Сировина та процес виробництва графітового електрода
Графітовий електрод - це високотемпературний графітовий провідний матеріал, що виробляється шляхом замішування нафтової суміші, голчастого коксу як заповнювача та вугільного бітуму як сполучного матеріалу, які виробляються за допомогою серії процесів, таких як замішування, формування, випалювання, просочення, графітизація та механічна обробка.
Графітовий електрод є важливим високотемпературним провідним матеріалом для електросталеплавильного виробництва. Графітовий електрод використовується для подачі електричної енергії в електропіч, а висока температура, що генерується дугою між кінцем електрода та шихтою, використовується як джерело тепла для плавлення шихти для виробництва сталі. Інші рудні печі, які плавлять такі матеріали, як жовтий фосфор, промисловий кремній та абразиви, також використовують графітові електроди як провідні матеріали. Чудові та особливі фізичні та хімічні властивості графітових електродів також широко використовуються в інших промислових секторах.
Сировиною для виробництва графітових електродів є нафтовий кокс, голчастий кокс та кам'яновугільний пек.
Нафтовий кокс — це легкозаймистий твердий продукт, отриманий шляхом коксування вугільних залишків та нафтового пеку. Колір чорний та пористий, основним елементом є вуглець, а вміст золи дуже низький, зазвичай нижче 0,5%. Нафтовий кокс належить до класу легкографітизованого вуглецю. Нафтовий кокс має широкий спектр застосування в хімічній та металургійній промисловості. Він є основною сировиною для виробництва виробів зі штучного графіту та вуглецевих виробів для електролітичного алюмінію.
Нафтовий кокс можна розділити на два типи: сирий кокс та кальцинований кокс залежно від температури термічної обробки. Нафтовий кокс, отриманий методом уповільненого коксування, містить велику кількість летких речовин, а механічна міцність низька. Кальцинований кокс отримують шляхом кальцинації сирого коксу. Більшість нафтопереробних заводів у Китаї виробляють лише кокс, а операції з кальцинації здебільшого проводяться на вуглецевих заводах.
Нафтовий кокс можна розділити на високосірчистий (що містить більше 1,5% сірки), середньосірчистий (що містить 0,5%-1,5% сірки) та низькосірчистий (що містить менше 0,5% сірки). Виробництво графітових електродів та інших виробів зі штучного графіту зазвичай здійснюється з використанням низькосірчистого коксу.
Голчастий кокс – це вид високоякісного коксу з вираженою волокнистою текстурою, дуже низьким коефіцієнтом теплового розширення та легкою графітизацією. Коли кокс подрібнюється, його можна розділити на тонкі смужки залежно від текстури (співвідношення сторін зазвичай перевищує 1,75). Анізотропну волокнисту структуру можна спостерігати під поляризаційним мікроскопом, тому його називають голчастим коксом.
Анізотропія фізико-механічних властивостей голчастого коксу дуже очевидна. Він має добру електро- та теплопровідність, паралельну напрямку довгої осі частинки, а коефіцієнт теплового розширення низький. При екструзійному формуванні довга вісь більшості частинок розташована в напрямку екструзії. Тому голчастий кокс є ключовою сировиною для виготовлення високопотужних або надвисокопотужних графітових електродів. Отриманий графітовий електрод має низький питомий опір, малий коефіцієнт теплового розширення та добру термостійкість.
Голчастий кокс поділяється на голчастий кокс на нафтовій основі, що виробляється з нафтових залишків, та голчастий кокс на вугільній основі, що виробляється з очищеної вугільної пекової сировини.
Кам'яновугільна смола є одним з основних продуктів глибокої переробки кам'яновугільної смоли. Це суміш різних вуглеводнів, чорного кольору за високої температури, напівтвердого або твердого за високої температури, без фіксованої точки плавлення, розм'якшується після нагрівання, а потім плавиться, з густиною 1,25-1,35 г/см3. За температурою розм'якшення його поділяють на низькотемпературний, середньотемпературний та високотемпературний асфальт. Вихід асфальту за середньої температури становить 54-56% від кам'яновугільної смоли. Склад кам'яновугільної смоли надзвичайно складний, що пов'язано з властивостями кам'яновугільної смоли та вмістом гетероатомів, а також залежить від системи коксування та умов переробки кам'яновугільної смоли. Існує багато показників для характеристики кам'яновугільного пеку, таких як температура розм'якшення бітуму, нерозчинні речовини в толуолі (TI), нерозчинні речовини в хіноліні (QI), показники коксування та реологія кам'яновугільного пеку.
Кам'яновугільна смола використовується як зв'язувальна речовина та просочувальний агент у вуглецевій промисловості, і її характеристики мають великий вплив на виробничий процес та якість вуглецевих виробів. Як зв'язувальний асфальт зазвичай використовується середньотемпературний або середньотемпературний модифікований асфальт, що має помірну температуру розм'якшення, високий коефіцієнт коксування та високий вміст β-смоли. Як просочувальний агент використовується середньотемпературний асфальт, що має низьку температуру розм'якшення, низький коефіцієнт якості та добрі реологічні властивості.
Час публікації: 23 вересня 2019 р.