Ang graphite electrode ay isang materyal na konduktibo na graphite na lumalaban sa mataas na temperatura na ginawa ng petroleum knead, needle coke bilang aggregate at coal bitumen bilang binder, na ginagawa sa pamamagitan ng serye ng mga proseso tulad ng pagmamasa, paghubog, pag-ihaw, pagpapabinhi, graphitization at mekanikal na pagproseso.
Ang graphite electrode ay isang mahalagang materyal na konduktibo na may mataas na temperatura para sa paggawa ng bakal na de-kuryente. Ang graphite electrode ay ginagamit upang magpasok ng enerhiyang elektrikal sa electric furnace, at ang mataas na temperaturang nalilikha ng arko sa pagitan ng dulo ng electrode at ng karga ay ginagamit bilang pinagmumulan ng init upang matunaw ang karga para sa paggawa ng bakal. Ang iba pang mga ore furnace na nagtutunaw ng mga materyales tulad ng dilaw na phosphorus, industrial silicon, at mga abrasive ay gumagamit din ng mga graphite electrode bilang mga materyales na konduktibo. Ang mahusay at espesyal na pisikal at kemikal na katangian ng mga graphite electrode ay malawakang ginagamit din sa iba pang mga sektor ng industriya.
Ang mga hilaw na materyales para sa produksyon ng mga graphite electrodes ay petroleum coke, needle coke at coal tar pitch.
Ang petroleum coke ay isang madaling magliyab na solidong produkto na nakukuha sa pamamagitan ng pag-coke ng mga residue ng karbon at petroleum pitch. Ang kulay ay itim at porous, ang pangunahing elemento ay carbon, at ang nilalaman ng abo ay napakababa, karaniwang mas mababa sa 0.5%. Ang petroleum coke ay kabilang sa uri ng madaling i-graphitize na carbon. Ang petroleum coke ay may malawak na hanay ng gamit sa mga industriya ng kemikal at metalurhiko. Ito ang pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng mga artipisyal na produktong graphite at mga produktong carbon para sa electrolytic aluminum.
Ang petroleum coke ay maaaring hatiin sa dalawang uri: raw coke at calcined coke ayon sa temperatura ng heat treatment. Ang dating petroleum coke na nakuha sa pamamagitan ng delayed coking ay naglalaman ng malaking halaga ng volatile, at mababa ang mekanikal na lakas. Ang calcined coke ay nakukuha sa pamamagitan ng calcination ng raw coke. Karamihan sa mga refinery sa Tsina ay gumagawa lamang ng coke, at ang mga operasyon ng calcination ay kadalasang isinasagawa sa mga planta ng carbon.
Ang petroleum coke ay maaaring hatiin sa high sulfur coke (naglalaman ng higit sa 1.5% sulfur), medium sulfur coke (naglalaman ng 0.5%-1.5% sulfur), at low sulfur coke (naglalaman ng mas mababa sa 0.5% sulfur). Ang produksyon ng mga graphite electrode at iba pang artipisyal na produktong graphite ay karaniwang ginagawa gamit ang low sulfur coke.
Ang needle coke ay isang uri ng mataas na kalidad na coke na may kitang-kitang fibrous texture, napakababang thermal expansion coefficient at madaling graphitization. Kapag nabasag ang coke, maaari itong hatiin sa mga manipis na piraso ayon sa texture (ang aspect ratio ay karaniwang higit sa 1.75). Ang isang anisotropic fibrous structure ay maaaring maobserbahan sa ilalim ng polarizing microscope, at samakatuwid ay tinutukoy bilang needle coke.
Ang anisotropy ng mga katangiang pisiko-mekanikal ng needle coke ay napakalinaw. Mayroon itong mahusay na electrical at thermal conductivity na parallel sa direksyon ng mahabang axis ng particle, at mababa ang coefficient ng thermal expansion. Kapag nagmo-extrusion molding, ang mahabang axis ng karamihan sa mga particle ay nakaayos sa direksyon ng extrusion. Samakatuwid, ang needle coke ang pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng mga high-power o ultra-high-power graphite electrodes. Ang graphite electrode na ginawa ay may mababang resistivity, maliit na thermal expansion coefficient at mahusay na thermal shock resistance.
Ang needle coke ay nahahati sa oil-based needle coke na gawa mula sa petroleum residue at coal-based needle coke na gawa mula sa refined coal pitch raw materials.
