فرآیند تولید الکترود گرافیت

مواد اولیه و فرآیند ساخت الکترود گرافیتی

الکترود گرافیت یک ماده رسانای گرافیت مقاوم در برابر درجه حرارت بالا است که از خمیر نفتی، کک سوزنی به عنوان سنگدانه و قیر زغال سنگ به عنوان چسب تولید می شود که از طریق یک سری فرآیندها مانند خمیر، قالب گیری، برشته کردن، اشباع، گرافیت سازی و پردازش مکانیکی تولید می شود. مواد

الکترود گرافیتی یک ماده رسانای مهم در دمای بالا برای فولادسازی الکتریکی است. از الکترود گرافیتی برای وارد کردن انرژی الکتریکی به کوره الکتریکی استفاده می‌شود و دمای بالای تولید شده توسط قوس بین انتهای الکترود و بار به عنوان منبع گرمایی برای ذوب بار برای فولادسازی استفاده می‌شود. کوره های سنگ معدن دیگری که موادی مانند فسفر زرد، سیلیکون صنعتی و مواد ساینده را ذوب می کنند نیز از الکترودهای گرافیت به عنوان مواد رسانا استفاده می کنند. خواص فیزیکی و شیمیایی عالی و خاص الکترودهای گرافیتی در سایر بخش های صنعتی نیز کاربرد فراوانی دارد.

مواد اولیه برای تولید الکترودهای گرافیتی کک نفتی، کک سوزنی و قطران زغال سنگ است.

کک نفتی یک محصول جامد قابل اشتعال است که از کک کردن پسماند زغال سنگ و زمین نفتی بدست می آید. رنگ سیاه و متخلخل است، عنصر اصلی کربن است، و محتوای خاکستر بسیار کم است، به طور کلی زیر 0.5٪. کک نفتی متعلق به کلاس کربن هایی است که به راحتی گرافیت می شوند. کک نفتی کاربردهای وسیعی در صنایع شیمیایی و متالورژی دارد. این ماده خام اصلی برای تولید محصولات گرافیت مصنوعی و محصولات کربنی برای آلومینیوم الکترولیتی است.

کک نفتی را می توان با توجه به دمای عملیات حرارتی به دو نوع تقسیم کرد: کک خام و کک کلسینه شده. کک نفتی سابق که با کک سازی تاخیری به دست می آید حاوی مقدار زیادی مواد فرار است و استحکام مکانیکی آن پایین است. کک کلسینه شده از کلسینه کک خام بدست می آید. بیشتر پالایشگاه‌ها در چین فقط کک تولید می‌کنند و عملیات کلسینه کردن بیشتر در کارخانه‌های کربن انجام می‌شود.

کک نفتی را می توان به کک با گوگرد بالا (حاوی بیش از 1.5٪ گوگرد)، کک گوگرد متوسط ​​(حاوی 0.5٪ - 1.5٪ گوگرد) و کک کم گوگرد (حاوی کمتر از 0.5٪ گوگرد) تقسیم کرد. تولید الکترودهای گرافیتی و سایر محصولات گرافیتی مصنوعی عموماً با استفاده از کک کم گوگرد تولید می شود.

کک سوزنی نوعی کک با کیفیت بالا با بافت فیبری آشکار، ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین و گرافیت شدن آسان است. هنگامی که کک شکسته می شود، می توان آن را بر اساس بافت به نوارهای باریک تقسیم کرد (نسبت تصویر معمولاً بالای 1.75 است). ساختار فیبری ناهمسانگرد را می توان در زیر میکروسکوپ پلاریزه مشاهده کرد و به همین دلیل به آن کک سوزنی می گویند.

ناهمسانگردی خواص فیزیکی و مکانیکی کک سوزنی بسیار آشکار است. رسانایی الکتریکی و حرارتی خوبی به موازات جهت محور طولانی ذره دارد و ضریب انبساط حرارتی پایین است. هنگام قالب گیری اکستروژن، محور طولانی اکثر ذرات در جهت اکستروژن قرار می گیرد. بنابراین، کک سوزنی ماده خام کلیدی برای تولید الکترودهای گرافیتی با قدرت یا فوق العاده بالا است. الکترود گرافیتی تولید شده دارای مقاومت کم، ضریب انبساط حرارتی کوچک و مقاومت شوک حرارتی خوب است.

کک سوزنی به دو دسته کک سوزنی مبتنی بر روغن تولید شده از بقایای نفت و کک سوزنی مبتنی بر زغال سنگ تولید شده از مواد خام خام زغال سنگ تصفیه شده تقسیم می شود.

قطران زغال سنگ یکی از محصولات اصلی فرآوری عمیق قطران زغال سنگ است. مخلوطی از هیدروکربن های مختلف، سیاه در دمای بالا، نیمه جامد یا جامد در دمای بالا، بدون نقطه ذوب ثابت، پس از حرارت دادن نرم شده و سپس ذوب می شود، با چگالی 1.25-1.35 g/cm3. با توجه به نقطه نرم شدن آن به آسفالت با دمای پایین، متوسط ​​و دمای بالا تقسیم می شود. عملکرد آسفالت در دمای متوسط ​​54-56 درصد قطران زغال سنگ است. ترکیب قطران زغال سنگ بسیار پیچیده است که به خواص قطران زغال سنگ و محتوای هترواتم ها مربوط می شود و همچنین تحت تأثیر سیستم فرآیند کک سازی و شرایط فرآوری قطران زغال سنگ قرار می گیرد. شاخص های زیادی برای مشخص کردن زمین قطران زغال سنگ وجود دارد، مانند نقطه نرم شدن قیر، نامحلول های تولوئن (TI)، نامحلول های کینولین (QI)، مقادیر کک سازی، و رئولوژی زمین زغال سنگ.

قطران زغال سنگ به عنوان چسبنده و اشباع کننده در صنعت کربن استفاده می شود و عملکرد آن تاثیر زیادی بر روند تولید و کیفیت محصول محصولات کربنی دارد. آسفالت بایندر معمولاً از یک آسفالت اصلاح شده با دمای متوسط ​​یا دمای متوسط ​​استفاده می کند که دارای نقطه نرمی متوسط، ارزش کک سازی بالا و رزین β بالا است. عامل اشباع کننده آسفالتی با دمای متوسط ​​است که نقطه نرمی پایین، QI پایین و خواص رئولوژیکی خوبی دارد.