Matière première et processus de fabrication de l'électrode en graphite
L'électrode de graphite est un matériau conducteur de graphite résistant aux hautes températures produit par pétrissage de pétrole, de coke d'aiguille comme agrégat et de bitume de charbon comme liant, qui sont produits par une série de processus tels que le pétrissage, le moulage, la torréfaction, l'imprégnation, la graphitisation et le traitement mécanique. matériel.
L'électrode de graphite est un matériau conducteur à haute température important pour la fabrication de l'acier électrique. L'électrode de graphite est utilisée pour alimenter le four électrique en énergie électrique, et la température élevée générée par l'arc entre l'extrémité de l'électrode et la charge est utilisée comme source de chaleur pour faire fondre la charge pour la fabrication de l'acier. D'autres fours à minerai qui fondent des matériaux tels que le phosphore jaune, le silicium industriel et les abrasifs utilisent également des électrodes en graphite comme matériaux conducteurs. Les excellentes propriétés physiques et chimiques particulières des électrodes en graphite sont également largement utilisées dans d’autres secteurs industriels.
Les matières premières pour la production d'électrodes de graphite sont le coke de pétrole, le coke d'aiguilles et le brai de goudron de houille.
Le coke de pétrole est un produit solide inflammable obtenu par cokéfaction de résidus de charbon et de brai de pétrole. La couleur est noire et poreuse, l'élément principal est le carbone et la teneur en cendres est très faible, généralement inférieure à 0,5 %. Le coke de pétrole appartient à la classe des carbones facilement graphitables. Le coke de pétrole a un large éventail d'utilisations dans les industries chimiques et métallurgiques. C'est la principale matière première pour la production de produits en graphite artificiel et de produits en carbone pour l'aluminium électrolytique.
Le coke de pétrole peut être divisé en deux types : le coke brut et le coke calciné selon la température de traitement thermique. L'ancien coke de pétrole obtenu par cokéfaction retardée contient une grande quantité de matières volatiles et la résistance mécanique est faible. Le coke calciné est obtenu par calcination de coke brut. La plupart des raffineries chinoises ne produisent que du coke et les opérations de calcination sont principalement réalisées dans des usines de charbon.
Le coke de pétrole peut être divisé en coke à haute teneur en soufre (contenant plus de 1,5 % de soufre), coke à soufre moyen (contenant 0,5 à 1,5 % de soufre) et coke à faible teneur en soufre (contenant moins de 0,5 % de soufre). La production d'électrodes de graphite et d'autres produits en graphite artificiel est généralement réalisée à partir de coke à faible teneur en soufre.
Le coke aiguilleté est une sorte de coke de haute qualité avec une texture fibreuse évidente, un très faible coefficient de dilatation thermique et une graphitisation facile. Lorsque le coke est brisé, il peut être divisé en fines bandes selon sa texture (le rapport hauteur/largeur est généralement supérieur à 1,75). Une structure fibreuse anisotrope peut être observée au microscope polarisant et est donc appelée coke d'aiguille.
L’anisotropie des propriétés physico-mécaniques du coke aiguilleté est très évidente. Il a une bonne conductivité électrique et thermique parallèle à la direction de l'axe long de la particule et le coefficient de dilatation thermique est faible. Lors du moulage par extrusion, le grand axe de la plupart des particules est disposé dans le sens de l'extrusion. Par conséquent, le coke d’aiguilles est la matière première clé pour la fabrication d’électrodes de graphite de haute ou ultra-haute puissance. L'électrode de graphite produite présente une faible résistivité, un faible coefficient de dilatation thermique et une bonne résistance aux chocs thermiques.
Le coke d'aiguilles est divisé en coke d'aiguilles à base de pétrole produit à partir de résidus pétroliers et en coke d'aiguilles à base de charbon produit à partir de matières premières de brai de charbon raffiné.
Le goudron de houille est l’un des principaux produits issus du traitement en profondeur du goudron de houille. C'est un mélange de divers hydrocarbures, noirs à haute température, semi-solides ou solides à haute température, sans point de fusion fixe, ramollis après chauffage, puis fondus, d'une densité de 1,25 à 1,35 g/cm3. Selon son point de ramollissement, il est divisé en asphalte à basse température, à température moyenne et à haute température. Le rendement de l'asphalte à température moyenne est de 54 à 56 % du goudron de houille. La composition du goudron de houille est extrêmement complexe, car elle est liée aux propriétés du goudron de houille et à la teneur en hétéroatomes, et est également affectée par le système de processus de cokéfaction et les conditions de traitement du goudron de houille. Il existe de nombreux indicateurs pour caractériser le brai de goudron de houille, tels que le point de ramollissement du bitume, les insolubles dans le toluène (TI), les insolubles dans la quinoléine (QI), les valeurs de cokéfaction et la rhéologie du brai de houille.
Le goudron de houille est utilisé comme liant et imprégnant dans l'industrie du carbone, et ses performances ont un impact important sur le processus de production et la qualité des produits à base de carbone. L'asphalte liant utilise généralement un asphalte modifié à température moyenne ou à température moyenne ayant un point de ramollissement modéré, un indice de cokéfaction élevé et une résine β élevée. L'agent d'imprégnation est un asphalte à température moyenne ayant un faible point de ramollissement, un faible QI et de bonnes propriétés rhéologiques.
Heure de publication : 23 septembre 2019