Ang coal tar ay isa sa mga pangunahing produkto ng malalim na pagproseso ng coal tar. Ito ay pinaghalong iba't ibang hydrocarbon, itim sa mataas na temperatura, semi-solid o solid sa mataas na temperatura, walang takdang punto ng pagkatunaw, pinapalambot pagkatapos initin, at pagkatapos ay natutunaw, na may density na 1.25-1.35 g/cm3. Ayon sa punto ng paglambot nito, nahahati ito sa mababang temperatura, katamtamang temperatura at mataas na temperaturang aspalto. Ang ani ng katamtamang temperaturang aspalto ay 54-56% ng coal tar. Ang komposisyon ng coal tar ay lubhang kumplikado, na may kaugnayan sa mga katangian ng coal tar at ang nilalaman ng mga heteroatoms, at apektado rin ng sistema ng proseso ng coking at mga kondisyon sa pagproseso ng coal tar. Maraming mga tagapagpahiwatig para sa paglalarawan ng coal tar pitch, tulad ng bitumen softening point, toluene insolubles (TI), quinoline insolubles (QI), coking values, at rheology ng coal pitch.
Ang coal tar ay ginagamit bilang binder at impregnant sa industriya ng carbon, at ang pagganap nito ay may malaking epekto sa proseso ng produksyon at kalidad ng produkto ng mga produktong carbon. Ang binder asphalt sa pangkalahatan ay gumagamit ng medium-temperature o medium-temperature modified asphalt na may katamtamang softening point, mataas na coking value, at mataas na β resin. Ang impregnating agent ay isang medium temperature asphalt na may mababang softening point, mababang QI, at mahusay na rheological properties.
Ang sumusunod na larawan ay nagpapakita ng proseso ng produksyon ng graphite electrode sa carbon enterprise.
Kalsinasyon: Ang hilaw na materyal na may karbon ay iniinitan sa mataas na temperatura upang maalis ang kahalumigmigan at pabagu-bagong bagay na nakapaloob dito, at ang proseso ng produksyon na naaayon sa pagpapabuti ng orihinal na pagganap ng pagluluto ay tinatawag na kalsinasyon. Sa pangkalahatan, ang hilaw na materyal na may karbon ay kinakalsina gamit ang gas at sarili nitong pabagu-bagong mga bagay bilang pinagmumulan ng init, at ang pinakamataas na temperatura ay 1250-1350 °C.
Ang kalsinasyon ay nagdudulot ng malalaking pagbabago sa istruktura at mga katangiang pisiko-kemikal ng mga hilaw na materyales na may karbon, pangunahin sa pagpapabuti ng densidad, lakas mekanikal, at kondaktibiti ng kuryente ng coke, pagpapabuti ng katatagan ng kemikal at resistensya sa oksihenasyon ng coke, na siyang pundasyon para sa kasunod na proseso.
Ang mga kagamitang kinakalsina ay pangunahing kinabibilangan ng tank calciner, rotary kiln, at electric calciner. Ang quality control index ng calcination ay ang tunay na densidad ng petroleum coke ay hindi bababa sa 2.07g/cm3, ang resistivity ay hindi hihigit sa 550μΩ.m, ang tunay na densidad ng needle coke ay hindi bababa sa 2.12g/cm3, at ang resistivity ay hindi hihigit sa 500μΩ.m.
Pagdurog ng mga hilaw na materyales at mga sangkap
Bago ang paghahalo, ang maramihang calcined petroleum coke at needle coke ay dapat durugin, gilingin, at salain.
Ang medium crushing ay karaniwang isinasagawa sa pamamagitan ng mga kagamitan sa pagdurog na may diyametrong 50 mm gamit ang jaw crusher, hammer crusher, roll crusher at iba pa upang higit pang durugin ang materyal na may sukat na 0.5-20 mm na kinakailangan para sa pag-batch.
Ang paggiling ay isang proseso ng paggiling ng isang materyal na may karbon hanggang sa maging parang pulbos na maliit na partikulo na 0.15 mm o mas mababa at may laki ng partikulo na 0.075 mm o mas mababa sa pamamagitan ng isang suspension-type ring roll mill (Raymond mill), isang ball mill, o mga katulad nito.
Ang screening ay isang proseso kung saan ang malawak na hanay ng mga materyales, pagkatapos ng pagdurog, ay hinahati sa ilang saklaw ng laki ng partikulo na may makitid na saklaw ng laki sa pamamagitan ng isang serye ng mga salaan na may magkakatulad na bukana. Ang produksyon ng kasalukuyang elektrod ay karaniwang nangangailangan ng 4-5 pellets at 1-2 grado ng pulbos.
