Rohstoff und Herstellungsverfahren für Graphitelektroden
Graphitelektrode ist ein hochtemperaturbeständiges leitfähiges Graphitmaterial, das durch Erdölkneten, Nadelkoks als Zuschlagstoff und Kohlebitumen als Bindemittel hergestellt wird und durch eine Reihe von Prozessen wie Kneten, Formen, Rösten, Imprägnieren, Graphitisieren und mechanische Bearbeitung hergestellt wird. Material.
Die Graphitelektrode ist ein wichtiges hochtemperaturleitendes Material für die Elektrostahlherstellung. Die Graphitelektrode wird verwendet, um dem Elektroofen elektrische Energie zuzuführen, und die hohe Temperatur, die durch den Lichtbogen zwischen dem Elektrodenende und der Charge erzeugt wird, wird als Wärmequelle zum Schmelzen der Charge für die Stahlherstellung genutzt. Andere Erzöfen, in denen Materialien wie gelber Phosphor, Industriesilizium und Schleifmittel geschmolzen werden, verwenden ebenfalls Graphitelektroden als leitfähige Materialien. Die hervorragenden und besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Graphitelektroden werden auch in anderen Industriebereichen häufig genutzt.
Die Rohstoffe für die Herstellung von Graphitelektroden sind Petrolkoks, Nadelkoks und Steinkohlenteerpech.
Petrolkoks ist ein brennbares festes Produkt, das aus der Verkokung von Kohlerückständen und Erdölpech gewonnen wird. Die Farbe ist schwarz und porös, das Hauptelement ist Kohlenstoff und der Aschegehalt ist sehr niedrig, im Allgemeinen unter 0,5 %. Petrolkoks gehört zur Klasse der leicht graphitierbaren Kohlenstoffe. Petrolkoks findet vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der chemischen und metallurgischen Industrie. Es ist der Hauptrohstoff für die Herstellung künstlicher Graphitprodukte und Kohlenstoffprodukte für elektrolytisches Aluminium.
Der Petrolkoks kann je nach Wärmebehandlungstemperatur in zwei Arten unterteilt werden: Rohkoks und kalzinierter Koks. Der durch verzögerte Verkokung gewonnene ehemalige Petrolkoks enthält eine große Menge an flüchtigen Bestandteilen und die mechanische Festigkeit ist gering. Der kalzinierte Koks wird durch Kalzinierung von Rohkoks gewonnen. Die meisten Raffinerien in China produzieren ausschließlich Koks, und die Kalzinierung erfolgt größtenteils in Kohlenstoffanlagen.
Petrolkoks kann in Koks mit hohem Schwefelgehalt (mit mehr als 1,5 % Schwefel), Koks mit mittlerem Schwefelgehalt (mit 0,5–1,5 % Schwefel) und Koks mit niedrigem Schwefelgehalt (mit weniger als 0,5 % Schwefel) unterteilt werden. Die Herstellung von Graphitelektroden und anderen künstlichen Graphitprodukten erfolgt im Allgemeinen unter Verwendung von schwefelarmem Koks.
Nadelkoks ist eine Art hochwertiger Koks mit offensichtlicher faseriger Textur, sehr niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und einfacher Graphitisierung. Wenn der Koks gebrochen ist, kann er je nach Textur in dünne Streifen gespalten werden (das Seitenverhältnis liegt im Allgemeinen über 1,75). Unter einem Polarisationsmikroskop lässt sich eine anisotrope Faserstruktur beobachten, die daher als Nadelkoks bezeichnet wird.
Die Anisotropie der physikalisch-mechanischen Eigenschaften von Nadelkoks ist sehr offensichtlich. Es weist eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit parallel zur Längsachsenrichtung des Partikels auf und der Wärmeausdehnungskoeffizient ist niedrig. Beim Extrusionsformen ist die Längsachse der meisten Partikel in Extrusionsrichtung angeordnet. Daher ist Nadelkoks der Schlüsselrohstoff für die Herstellung von Hochleistungs- oder Ultrahochleistungs-Graphitelektroden. Die hergestellte Graphitelektrode weist einen niedrigen spezifischen Widerstand, einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Temperaturwechselbeständigkeit auf.
Nadelkoks wird in Nadelkoks auf Ölbasis, der aus Erdölrückständen hergestellt wird, und Nadelkoks auf Kohlebasis, der aus raffinierten Kohlepech-Rohstoffen hergestellt wird, unterteilt.
Kohlenteer ist eines der Hauptprodukte der Tiefverarbeitung von Kohlenteer. Es handelt sich um eine Mischung aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen, die bei hoher Temperatur schwarz, bei hoher Temperatur halbfest oder fest ist, keinen festen Schmelzpunkt hat, nach dem Erhitzen weich wird und dann schmilzt, mit einer Dichte von 1,25–1,35 g/cm3. Je nach Erweichungspunkt wird es in Niedertemperatur-, Mitteltemperatur- und Hochtemperaturasphalt unterteilt. Die Asphaltausbeute bei mittlerer Temperatur beträgt 54-56 % des Kohlenteers. Die Zusammensetzung von Kohlenteer ist äußerst kompliziert, was mit den Eigenschaften von Kohlenteer und dem Gehalt an Heteroatomen zusammenhängt und auch vom Verkokungsprozesssystem und den Verarbeitungsbedingungen für Kohlenteer beeinflusst wird. Es gibt viele Indikatoren zur Charakterisierung von Kohlenteerpech, wie z. B. den Erweichungspunkt von Bitumen, in Toluol unlösliche Stoffe (TI), Chinolin-unlösliche Stoffe (QI), Verkokungswerte und die Rheologie von Kohlenteerpech.
Kohlenteer wird in der Kohlenstoffindustrie als Bindemittel und Imprägniermittel verwendet und seine Leistung hat großen Einfluss auf den Produktionsprozess und die Produktqualität von Kohlenstoffprodukten. Der Bindemittelasphalt verwendet im Allgemeinen einen mitteltemperatur- oder mitteltemperaturmodifizierten Asphalt mit einem mäßigen Erweichungspunkt, einem hohen Verkokungswert und einem hohen β-Harz. Das Imprägniermittel ist ein Mitteltemperaturasphalt mit niedrigem Erweichungspunkt, niedrigem QI und guten rheologischen Eigenschaften.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. September 2019