Procesul de producție a materialelor din carbon este un sistem de inginerie strict controlat, producția de electrozi de grafit, materiale speciale din carbon, carbon de aluminiu, noi materiale din carbon de înaltă calitate sunt inseparabile de utilizarea materiilor prime, echipamentelor, tehnologiei, gestionarea a patru factori de producție și a tehnologiei proprietare aferente.
Materiile prime sunt factorii cheie care determină caracteristicile de bază ale materialelor carbonoase, iar performanța materiilor prime determină performanța materialelor carbonoase fabricate. Pentru producerea electrozilor de grafit UHP și HP, cocsul cu ace de înaltă calitate este prima opțiune, dar și asfaltul liant și agentul de impregnare de înaltă calitate. Însă numai materiile prime de înaltă calitate, lipsa echipamentelor, tehnologiei, factorilor de management și a tehnologiei brevetate aferente, nu permit producerea de electrozi de grafit UHP și HP de înaltă calitate.
Acest articol se concentrează pe caracteristicile cocsului cu ace de înaltă calitate pentru a expune câteva opinii personale, pentru a fi discutate de producătorii de cocs cu ace, producătorii de electrozi și institutele de cercetare științifică.
Deși producția industrială de cocs acționat prin ace în China este mai târzie decât cea a întreprinderilor străine, aceasta s-a dezvoltat rapid în ultimii ani și a început să prindă contur. În ceea ce privește volumul total al producției, aceasta poate satisface practic cererea de cocs acționat prin ace pentru electrozii de grafit UHP și HP produși de întreprinderile autohtone de carbon. Cu toate acestea, există încă o anumită diferență în calitatea cocsului acționat prin ace în comparație cu întreprinderile străine. Fluctuația performanței loturilor afectează cererea de cocs acizat de înaltă calitate în producția de electrozi de grafit UHP și HP de dimensiuni mari, în special în cazul în care nu există cocs acizat de înaltă calitate pentru îmbinări care să poată satisface producția de electrozi de grafit pentru îmbinări.
Întreprinderile străine de carbon care produc electrozi de grafit UHP și HP cu specificații mari sunt adesea prima alegere pentru cocsul cu ace de petrol de înaltă calitate ca materie primă principală. Întreprinderile japoneze de carbon folosesc, de asemenea, cocs cu ace din seria cărbune ca materie primă, dar numai pentru următoarea specificație φ 600 mm pentru producția de electrozi de grafit. În prezent, cocsul cu ace din China este în principal cocs cu ace din seria cărbune. Producția de electrozi de grafit UHP la scară largă de înaltă calitate de către întreprinderile de carbon se bazează adesea pe cocsul cu ace din seria petrolului importat, în special producția de îmbinări de înaltă calitate cu cocs cu ace din seria petrolului Suishima japonez importat și cocs cu ace din seria petrolului HSP britanic ca materie primă.
În prezent, cocsul acicular produs de diverse întreprinderi este de obicei comparat cu indicii de performanță comerciali ai cocsului acicular străin prin indici de performanță convenționali, cum ar fi conținutul de cenușă, densitatea reală, conținutul de sulf, conținutul de azot, distribuția dimensiunii particulelor, coeficientul de dilatare termică și așa mai departe. Cu toate acestea, există încă o lipsă de grade diferite de clasificare a cocsului acicular în comparație cu țările străine. Prin urmare, producția de cocs acicular, denumită și „bunuri unificate”, nu poate reflecta gradul de cocs acicular premium de înaltă calitate.
Pe lângă compararea convențională a performanței, întreprinderile producătoare de carbon ar trebui să acorde atenție și caracterizării cocsului acicular, cum ar fi clasificarea coeficientului de dilatare termică (CTE), rezistența particulelor, gradul de anizotropie, datele de dilatare în stare neinhibată și în stare inhibată și intervalul de temperatură dintre dilatare și contracție. Deoarece aceste proprietăți termice ale cocsului acicular sunt foarte importante pentru controlul procesului de grafitizare în procesul de producție a electrodului de grafit, desigur, influența proprietăților termice ale cocsului asfaltic format după prăjirea liantului și a agentului de impregnare a asfaltului nu este exclusă.
1. Compararea anizotropiei cocsului acționat de ac
(A) Mostră: corp de electrod UHP de φ 500 mm, provenit dintr-o fabrică de carbon autohton;
Materie primă cocs cu ace: Noua producție chimică japoneză de calitate LPC-U, raport: 100% calitate LPC-U; Analiză: Uzina SGL Griesheim; Indicatorii de performanță sunt prezentați în Tabelul 1.
(B) Eșantion: corp de electrod φ 450 mmHP dintr-o fabrică autohtonă de carbon; Materie primă cocs cu ace: cocs cu ace din petrol dintr-o fabrică autohtonă, raport: 100%; Analiză: Uzina de carbon Shandong Bazan; Indicatorii de performanță sunt prezentați în Tabelul 2.