Ang mga sangkap ay ang mga proseso ng produksyon para sa pagkalkula, pagtimbang, at pagtutuon ng iba't ibang pinagsama-samang mga aggregate, pulbos, at binder ayon sa mga kinakailangan sa pormulasyon. Ang siyentipikong kaangkupan ng pormulasyon at ang katatagan ng operasyon ng batching ay kabilang sa mga pinakamahalagang salik na nakakaapekto sa quality index at performance ng produkto.
Kailangang tukuyin ng pormula ang 5 aspeto:
1Piliin ang uri ng mga hilaw na materyales;
2 matukoy ang proporsyon ng iba't ibang uri ng hilaw na materyales;
3 pagtukoy sa komposisyon ng laki ng partikulo ng solidong hilaw na materyal;
4 matukoy ang dami ng binder;
5 Tukuyin ang uri at dami ng mga additives.
Pagmamasa: Paghahalo at pagbibilang ng iba't ibang laki ng particle na may carbon granules at pulbos na may isang tiyak na dami ng binder sa isang tiyak na temperatura, at pagmamasa ng plasticity paste sa isang prosesong tinatawag na pagmamasa.
Proseso ng pagmamasa: tuyong paghahalo (20-35 minuto) basang paghahalo (40-55 minuto)
Ang papel ng pagmamasa:
1 Kapag hinahalo nang tuyo, ang iba't ibang hilaw na materyales ay pantay na hinahalo, at ang mga solidong materyales na may karbon na may iba't ibang laki ng partikulo ay pantay na hinahalo at pinupuno upang mapabuti ang siksik ng halo;
2 Pagkatapos idagdag ang coal tar pitch, ang tuyong materyal at ang aspalto ay pantay na hinahalo. Ang likidong aspalto ay pantay na bumabalot at bumabasa sa ibabaw ng mga granule upang bumuo ng isang patong ng patong ng aspalto, at ang lahat ng mga materyales ay pinagdidikit sa isa't isa upang bumuo ng isang homogenous na plastik na pahid. Nakakatulong sa paghubog;
Tatlong bahagi ng coal tar pitch ang tumatagos sa panloob na espasyo ng materyal na may karbon, na lalong nagpapataas ng densidad at pagiging magkakaugnay ng paste.
Paghubog: Ang paghubog ng materyal na carbon ay tumutukoy sa proseso ng plastik na pagde-deform ng minasa na carbon paste sa ilalim ng panlabas na puwersang inilalapat ng kagamitan sa paghubog upang tuluyang makabuo ng isang berdeng katawan (o hilaw na produkto) na may tiyak na hugis, laki, densidad at lakas.
Mga uri ng paghubog, kagamitan at produktong ginawa:
Paraan ng paghubog
Mga karaniwang kagamitan
mga pangunahing produkto
Paghubog
Patayo na haydroliko na pindutin
De-kuryenteng karbon, mababang uri ng pinong istrukturang grapayt
Pigain
Pahalang na haydroliko na extruder
Extruder ng tornilyo
Elektrod na grapayt, elektrod na parisukat
Paghubog ng panginginig
Makinang pang-vibrate na panghuhulma
Ladrilyong karbon na aluminyo, ladrilyong karbon na sabog sa pugon
Isostatic na pagpindot
Isostatic na makinang panghulma
Isotropikong grapayt, anisotropikong grapayt
Operasyon ng pagpisil
1 materyal na panglamig: materyal na panglamig ng disc, materyal na panglamig ng silindro, mga materyales na panglamig ng paghahalo at pagmamasa, atbp.
Ilabas ang mga volatile, bawasan sa angkop na temperatura (90-120°C) upang mapataas ang pagdikit, nang sa gayon ay maging pare-pareho ang pagkabara ng paste sa loob ng 20-30 minuto.
2 Pagkarga: pindutin ang pag-angat ng baffle —– 2-3 beses na pagputol—-4-10MPa compaction
3 pre-pressure: presyon 20-25MPa, oras 3-5min, habang nagva-vacuum
4 na extrusion: pindutin pababa ang baffle —5-15MPa extrusion — putulin — papunta sa cooling sink
Mga teknikal na parameter ng extrusion: compression ratio, press chamber at nozzle temperature, cooling temperature, preload pressure time, extrusion pressure, extrusion speed, cooling water temperature
Inspeksyon ng berdeng katawan: bulk density, pag-tap sa anyo, pagsusuri
Kalsinasyon: Ito ay isang proseso kung saan ang berdeng katawan ng produktong carbon ay pinupuno sa isang espesyal na idinisenyong heating furnace sa ilalim ng proteksyon ng filler upang magsagawa ng high-temperature heat treatment upang gawing carbon ang coal pitch sa berdeng katawan. Ang bitumen coke na nabuo pagkatapos ng carbonization ng bitumen ng karbon ay nagpapatigas sa carbonaceous aggregate at mga particle ng pulbos nang magkasama, at ang produktong calcined carbon ay may mataas na mekanikal na lakas, mababang electrical resistivity, mahusay na thermal stability at chemical stability.
