Proses produksi elektroda grafit

Elektroda grafit minangka bahan konduktif grafit tahan suhu dhuwur sing diprodhuksi dening knead petroleum, coke jarum minangka agregat lan bitumen batu bara minangka pengikat, sing diprodhuksi liwat sawetara proses kayata kneading, cetakan, roasting, impregnasi, grafitisasi lan pangolahan mekanik. materi.

Elektroda grafit minangka bahan konduktif suhu dhuwur sing penting kanggo nggawe baja listrik. Elektroda grafit digunakake kanggo input energi listrik menyang pawon elektrik, lan suhu dhuwur kui dening busur antarane mburi elektroda lan daya digunakake minangka sumber panas kanggo nyawiji daya kanggo nggawe baja. Tungku bijih liyane sing nglebur bahan kayata fosfor kuning, silikon industri, lan abrasif uga nggunakake elektroda grafit minangka bahan konduktif. Sifat fisik lan kimia elektroda grafit sing apik banget lan khusus uga digunakake ing sektor industri liyane.
Bahan baku kanggo produksi elektroda grafit yaiku coke petroleum, coke jarum lan pitch tar batubara.

Coke Petroleum minangka produk padhet sing gampang kobong sing dipikolehi saka residu coking lan pitch petroleum. Werna ireng lan keropos, unsur utama yaiku karbon, lan isi abu banget kurang, umume ngisor 0,5%. Kokas Petroleum kalebu kelas karbon sing gampang digrafitisasi. Coke petroleum nduweni macem-macem kegunaan ing industri kimia lan metalurgi. Iki minangka bahan baku utama kanggo ngasilake produk grafit buatan lan produk karbon kanggo aluminium elektrolitik.

Coke petroleum bisa dipérang dadi rong jinis: coke mentah lan coke calcined miturut suhu perawatan panas. Tilas coke petroleum sing diduweni dening coking telat ngemot akeh volatiles, lan kekuatan mekanik kurang. Kokas kalsinasi dipikolehi kanthi kalsinasi kokas mentah. Umume kilang ing China mung ngasilake coke, lan operasi kalsinasi biasane ditindakake ing pabrik karbon.

Kokas Petroleum bisa dipérang dadi kokas belerang dhuwur (ngandhut luwih saka 1,5% belerang), kokas belerang medium (ngemot 0,5% -1,5% belerang), lan kokas belerang rendah (ngemot kurang saka 0,5% belerang). Produksi elektroda grafit lan produk grafit buatan liyane umume diprodhuksi nggunakake kokas belerang sing kurang.

Coke jarum minangka jinis coke kualitas dhuwur kanthi tekstur serat sing jelas, koefisien ekspansi termal sing sithik lan gampang grafitisasi. Nalika coke rusak, bisa dipérang dadi strips lancip miturut tekstur (rasio aspek umume ndhuwur 1,75). Struktur fibrosa anisotropik bisa diamati ing mikroskop polarisasi, lan mulane diarani kokas jarum.

Anisotropi sifat fisika-mekanik kokas jarum ketok banget. Nduwe konduktivitas listrik lan termal sing apik sejajar karo arah sumbu dawa partikel, lan koefisien ekspansi termal kurang. Nalika ngecor extrusion, sumbu dawa paling partikel disusun ing arah extrusion. Mulane, coke jarum minangka bahan baku utama kanggo nggawe elektroda grafit kanthi daya dhuwur utawa ultra-dhuwur. Elektroda grafit sing diprodhuksi nduweni resistivitas sing kurang, koefisien ekspansi termal cilik lan resistensi kejut termal sing apik.

Coke jarum dipérang dadi coke jarum adhedhasar lenga sing diprodhuksi saka residu petroleum lan coke jarum adhedhasar batubara sing diprodhuksi saka bahan mentah pitch batubara olahan.

Tar batubara minangka salah sawijining produk utama pangolahan jero tar batubara. Iku campuran saka macem-macem hidrokarbon, ireng ing suhu dhuwur, semi-padhet utawa ngalangi ing suhu dhuwur, ora titik leleh tetep, softened sawise dadi panas, lan banjur leleh, karo Kapadhetan saka 1,25-1,35 g/cm3. Miturut titik softening, dipérang dadi suhu kurang, suhu medium lan aspal suhu dhuwur. Hasil aspal suhu medium yaiku 54-56% tar batubara. Komposisi tar batubara rumit banget, sing ana hubungane karo sifat tar batubara lan kandungan heteroatom, lan uga kena pengaruh sistem proses coking lan kondisi pangolahan tar batubara. Ana akeh indikator kanggo karakterisasi pitch tar batubara, kayata bitumen softening point, toluene insolubles (TI), quinoline insolubles (QI), nilai coking, lan reologi pitch coal.

