אלקטרודת גרפיט וקולה מחט

תהליך ייצור חומרי פחמן הוא הנדסת מערכת מבוקרת היטב, ייצור אלקטרודת גרפיט, חומרי פחמן מיוחדים, פחמן אלומיניום, חומרי פחמן מתקדמים חדשים אינם ניתנים להפרדה מהשימוש בחומרי גלם, ציוד, טכנולוגיה, ניהול של ארבעה גורמי ייצור וקנייניות קשורות טֶכנוֹלוֹגִיָה.

חומרי גלם הם גורמי המפתח הקובעים את המאפיינים הבסיסיים של חומרי פחמן, והביצועים של חומרי הגלם קובעים את הביצועים של חומרי פחמן מיוצרים. לייצור אלקטרודות גרפיט UHP ו-HP, קוקה מחט באיכות גבוהה היא הבחירה הראשונה, אך גם אספלט קלסר איכותי, אספלט חומר הספגה. אבל רק חומרי גלם באיכות גבוהה, היעדר ציוד, טכנולוגיה, גורמי ניהול וטכנולוגיה קניינית קשורה, גם אינם מסוגלים לייצר אלקטרודת גרפיט UHP באיכות גבוהה.

מאמר זה מתמקד במאפיינים של קולה מחט באיכות גבוהה כדי להסביר כמה דעות אישיות, עבור יצרני קולה מחטים, יצרני אלקטרודות, מכוני מחקר מדעיים.

למרות שהייצור התעשייתי של קולה מחט בסין מאוחר יותר מזה של מפעלים זרים, הוא התפתח במהירות בשנים האחרונות והחל להתגבש. במונחים של נפח הייצור הכולל, זה בעצם יכול לענות על הביקוש של קולה מחט עבור אלקטרודות גרפיט UHP ו-HP המיוצרות על ידי מפעלי פחמן מקומיים. עם זאת, עדיין יש פער מסוים באיכות קוקה מחט בהשוואה למפעלים זרים. התנודתיות בביצועי האצווה משפיעה על הדרישה לקוקס מחט באיכות גבוהה בייצור אלקטרודת גרפיט UHP ו-HP בגודל גדול, במיוחד אין קוקי מחט משותפת באיכות גבוהה שיכולה לעמוד בייצור מפרק אלקטרודה גרפיט.

מפעלי פחמן זרים המייצרים מפרטים גדולים UHP, אלקטרודת גרפיט HP היא לעתים קרובות הבחירה הראשונה של קוקה מחט נפט באיכות גבוהה כחומר הגלם העיקרי קוק, מפעלי פחמן יפניים משתמשים גם בכמה קולות מחטי פחם כחומר גלם, אך רק עבור φ הבא מפרט 600 מ"מ של ייצור אלקטרודות גרפיט. נכון לעכשיו, קוקס המחט בסין הוא בעיקר קולה מחט מסדרת פחם. הייצור של אלקטרודת גרפיט UHP בקנה מידה גדול באיכות גבוהה על ידי מפעלי פחמן מסתמך לעתים קרובות על מחט קוקה מיובאת מסדרת נפט, במיוחד ייצור של מפרקים באיכות גבוהה עם מחט קוקה יפנית מסדרת שמן Suishima ו-HSP בריטי מחט קולה מסדרת שמן כקולה כחומר גלם.

נכון לעכשיו, הקוקס מחט המיוצר על ידי ארגונים שונים מושווה בדרך כלל לאמדדי הביצועים המסחריים של קוק מחט זרה על ידי מדדי ביצועים קונבנציונליים, כגון תכולת אפר, צפיפות אמיתית, תכולת גופרית, תכולת חנקן, התפלגות גודל החלקיקים, מקדם התפשטות תרמית וכן הלאה. עַל. עם זאת, עדיין קיים חוסר בדרגות שונות של סיווג קוק של מחט בהשוואה למדינות זרות. לכן, ייצור של קולה מחט באופן עממי גם עבור "סחורה מאוחדת", אינו יכול לשקף את דרגת הקוקס מחט איכותית באיכות גבוהה.

בנוסף להשוואת ביצועים קונבנציונלית, על מפעלי פחמן לשים לב גם לאפיון של קוקה מחט, כגון סיווג מקדם ההתפשטות התרמית (CTE), חוזק החלקיקים, דרגת האניזוטרופיה, נתוני ההתפשטות במצב לא מעוכב ובמצב מעוכב, וכן טווח טמפרטורה בין התרחבות לכיווץ. מכיוון שתכונות תרמיות אלו של קוקס מחט חשובות מאוד לבקרת תהליך הגרפיטיזציה בתהליך הייצור של אלקטרודת גרפיט, כמובן, לא נשללת השפעת התכונות התרמיות של קוק אספלט שנוצר לאחר צלייה של אספלט קלסר וחומר הספגה.

1. השוואה של אניסוטרופיה של קוקה מחט

(א) דוגמה: גוף אלקטרודה UHP φ 500 מ"מ של מפעל פחמן ביתי;

קולה מחט חומר גלם: יפני חדש כימי LPC-U כיתה, יחס: 100%LPC-U כיתה; ניתוח: מפעל SGL Griesheim; מדדי ביצועים מוצגים בטבלה 1.

(ב) דוגמה: גוף אלקטרודה φ 450 mmHP של מפעל פחמן ביתי; קולה מחט חומר גלם: קוקה מחט שמן מפעל ביתי, יחס: 100%; ניתוח: מפעל פחמן שאנדונג באזן; מדדי ביצועים מוצגים בטבלה 2.