Ang kalsinasyon ay isa sa mga pangunahing proseso sa produksyon ng mga produktong carbon, at isa ring mahalagang bahagi ng tatlong pangunahing proseso ng paggamot sa init ng produksyon ng graphite electrode. Mahaba ang siklo ng produksyon ng kalsinasyon (22-30 araw para sa pagbe-bake, 5-20 araw para sa mga pugon para sa 2 pagbe-bake), at mas mataas na pagkonsumo ng enerhiya. Ang kalidad ng green roasting ay may epekto sa kalidad ng tapos na produkto at sa gastos ng produksyon.
Ang berdeng coal pitch sa green body ay pinapainit habang isinasagawa ang proseso ng pag-iihaw, at humigit-kumulang 10% ng volatile matter ang inilalabas, at ang volume ay nalilikha sa pamamagitan ng 2-3% na pag-urong, at ang mass loss ay 8-10%. Malaki rin ang ipinagbago ng pisikal at kemikal na katangian ng carbon billet. Bumaba ang porosity mula 1.70 g/cm3 patungong 1.60 g/cm3 at ang resistivity ay bumaba mula 10000 μΩ·m patungong 40-50 μΩ·m dahil sa pagtaas ng porosity. Malaki rin ang mekanikal na lakas ng calcined billet. Para sa pagpapabuti.
Ang pangalawang pagbe-bake ay isang proseso kung saan ang produktong kinakalkula ay inilulubog at pagkatapos ay kinakalkula upang gawing carbon ang pitch na nakalubog sa mga butas ng produktong kinakalkula. Ang mga electrode na nangangailangan ng mas mataas na bulk density (lahat ng uri maliban sa RP) at mga joint blank ay kinakailangang i-bibake, at ang mga joint blank ay isinasailalim din sa three-dip four-bake o two-dip three-bake.
Pangunahing uri ng roaster ng pugon:
Patuloy na operasyon—-ring furnace (may takip, walang takip), tunnel kiln
Paulit-ulit na operasyon—-reverse kiln, under-floor roaster, box roaster
Kurba ng kalsinasyon at pinakamataas na temperatura:
Minsanang pag-iihaw—-320, 360, 422, 480 oras, 1250 °C
Pangalawang pag-iihaw—-125, 240, 280 oras, 700-800 °C
Inspeksyon ng mga inihurnong produkto: pag-tap sa anyo, electrical resistivity, bulk density, compressive strength, internal structure analysis
Ang impregnation ay isang proseso kung saan ang isang carbon material ay inilalagay sa isang pressure vessel at ang liquid impregnant pitch ay inilulubog sa mga pores ng product electrode sa ilalim ng ilang partikular na kondisyon ng temperatura at presyon. Ang layunin ay upang mabawasan ang porosity ng produkto, mapataas ang bulk density at mechanical strength ng produkto, at mapabuti ang electrical at thermal conductivity ng produkto.
Ang proseso ng impregnation at mga kaugnay na teknikal na parametro ay: pag-iihaw ng billet – paglilinis ng ibabaw – pagpapainit (260-380 °C, 6-10 oras) – pagkarga sa tangke ng impregnation – pag-vacuum (8-9KPa, 40-50min) – Pag-iniksyon ng bitumen (180-200 °C) – Pressurization (1.2-1.5 MPa, 3-4 oras) – Pagbabalik sa aspalto – Pagpapalamig (sa loob o labas ng tangke)
Inspeksyon ng mga produktong pinapagbinhi: antas ng pagtaas ng timbang sa pagpapabinhi G=(W2-W1)/W1×100%
Isang pagbaba ng timbang na ≥14%
Antas ng pagtaas ng timbang ng pangalawang produktong pinapagbinhi ≥ 9%
Tatlong produktong paglulubog, ang antas ng pagtaas ng timbang ay ≥ 5%
Ang graphitization ay tumutukoy sa isang proseso ng paggamot sa init na may mataas na temperatura kung saan ang isang produktong carbon ay pinainit sa temperaturang 2300 °C o higit pa sa isang protective medium sa isang high-temperature electric furnace upang i-convert ang isang amorphous layered structure na carbon sa isang three-dimensional ordered graphite crystal structure.
