรือของแข็งที่อุณหภูมิสูง ไม่มีจุดหลอมเหลวคงที่ ทำให้อ่อนตัวหลังจากให้ความร้อนแล้วจึงหลอมละลาย โดยมีความหนาแน่น 1.25-1.35 g/cm3 เมื่อพิจารณาจากจุดอ่อนตัว จะแบ่งเป็นยางมะตอยอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิปานกลาง และอุณหภูมิสูง ผลผลิตยางมะตอยอุณหภูมิปานกลางคือ 54-56% ของน้ำมันดินถ่านหิน องค์ประกอบของน้ำมันดินถ่านหินมีความซับซ้อนมาก ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของน้ำมันดินถ่านหินและเนื้อหาของเฮเทอโรอะตอม และยังได้รับผลกระทบจากระบบกระบวนการโค้กและสภาวะการแปรรูปน้ำมันดินถ่านหิน มีตัวบ่งชี้มากมายสำหรับการกำหนดลักษณะของน้ำมันดินถ่านหิน เช่น จุดอ่อนตัวของบิทูเมน โทลูอีนที่ไม่ละลายน้ำ (TI) ควิโนลีนที่ไม่ละลายน้ำ (QI) ค่าโค้ก และรีโอโลยีของน้ำมันดินถ่านหิน

น้ำมันดินถ่านหินใช้เป็นสารยึดเกาะและสารเคลือบในอุตสาหกรรมคาร์บอน และประสิทธิภาพของสารดังกล่าวมีผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์คาร์บอน แอสฟัลต์สารยึดเกาะโดยทั่วไปจะใช้แอสฟัลต์ที่ดัดแปลงอุณหภูมิปานกลางหรืออุณหภูมิปานกลางที่มีจุดอ่อนตัวปานกลาง ค่าโค้กสูง และเรซิน β สูง สารเคลือบเป็นแอสฟัลต์อุณหภูมิปานกลางที่มีจุดอ่อนตัวต่ำ QI ต่ำ และคุณสมบัติการไหลที่ดี