כפי שניתן לראות מהשוואה של טבלה 1 וטבלה 2, לדרגת ה-lPC-U של קוקה מחט של מדדי פחם כימיים חדשים יש אניזוטרופיה גדולה של תכונות תרמיות, שבה האניזוטרופיה של CTE יכולה להגיע ל-3.61~4.55, וה- גם אניזוטרופיה של התנגדות גדולה ומגיעה ל-2.06~2.25. חוץ מזה חוזק הכיפוף של קולה מחט נפט ביתי טוב יותר מזה של קולה מחט כימי חדש מדי LPC-U בדרגת פחם. הערך של אנזוטרופיה נמוך בהרבה מזה של קולה מחט מדי יום כימי חדש LPC-U מדידת פחם.

ייצור אלקטרודות גרפיט בעוצמה גבוהה במיוחד ניתוח ביצועים בדרגה אנזוטרופית היא אומדן איכות חומר הגלם מחט או לא שיטת ניתוח חשובה, לגודל מידת האניזוטרופיה יש כמובן גם השפעה מסוימת על תהליך ייצור האלקטרודות, מידת אנזוטרופיה של חשמל ביצועי הלם תרמיים טובים יותר ממידת האניזוטרופיה של ההספק הממוצע של האלקטרודה הקטנה.

כיום, הייצור של קוק מחט פחם בסין גדול בהרבה מזה של קוק מחט נפט. בשל עלות חומרי הגלם הגבוהים ומחירם של מפעלי פחמן, קשה להשתמש ב-100% קוק מחט מקומי בייצור אלקטרודת UHP, תוך הוספת חלק מסוים של קולה נפט מחושך ואבקת גרפיט לייצור אלקטרודה. לכן, קשה להעריך את האניזוטרופיה של קוקה מחט ביתית.

2. תכונות ליניאריות ונפחיות של קולה מחט

ביצועי השינוי הליניארי והנפחי של קוקה מחט באים לידי ביטוי בעיקר בתהליך הגרפיט המיוצר על ידי האלקטרודה. עם שינוי הטמפרטורה, הקוקס של המחט יעבור התרחבות והתכווצות ליניארית ונפחית במהלך תהליך התחממות תהליך הגרפיט, מה שמשפיע ישירות על השינוי הליניארי והנפחי של הבילט הקלוי באלקטרודה בתהליך הגרפיט. זה לא זהה לשימוש במאפיינים שונים של קולה גולמי, דרגות שונות של קולה מחט משתנה. יתר על כן, טווח הטמפרטורות של שינויים ליניאריים ונפחים של דרגות שונות של קולה מחט וקולה נפט מבוייד שונה גם הוא. רק על ידי שליטה בתכונה זו של קולה גולמי נוכל לשלוט טוב יותר ולייעל את הייצור של רצף כימי גרפיט. זה בולט במיוחד בתהליך הגרפיטיזציה הסדרתית.

טבלה 3 מציגה את השינויים הליניאריים והנפחים וטווחי הטמפרטורה של שלוש דרגות קוק של מחט נפט המיוצר על ידי Conocophillips בבריטניה. התפשטות לינארית מתרחשת תחילה כאשר קוקה מחט השמן מתחילה להתחמם, אך הטמפרטורה בתחילת ההתכווצות הליניארית בדרך כלל מפגרת אחרי טמפרטורת ההסתייד המרבית. מ-1525℃ עד 1725℃, מתחילה התפשטות לינארית, וטווח הטמפרטורות של כל ההתכווצות הליניארית צר, רק 200℃. טווח הטמפרטורות של התכווצות הקו כולו של קוקה נפט מושהה רגילה גדול בהרבה מזה של קוק המחט, והקוק מחט הפחם נמצא בין השניים, מעט יותר גדול מהקוק מחט השמן. תוצאות הבדיקה של מכון הבדיקה לטכנולוגיה תעשייתית של אוסקה ביפן מראות שככל שהביצועים התרמיים של קולה גרועים יותר, כך טווח טמפרטורת ההתכווצות של הקו גדול יותר, עד טווח טמפרטורת התכווצות הקו של 500 ~ 600℃, ותחילת טמפרטורת ההתכווצות של הקו נמוכה. , ב 1150 ~ 1200 ℃ החלה להתרחש התכווצות קו, שהיא גם המאפיינים של קולה נפט מושהה רגילה.

ככל שהתכונות התרמיות טובות יותר וככל שהאניזוטרופיה של קוקה מחט גדולה יותר, כך טווח הטמפרטורות של התכווצות ליניארית מצומצם יותר. קצת קוקה מחט שמן באיכות גבוהה רק 100 ~ 150 ℃ טווח טמפרטורות התכווצות ליניארית. זה מאוד מועיל למפעלי פחמן להנחות את ייצור תהליך הגרפיטיזציה לאחר הבנת המאפיינים של התרחבות ליניארית, התכווצות והתרחבות מחדש של חומרי גלם קוקים שונים, מה שיכול למנוע כמה מוצרי פסולת איכותיים מיותרים הנגרמים על ידי שימוש במצב חוויתי מסורתי.

3 מסקנה

שלטו במאפיינים השונים של חומרי גלם, בחרו בהתאמת ציוד סבירה, שילוב טוב של טכנולוגיה, וניהול הארגון מדעי והגיוני יותר, ניתן לומר שסדרה זו של מערכת תהליכית שלמה מבוקרת ויציבה באופן הדוק, היא בעלת בסיס לייצור גבוה אלקטרודת גרפיט איכותית במיוחד עם הספק גבוה.