Materii prime și procesul de fabricație a electrozilor de grafit

Materiile prime pentru producerea electrozilor de grafit sunt cocsul de petrol, cocsul de ac și gudronul de cărbune
Cocsul de petrol este un produs solid combustibil obținut prin cocsificarea reziduurilor de petrol și a asfaltului petrolier. Este negru și poros, având carbonul ca element principal și un conținut foarte scăzut de cenușă, în general sub 0,5%. Cocsul de petrol aparține categoriei de carbon ușor grafitizat. Cocsul de petrol este utilizat pe scară largă în industriile chimice și metalurgice și este principala materie primă pentru producerea produselor din grafit artificial și a produselor din carbon pentru aluminiu electrolitic.
Cocsul de petrol poate fi împărțit în cocs brut și cocs calcinat în funcție de temperatura tratamentului termic. Primul este cocsul de petrol obținut prin cocsificare întârziată, conține o cantitate mare de materie volatilă și are rezistență mecanică scăzută. Cocsul calcinat se obține prin calcinarea cocsului brut. Majoritatea rafinăriilor din China produc doar cocs brut, iar operațiunile de calcinare se desfășoară în mare parte în fabrici de carbon.
Cocsul de petrol poate fi împărțit în trei tipuri în funcție de conținutul de sulf: cocs cu conținut ridicat de sulf (conținut de sulf peste 1,5%), cocs cu sulf mediu (conținut de sulf 0,5%-1,5%) și cocs cu conținut scăzut de sulf (conținut de sulf sub 0,5%). Electrozii de grafit și alte produse din grafit artificial sunt în general produși folosind cocs cu conținut scăzut de sulf. Needle Cocs este un cocs de înaltă calitate, cu textură fibroasă evidentă, coeficient de dilatare termică extrem de scăzut și grafitizare ușoară. Când blocul de cocs se rupe, acesta poate fi împărțit în particule lungi și subțiri (raportul de aspect este în general peste 1,75) în funcție de textura. Structura fibroasă anizotropă poate fi observată la microscop polarizant, deci se numește cocs de ac. Anizotropia proprietăților fizice și mecanice ale cocsului de ac este foarte evidentă. Are o conductivitate electrică și termică bună paralelă cu axa lungă a particulei și are un coeficient de dilatare termică scăzut. În timpul turnării prin extrudare, axa lungă a majorității particulelor este dispusă în direcția de extrudare. Prin urmare, cocsul de ac este materia primă cheie pentru fabricarea electrozilor de grafit de mare putere sau ultra-înaltă putere. Electrozii de grafit produși au rezistivitate scăzută, coeficient mic de dilatare termică și rezistență bună la șocuri termice. Cocs de ac este împărțit în cocs de ac pe bază de ulei produs cu reziduuri de petrol ca materie primă și cocs de ac pe bază de cărbune produs cu gudron de cărbune rafinat ca materie primă. Gudronul de cărbune este unul dintre principalele produse de prelucrare profundă a gudronului de cărbune. Este un amestec de diferite hidrocarburi. Este un semisolid sau solid negru, cu vâscozitate ridicată, la temperatura camerei. Nu are punct de topire fix. Se înmoaie și apoi se topește după încălzire. Densitatea este de 1.25-1.35g/cm3. În funcție de punctul de înmuiere, este împărțit în trei tipuri: asfalt cu temperatură joasă, temperatură medie și asfalt înaltă. Randamentul de asfalt la temperatură medie este de 54-56% din gudron de cărbune. Compoziția gudronului de cărbune este extrem de complexă, ceea ce este legat de proprietățile gudronului de cărbune și conținutul de heteroatomi și este, de asemenea, afectată de sistemul de procesare a cocsării și de condițiile de prelucrare a gudronului de cărbune. Există mulți indicatori pentru a caracteriza proprietățile gudronului de cărbune, cum ar fi punctul de înmuiere a asfaltului, materia insolubilă în toluen (TI), materie insolubilă în chinolină (QI), valoarea cocsării și proprietățile reologice ale gudronului de cărbune. Gudronul de cărbune este folosit ca liant și impregnant în industria carbonului, iar performanța acestuia are o mare influență asupra procesului de producție și a calității produselor din carbon. Asfaltul liant folosește, în general, asfalt modificat la temperatură medie sau medie, cu punct de înmuiere moderat, valoare de cocsificare mare și rășină ridicată. Impregnantul trebuie să utilizeze asfalt la temperatură medie, cu punct de înmuiere scăzut, QI scăzut și proprietăți reologice bune.