Tar batu bara digunakake minangka binder lan impregnant ing industri karbon, lan kinerja duwe impact gedhe ing proses produksi lan kualitas produk produk karbon. Aspal pengikat umume nggunakake aspal modifikasi suhu sedheng utawa suhu medium sing nduweni titik softening moderat, nilai coking dhuwur, lan resin β dhuwur. Agen impregnasi yaiku aspal suhu medium sing nduweni titik softening kurang, QI kurang, lan sifat rheologis sing apik.

Gambar ing ngisor iki nuduhake proses produksi elektroda grafit ing perusahaan karbon.
Kalsinasi: Bahan mentah karbon diolah kanthi panas ing suhu sing dhuwur kanggo ngeculake kelembapan lan materi sing ana ing njero, lan proses produksi sing cocog karo perbaikan kinerja masak asli diarani kalsinasi. Umume, bahan mentah karbon dikalsinasi kanthi nggunakake gas lan volatil dhewe minangka sumber panas, lan suhu maksimal yaiku 1250-1350 °C.

Kalsinasi ndadekake owah-owahan penting ing struktur lan sifat fisikokimia bahan mentah karbon, utamane kanggo ningkatake kapadhetan, kekuatan mekanik lan konduktivitas listrik saka coke, ningkatake stabilitas kimia lan resistensi oksidasi coke, nggawe pondasi kanggo proses sabanjure. .

Peralatan calcined utamane kalebu tank calciner, rotary kiln lan calciner listrik. Indeks kontrol kualitas kalsinasi yaiku Kapadhetan sejati coke petroleum ora kurang saka 2.07g / cm3, resistivity ora luwih saka 550μΩ.m, Kapadhetan sejatine jarum coke ora kurang saka 2.12g / cm3, lan resistivity ora luwih saka 500μΩ.m.
Bahan mentahan crushing lan bahan

Sadurunge batching, coke petroleum calcined akeh lan coke jarum kudu ulig, lemah, lan sieved.

Penghancuran medium biasane ditindakake kanthi ngremukake peralatan kira-kira 50 mm liwat jaw crusher, palu crusher, roll crusher lan liya-liyane kanggo luwih ngremukake bahan ukuran 0,5-20 mm sing dibutuhake kanggo batching.

Penggilingan minangka proses nggiling bahan karbon dadi partikel cilik bubuk 0,15 mm utawa kurang lan ukuran partikel 0,075 mm utawa kurang kanthi cara penggilingan ring roll tipe suspensi (Raymond mill), ball mill, utawa liya-liyane. .

Screening minangka proses ing ngendi macem-macem bahan sawise ditumbuk dipérang dadi sawetara ukuran partikel kanthi ukuran sing sempit liwat seri sieves kanthi bukaan seragam. Produksi elektroda saiki biasane mbutuhake 4-5 pelet lan 1-2 bubuk bubuk.

Bahan minangka proses produksi kanggo ngitung, nimbang lan fokus macem-macem agregat agregat lan bubuk lan binder miturut syarat formulasi. Kesesuaian ilmiah babagan formulasi lan stabilitas operasi batching minangka salah sawijining faktor sing paling penting sing mengaruhi indeks kualitas lan kinerja produk.

Rumus kasebut kudu nemtokake 5 aspek:
1 Pilih jinis bahan mentah;
2 nemtokake proporsi macem-macem jinis bahan mentah;
3 nemtokake komposisi ukuran partikel saka bahan baku padhet;
4 nemtokake jumlah binder;
5 Nemtokake jinis lan jumlah aditif.

Kneading: Nyampur lan quantifying macem-macem ukuran partikel granules carbonaceous lan powders karo jumlah tartamtu saka Binder ing suhu tartamtu, lan kneading tempel plasticity menyang proses disebut kneading.

Proses kneading: campuran garing (20-35 menit) campuran basah (40-55 menit)

Peran kneading:
1 Nalika nyampur garing, macem-macem bahan mentah dicampur kanthi seragam, lan bahan karbon padat kanthi ukuran partikel sing beda-beda dicampur lan diisi kanthi seragam kanggo nambah kompak campuran;
2 Sawise nambahake pitch tar batubara, bahan garing lan aspal dicampur seragam. Aspal Cairan seragam jas lan mbanyoni lumahing granula kanggo mbentuk lapisan lapisan ikatan aspal, lan kabeh bahan sing diikat kanggo mbentuk smear plastik homogen. Kondusif kanggo ngecor;
3 bagean tar batu bara penetrates menyang ruang utama saka materi carbonaceous, luwih nambah Kapadhetan lan cohesiveness saka tempel.