Ang layunin at epekto ng grapitisasyon:
1. Pinapabuti ang kondaktibiti at thermal conductivity ng materyal na carbon (ang resistivity ay nababawasan ng 4-5 beses, at ang thermal conductivity ay tumataas ng humigit-kumulang 10 beses);
2 nagpapabuti sa resistensya sa thermal shock at kemikal na katatagan ng materyal na carbon (nabawasan ng 50-80%) ang linear expansion coefficient;
3 upang gawing lubricity at abrasion resistance ang carbon material;
4 Tinatanggal ang mga dumi sa tambutso, pinapabuti ang kadalisayan ng materyal na carbon (ang nilalaman ng abo ng produkto ay nababawasan mula 0.5-0.8% hanggang humigit-kumulang 0.3%).
Ang pagsasakatuparan ng proseso ng grapitisasyon:
Ang grapitisasyon ng materyal na carbon ay isinasagawa sa mataas na temperatura na 2300-3000 °C, kaya maaari lamang itong maisakatuparan sa pamamagitan ng electric heating sa industriya, ibig sabihin, ang kuryente ay direktang dumadaan sa pinainit na produktong kinakalkula, at ang produktong kinakalkula na sinisingil sa pugon ay nalilikha ng kuryente sa mataas na temperatura. Ang konduktor ay muli na naman isang bagay na pinainit sa mataas na temperatura.
Kabilang sa mga hurno na kasalukuyang malawakang ginagamit ang mga hurno ng Acheson graphitization at mga hurno ng internal heat cascade (LWG). Ang una ay may malaking output, malaking pagkakaiba sa temperatura, at mataas na konsumo ng kuryente. Ang huli naman ay may maikling oras ng pag-init, mababang konsumo ng kuryente, pare-parehong resistivity ng kuryente, at hindi angkop para sa pagkabit.
Ang kontrol sa proseso ng grapitisasyon ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagsukat sa kurba ng kuryente na angkop para sa kondisyon ng pagtaas ng temperatura. Ang oras ng suplay ng kuryente ay 50-80 oras para sa pugon ng Acheson at 9-15 oras para sa pugon ng LWG.
Napakalaki ng konsumo ng kuryente sa grapitisasyon, karaniwang 3200-4800KWh, at ang gastos sa proseso ay bumubuo ng humigit-kumulang 20-35% ng kabuuang gastos sa produksyon.
Inspeksyon ng mga produktong grapayt: pag-tap sa hitsura, pagsubok sa resistivity
Pagmamakina: Ang layunin ng mekanikal na pagmamakina ng mga materyales na carbon graphite ay upang makamit ang kinakailangang laki, hugis, katumpakan, atbp. sa pamamagitan ng pagputol upang ang katawan at mga dugtungan ng elektrod ay naaayon sa mga kinakailangan sa paggamit.
Ang pagproseso ng graphite electrode ay nahahati sa dalawang magkakahiwalay na proseso ng pagproseso: katawan ng electrode at joint.
Ang pagproseso ng katawan ng hulmahan ay binubuo ng tatlong hakbang: pagbubutas at magaspang na patag na dulo, panlabas na bilog at patag na dulo at sinulid na panggiling. Ang pagproseso ng conical joint ay maaaring hatiin sa 6 na proseso: pagputol, patag na dulo, car cone face, sinulid na panggiling, bolt na pang-drill at pag-slot.
Koneksyon ng mga kasukasuan ng elektrod: koneksyon ng conical joint (tatlong buckle at isang buckle), koneksyon ng cylindrical joint, koneksyon ng bump (koneksyon ng lalaki at babae)
Pagkontrol sa katumpakan ng pagma-machining: paglihis ng taper ng sinulid, pitch ng sinulid, paglihis ng malaking diyametro ng dugtungan (butas), coaxiality ng butas ng dugtungan, bertikalidad ng butas ng dugtungan, patag na bahagi ng dulo ng elektrod, paglihis ng apat na punto ng dugtungan. Suriin gamit ang mga espesyal na ring gauge at plate gauge.
Inspeksyon ng mga natapos na electrodes: katumpakan, timbang, haba, diyametro, bulk density, resistivity, pre-assembly tolerance, atbp.
Oras ng pag-post: Oktubre-31-2019