După cum se poate observa din comparația dintre Tabelul 1 și Tabelul 2, cocsul acicular de calitate lPC-U utilizat pentru măsurătorile chimice zilnice noi are o anizotropie mare a proprietăților termice, anizotropia CTE putând ajunge la 3,61~4,55, iar anizotropia rezistivității este, de asemenea, mare, ajungând la 2,06~2,25. În plus, rezistența la încovoiere a cocsului acicular de petrol intern este mai bună decât cea a cocsului acicular de calitate LPC-U utilizat pentru măsurătorile chimice zilnice noi. Valoarea anizotropiei este mult mai mică decât cea a cocsului acicular de calitate LPC-U utilizat pentru măsurătorile chimice zilnice noi.
Analiza performanței anizotrope în producția de electrozi de grafit de ultra-mare putere este estimarea calității materiei prime pentru cocsul acizat sau nu o metodă de analiză importantă. Mărimea gradului de anizotropie, desigur, are, de asemenea, o anumită influență asupra procesului de producție a electrozilor. Gradul de anizotropie al electricității are o performanță extrem de bună la șocuri termice decât gradul de anizotropie al electrodului de putere medie mic.
În prezent, producția de cocs de cărbune cu ace din China este mult mai mare decât cea de cocs de petrol cu ace. Din cauza costului ridicat al materiilor prime și a prețului ridicat al întreprinderilor de carbon, este dificil să se utilizeze cocs de cărbune cu ace 100% autohton în producția de electrozi UHP, adăugând în același timp o anumită proporție de cocs de petrol calcinat și pulbere de grafit pentru a produce electrodul. Prin urmare, este dificil să se evalueze anizotropia cocsului de cărbune cu ace autohton.
2. Proprietățile liniare și volumetrice ale cocsului acționat de ac
Performanța modificărilor liniare și volumetrice ale cocsului ac se reflectă în principal în procesul de grafit produs de electrod. Odată cu schimbarea temperaturii, cocsul ac va suferi o expansiune și o contracție liniară și volumetrică în timpul procesului de încălzire a grafitului, ceea ce afectează direct modificarea liniară și volumetrică a țaglei prăjite de electrod în procesul de grafit. Acest lucru nu este valabil și pentru utilizarea diferitelor proprietăți ale cocsului brut și a diferitelor grade de modificare a cocsului ac. Mai mult, intervalul de temperatură al modificărilor liniare și volumetrice ale diferitelor grade de cocs ac și cocs petrolier calcinat este, de asemenea, diferit. Numai prin stăpânirea acestei caracteristici a cocsului brut putem controla și optimiza mai bine secvența chimică a producției de grafit. Acest lucru este evident în special în procesul de grafitizare în serie.
Tabelul 3 prezintă modificările liniare și de volum, precum și intervalele de temperatură pentru trei tipuri de cocs de petrol cu ace, produs de Conocophillips în Marea Britanie. Expansiunea liniară are loc mai întâi atunci când cocsul de petrol cu ace începe să se încălzească, dar temperatura de la începutul contracției liniare este de obicei în urma temperaturii maxime de calcinare. De la 1525℃ la 1725℃, începe expansiunea liniară, iar intervalul de temperatură al întregii contracții liniare este îngust, de doar 200℃. Intervalul de temperatură al întregii contracții liniare a cocsului de petrol întârziat obișnuit este mult mai mare decât cel al cocsului de ace, iar cel al cocsului de cărbune cu ace se situează între cele două, puțin mai mare decât cel al cocsului de petrol cu ace. Rezultatele testelor Institutului de Testare a Tehnologiei Industriale din Osaka din Japonia arată că, cu cât performanța termică a cocsului este mai slabă, cu atât intervalul de temperatură de contracție liniară este mai mare, până la 500 ~ 600℃, iar temperatura de început a contracției liniare este scăzută, la 1150 ~ 1200℃ începe să apară contracția liniară, care este, de asemenea, caracteristică cocsului de petrol întârziat obișnuit.
Cu cât proprietățile termice ale cocsului acționat de ace sunt mai bune și cu cât anizotropia este mai mare, cu atât intervalul de temperatură al contracției liniare este mai restrâns. Unele tipuri de cocs acționat de petrol de înaltă calitate au un interval de temperatură de contracție liniară de doar 100 ~ 150 ℃. Este foarte benefic pentru întreprinderile de carbon să își ghideze producția în procesul de grafitizare după ce înțeleg caracteristicile expansiunii liniare, contracției și reexpansiunii diferitelor materii prime de cocs, ceea ce poate evita unele deșeuri de calitate inutile cauzate de utilizarea modului experimental tradițional.
3 concluzii
Stăpâniți diversele caracteristici ale materiilor prime, alegeți echipamente potrivite, o combinație bună de tehnologie și un management al întreprinderii mai științific și rezonabil. Această serie de sisteme de proces complet controlate strict și stabile se poate spune că are baza producerii de electrozi de grafit de înaltă calitate, de putere ultra-înaltă și de mare putere.
Data publicării: 30 decembrie 2021