Molding: Ing ngecor saka materi karbon nuduhake proses plastically deforming tempel karbon kneaded ing pasukan external Applied dening peralatan ngecor kanggo pungkasanipun mbentuk awak ijo (utawa produk mentahan) gadhah wangun tartamtu, ukuran, Kapadhetan lan kekuatan. proses.

Jinis cetakan, peralatan lan produk sing diprodhuksi:
Metode Molding
peralatan umum
produk utama
Molding
Tekan hidrolik vertikal
Karbon listrik, grafit struktur alus kelas rendah
Remet
Extruder hidrolik horisontal
Screw extruder
Elektroda grafit, elektroda persegi
Molding geter
Mesin ngecor geter
Bata karbon aluminium, bata karbon blast furnace
Tekanan isostatik
Mesin ngecor isostatik
Grafit isotropik, grafit anisotropik

Operasi nyenyet
1 materi kelangan: materi cooling cakram, materi cooling silinder, nyampur lan kneading bahan cooling, etc.
Discharge volatiles, ngurangi suhu sing cocok (90-120 ° C) kanggo nambah adhesion, supaya blockiness saka tempel seragam kanggo 20-30 min
2 Loading: penet lift baffle —– 2-3 kaping nglereni—-4-10MPa compaction
3 pra-tekanan: tekanan 20-25MPa, wektu 3-5 menit, nalika vakum
4 extrusion: pencet mudhun baffle -5-15MPa extrusion - Cut - menyang cooling sink

Parameter teknis ekstrusi: rasio kompresi, ruang tekan lan suhu nozzle, suhu pendinginan, wektu tekanan preload, tekanan ekstrusi, kecepatan ekstrusi, suhu banyu pendinginan

Inspeksi awak ijo: Kapadhetan akeh, tampilan tapping, analisis

Kalsinasi: Iki minangka proses ing awak ijo produk karbon diisi ing pawon pemanasan sing dirancang khusus ing sangisore pangayoman pengisi kanggo nindakake perawatan panas suhu dhuwur kanggo karbonisasi pitch batubara ing awak ijo. Bitumen coke kawangun sawise carbonization saka bitumen batu bara ngalangi ongko carbonaceous lan partikel wêdakakêna bebarengan, lan produk karbon calcined wis kekuatan mechanical dhuwur, resistance electrical kurang, stabilitas termal apik lan stabilitas kimia. .

Kalsinasi minangka salah sawijining proses utama ing produksi produk karbon, lan uga minangka bagean penting saka telung proses perawatan panas utama produksi elektroda grafit. Siklus produksi kalsinasi dawa (22-30 dina kanggo baking, 5-20 dina kanggo tungku kanggo 2 baking), lan konsumsi energi luwih. Kualitas roasting ijo duweni pengaruh marang kualitas produk rampung lan biaya produksi.

Jarak batubara ijo ing awak ijo wis coked nalika proses roasting, lan kira-kira 10% saka materi molah malih wis kosong, lan volume diprodhuksi dening 2-3% shrinkage, lan mundhut massa 8-10%. Sifat fisik lan kimia saka billet karbon uga owah sacara signifikan. Porositas mudhun saka 1,70 g / cm3 dadi 1,60 g / cm3 lan resistivitas mudhun saka 10000 μΩ·m dadi 40-50 μΩ·m amarga mundhake porositas. Kekuwatan mekanik saka billet calcined uga gedhe. Kanggo dandan.

Baking sekunder yaiku proses ing ngendi produk sing dikalsinasi dicelupake lan banjur dikalsinasi kanggo karbonisasi pitch sing dicelupake ing pori-pori produk sing dikalsinasi. Elektroda sing mbutuhake Kapadhetan akeh luwih (kabeh varieties kajaba RP) lan kothong peserta dibutuhake kanggo bibaked, lan blanks peserta uga tundhuk telung-dip papat panggang utawa loro-dip telung panggangan.

Jenis tungku utama roaster:
Operasi terus-terusan - tungku cincin (kanthi tutup, tanpa tutup), kiln terowongan
Operasi intermiten--kiln mbalikke, roaster ing lantai, roaster kothak

Kurva kalsinasi lan suhu maksimum:
Panggangan siji-wektu—-320, 360, 422, 480 jam, 1250 ° C
Panggangan sekunder—-125, 240, 280 jam, 700-800 °C

Inspeksi produk panggang: tampilan tapping, resistivity listrik, kerapatan akeh, kekuatan tekan, analisis struktur internal

Impregnation minangka proses ing ngendi materi karbon diselehake ing wadhah tekanan lan pitch impregnant cair dicelupake ing pori-pori elektroda produk ing kondisi suhu lan tekanan tartamtu. Tujuane kanggo nyuda porositas produk, nambah Kapadhetan akeh lan kekuatan mekanik produk, lan nambah konduktivitas listrik lan termal produk.

