Quy trình sản xuất điện cực than chì

Nguyên liệu thô và quy trình sản xuất điện cực than chì

Điện cực than chì là vật liệu dẫn điện chịu nhiệt cao được sản xuất từ ​​than chì, sử dụng than cốc kim làm cốt liệu và bitum than làm chất kết dính, trải qua một loạt các quy trình như nhào trộn, tạo hình, nung, tẩm, graphit hóa và gia công cơ học.

Điện cực than chì là một vật liệu dẫn điện chịu nhiệt cao quan trọng trong sản xuất thép bằng điện. Điện cực than chì được sử dụng để dẫn điện vào lò điện, và nhiệt độ cao sinh ra từ hồ quang giữa đầu điện cực và nguyên liệu được sử dụng làm nguồn nhiệt để làm nóng chảy nguyên liệu cho quá trình sản xuất thép. Các lò luyện quặng khác dùng để luyện các vật liệu như phốt pho vàng, silic công nghiệp và vật liệu mài mòn cũng sử dụng điện cực than chì làm vật liệu dẫn điện. Các đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời và đặc biệt của điện cực than chì cũng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác.

Nguyên liệu thô để sản xuất điện cực than chì bao gồm than cốc dầu mỏ, than cốc kim và nhựa than đá.

Than cốc dầu mỏ là một sản phẩm rắn dễ cháy thu được bằng cách luyện cốc cặn than đá và nhựa đường dầu mỏ. Nó có màu đen và xốp, thành phần chính là cacbon, và hàm lượng tro rất thấp, thường dưới 0,5%. Than cốc dầu mỏ thuộc loại cacbon dễ graphit hóa. Than cốc dầu mỏ có phạm vi sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất và luyện kim. Nó là nguyên liệu chính để sản xuất các sản phẩm graphit nhân tạo và các sản phẩm cacbon dùng cho nhôm điện phân.

Than cốc dầu mỏ có thể được chia thành hai loại: than cốc thô và than cốc nung theo nhiệt độ xử lý nhiệt. Than cốc thô thu được bằng phương pháp luyện cốc chậm chứa nhiều chất dễ bay hơi và độ bền cơ học thấp. Than cốc nung được thu được bằng cách nung than cốc thô. Hầu hết các nhà máy lọc dầu ở Trung Quốc chỉ sản xuất than cốc, và các hoạt động nung chủ yếu được thực hiện tại các nhà máy sản xuất than cốc.

Than cốc dầu mỏ có thể được chia thành than cốc hàm lượng lưu huỳnh cao (chứa hơn 1,5% lưu huỳnh), than cốc hàm lượng lưu huỳnh trung bình (chứa 0,5%-1,5% lưu huỳnh) và than cốc hàm lượng lưu huỳnh thấp (chứa ít hơn 0,5% lưu huỳnh). Việc sản xuất điện cực than chì và các sản phẩm than chì nhân tạo khác thường được thực hiện bằng cách sử dụng than cốc hàm lượng lưu huỳnh thấp.

Than cốc dạng kim là một loại than cốc chất lượng cao với cấu trúc sợi rõ rệt, hệ số giãn nở nhiệt rất thấp và dễ bị graphit hóa. Khi than cốc bị vỡ, nó có thể được tách thành các dải mảnh theo cấu trúc (tỷ lệ chiều dài/chiều rộng thường trên 1,75). Cấu trúc sợi không đồng nhất có thể được quan sát dưới kính hiển vi phân cực, và do đó được gọi là than cốc dạng kim.

Tính chất dị hướng về mặt vật lý-cơ học của than cốc kim rất rõ rệt. Nó có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt song song với hướng trục dài của hạt, và hệ số giãn nở nhiệt thấp. Khi ép đùn, trục dài của hầu hết các hạt được sắp xếp theo hướng ép đùn. Do đó, than cốc kim là nguyên liệu thô quan trọng để sản xuất điện cực than chì công suất cao hoặc siêu cao. Điện cực than chì được sản xuất có điện trở suất thấp, hệ số giãn nở nhiệt nhỏ và khả năng chịu sốc nhiệt tốt.

Than cốc kim được chia thành than cốc kim gốc dầu được sản xuất từ ​​cặn dầu mỏ và than cốc kim gốc than được sản xuất từ ​​nguyên liệu nhựa than tinh chế.

Nhựa than đá là một trong những sản phẩm chính của quá trình chế biến sâu nhựa than đá. Nó là hỗn hợp của nhiều loại hydrocarbon, có màu đen ở nhiệt độ cao, bán rắn hoặc rắn ở nhiệt độ cao, không có điểm nóng chảy cố định, mềm ra sau khi nung nóng rồi tan chảy, có mật độ 1,25-1,35 g/cm3. Theo điểm hóa mềm, nó được chia thành nhựa đường nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao. Hiệu suất nhựa đường nhiệt độ trung bình chiếm 54-56% nhựa than đá. Thành phần của nhựa than đá vô cùng phức tạp, liên quan đến tính chất của nhựa than đá và hàm lượng các dị nguyên tử, đồng thời bị ảnh hưởng bởi hệ thống quá trình cốc hóa và điều kiện chế biến nhựa than đá. Có nhiều chỉ số để đặc trưng cho nhựa than đá, chẳng hạn như điểm hóa mềm của bitum, độ không tan trong toluen (TI), độ không tan trong quinoline (QI), giá trị cốc hóa và tính lưu biến của nhựa than đá.

Nhựa than đá được sử dụng làm chất kết dính và chất tẩm trong ngành công nghiệp carbon, và hiệu quả của nó có tác động lớn đến quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm carbon. Nhựa đường kết dính thường sử dụng nhựa đường nhiệt độ trung bình hoặc nhựa đường biến tính nhiệt độ trung bình có điểm hóa mềm vừa phải, giá trị cốc hóa cao và hàm lượng nhựa β cao. Chất tẩm là nhựa đường nhiệt độ trung bình có điểm hóa mềm thấp, chỉ số QI thấp và tính chất lưu biến tốt.