Proses impregnasi lan parameter teknis sing gegandhengan yaiku: billet panggang - reresik permukaan - pemanasan awal (260-380 °C, 6-10 jam) - muat tangki impregnasi - vakum (8-9KPa, 40-50min) - Injeksi bitumen (180 -200 °C) – Tekanan (1,2-1,5 MPa, 3-4 jam) – Bali menyang aspal - Cooling (ing njero utawa njaba tank)

Inspeksi produk sing diresapi: tingkat kenaikan bobot impregnasi G=(W2-W1)/W1×100%
Tingkat gain bobot siji ≥14%
Tingkat kenaikan bobot produk impregnasi sekunder ≥ 9%
Telung produk dipping bobot tingkat gain ≥ 5%

Graphitization nuduhake proses perawatan panas suhu dhuwur ing ngendi produk karbon dipanasake nganti suhu 2300 ° C utawa luwih ing medium protèktif ing tungku listrik suhu dhuwur kanggo ngowahi karbon struktur berlapis amorf dadi urutan telung dimensi. struktur kristal grafit.

Tujuan lan efek saka grafitisasi:
1 nambah konduktivitas lan konduktivitas termal saka materi karbon (resistivitas suda dening 4-5 kaping, lan konduktivitas termal tambah dening bab 10 kaping);
2 nambah resistance kejut termal lan stabilitas kimia saka materi karbon (koefisien expansion linear suda dening 50-80%);
3 kanggo nggawe lubricity materi karbon lan resistance abrasion;
4 Exhaust impurities, nambah kemurnian materi karbon (isi awu produk wis suda saka 0,5-0,8% kanggo bab 0,3%).

Realisasi saka proses grafitisasi:

Grafitisasi bahan karbon ditindakake ing suhu dhuwur 2300-3000 °C, saengga mung bisa diwujudake kanthi pemanasan listrik ing industri, yaiku, arus langsung ngliwati produk calcined sing digawe panas, lan produk calcined diisi. menyang pawon digawe dening arus listrik ing suhu dhuwur. Konduktor maneh obyek sing digawe panas kanggo suhu dhuwur.

Tungku sing saiki akeh digunakake kalebu tungku grafitisasi Acheson lan tungku kaskade panas internal (LWG). Mantan duwe output gedhe, beda suhu gedhe, lan konsumsi daya dhuwur. Sing terakhir nduweni wektu pemanasan sing cendhak, konsumsi daya sing kurang, resistivity listrik seragam, lan ora cocok kanggo pas.

Kontrol proses grafitisasi dikontrol kanthi ngukur kurva daya listrik sing cocog kanggo kondisi kenaikan suhu. Wektu sumber daya yaiku 50-80 jam kanggo tungku Acheson lan 9-15 jam kanggo tungku LWG.

Konsumsi daya grafitisasi gedhe banget, umume 3200-4800KWh, lan biaya proses kira-kira 20-35% saka total biaya produksi.

Inspeksi produk grafit: tampilan tapping, tes resistivitas

Mesin: Tujuan mesin mekanik bahan grafit karbon yaiku kanggo entuk ukuran, wujud, presisi, lan liya-liyane kanthi nglereni kanggo nggawe awak elektroda lan sendi sing cocog karo syarat panggunaan.

Proses elektroda grafit dipérang dadi rong pangolahan pangolahan mandiri: awak elektroda lan sendi.

Pangolahan awak kalebu telung langkah yaiku rai mburi rata sing mboseni lan kasar, bunder njaba lan rai mburi rata lan benang penggilingan. Pangolahan conical joint bisa dipérang dadi 6 pangolahan: nglereni, flat mburi pasuryan, mobil conical pasuryan, panggilingan thread, ngebur bolt Lan slotting.

Sambungan sambungan elektroda: sambungan sambungan conical (telung gesper lan siji gesper), sambungan sambungan silinder, sambungan bump (sambungan lanang lan wadon)

Kontrol akurasi mesin: panyimpangan taper thread, pitch thread, penyimpangan diameter gedhe (bolongan), coaxiality bolongan gabungan, vertikalitas bolongan sambungan, flatness pasuryan ujung elektroda, simpangan papat titik. Priksa karo pengukur dering khusus lan pengukur piring.

Inspeksi elektroda rampung: akurasi, bobot, dawa, diameter, Kapadhetan akeh, resistivity, toleransi pra-assembly, etc.