อิเล็กโทรดกราไฟท์และโค้กเข็ม

กระบวนการผลิตวัสดุคาร์บอนเป็นวิศวกรรมระบบที่มีการควบคุมอย่างเข้มงวด การผลิตกราไฟท์อิเล็กโทรด วัสดุคาร์บอนพิเศษ อลูมิเนียมคาร์บอน วัสดุคาร์บอนระดับไฮเอนด์ใหม่แยกออกจากการใช้วัตถุดิบ อุปกรณ์ เทคโนโลยี การจัดการปัจจัยการผลิตสี่ประการและกรรมสิทธิ์ที่เกี่ยวข้อง เทคโนโลยี.

วัตถุดิบเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดลักษณะพื้นฐานของวัสดุคาร์บอน และประสิทธิภาพของวัตถุดิบจะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของวัสดุคาร์บอนที่ผลิตขึ้น สำหรับการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์ UHP และ HP นั้น โค้กเข็มคุณภาพสูงเป็นตัวเลือกแรก แต่ยังรวมถึงแอสฟัลต์สารยึดเกาะคุณภาพสูง ซึ่งเป็นแอสฟัลต์ที่มีสารทำให้ตั้งครรภ์อีกด้วย แต่เฉพาะวัตถุดิบคุณภาพสูง การขาดอุปกรณ์ เทคโนโลยี ปัจจัยการจัดการ และเทคโนโลยีที่เป็นกรรมสิทธิ์ที่เกี่ยวข้องเท่านั้น ไม่สามารถผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์ UHP, HP คุณภาพสูงได้

บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ลักษณะของโค้กเข็มคุณภาพสูงเพื่ออธิบายมุมมองส่วนตัวสำหรับผู้ผลิตโค้กผู้ผลิตอิเล็กโทรด สถาบันวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อหารือ

แม้ว่าการผลิตทางอุตสาหกรรมของโค้กเข็มในจีนจะช้ากว่าการผลิตของผู้ประกอบการต่างประเทศ แต่ก็มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาและเริ่มเป็นรูปเป็นร่าง ในแง่ของปริมาณการผลิตทั้งหมด โดยพื้นฐานแล้วสามารถตอบสนองความต้องการของโค้กเข็มสำหรับอิเล็กโทรดกราไฟท์ UHP และ HP ที่ผลิตโดยองค์กรคาร์บอนในประเทศ อย่างไรก็ตาม คุณภาพของเข็มโค้กยังคงมีช่องว่างอยู่บ้างเมื่อเปรียบเทียบกับผู้ประกอบการต่างชาติ ความผันผวนของประสิทธิภาพการทำงานแบบแบตช์ส่งผลต่อความต้องการเข็มโค้กคุณภาพสูงในการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์ UHP และ HP ขนาดใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่มีโค้กเข็มข้อต่อคุณภาพสูงที่สามารถตอบสนองการผลิตข้อต่ออิเล็กโทรดกราไฟท์ได้

บริษัทคาร์บอนต่างประเทศที่ผลิตข้อกำหนดขนาดใหญ่ UHP, อิเล็กโทรดกราไฟท์ HP มักจะเป็นตัวเลือกแรกของโค้กเข็มปิโตรเลียมคุณภาพสูงเป็นโค้กวัตถุดิบหลัก บริษัท คาร์บอนของญี่ปุ่นยังใช้โค้กเข็มชุดถ่านหินบางชุดเป็นวัตถุดิบ แต่สำหรับ φ ต่อไปนี้เท่านั้น ข้อกำหนดการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์ 600 มม. ปัจจุบันโค้กเข็มในประเทศจีนส่วนใหญ่เป็นโค้กเข็มชุดถ่านหิน การผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์ UHP ขนาดใหญ่คุณภาพสูงโดยองค์กรคาร์บอนมักจะอาศัยโค้กเข็มชุดปิโตรเลียมที่นำเข้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตข้อต่อคุณภาพสูงร่วมกับโค้กเข็มชุดน้ำมัน Suishima ของญี่ปุ่นที่นำเข้าและโค้กเข็มชุดน้ำมัน HSP ของอังกฤษเป็นโค้กวัตถุดิบ

ในปัจจุบัน โค้กเข็มที่ผลิตโดยองค์กรต่างๆ มักจะถูกเปรียบเทียบกับดัชนีประสิทธิภาพเชิงพาณิชย์ของโค้กเข็มต่างประเทศด้วยดัชนีประสิทธิภาพทั่วไป เช่น ปริมาณเถ้า ความหนาแน่นที่แท้จริง ปริมาณกำมะถัน ปริมาณไนโตรเจน การกระจายขนาดอนุภาค ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และอื่นๆ บน. อย่างไรก็ตามการจำแนกโค้กเข็มยังขาดเกรดที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับต่างประเทศ ดังนั้นการผลิตโค้กเข็มหรือเรียกขานสำหรับ "สินค้าครบวงจร" จึงไม่สามารถสะท้อนถึงเกรดของโค้กเข็มคุณภาพสูงระดับพรีเมี่ยมได้

นอกเหนือจากการเปรียบเทียบประสิทธิภาพแบบเดิมแล้ว บริษัทคาร์บอนควรให้ความสนใจกับลักษณะของโค้กเข็ม เช่น การจำแนกประเภทของสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ความแรงของอนุภาค ระดับแอนไอโซโทรปี ข้อมูลการขยายตัวในสถานะที่ไม่ถูกยับยั้งและสถานะที่ถูกยับยั้ง และ ช่วงอุณหภูมิระหว่างการขยายตัวและการหดตัว เนื่องจากคุณสมบัติทางความร้อนของโค้กนีดเดิ้ลมีความสำคัญมากต่อการควบคุมกระบวนการสร้างกราฟิไทเซชันในกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์ แน่นอนว่า อิทธิพลของคุณสมบัติทางความร้อนของแอสฟัลต์โค้กที่เกิดขึ้นหลังจากการคั่วสารยึดเกาะและแอสฟัลต์ที่มีสารทำให้อิ่มตัวจึงไม่ได้รับการยกเว้น

1. การเปรียบเทียบแอนไอโซโทรปีของโค้กเข็ม

(A) ตัวอย่าง: ตัวอิเล็กโทรด UHP φ 500 มม. ของโรงงานคาร์บอนในประเทศแห่งหนึ่ง

โค้กเข็มวัตถุดิบ: เกรดเคมี LPC-U ของญี่ปุ่นใหม่อัตราส่วน: เกรด LPC-U 100%; วิเคราะห์: โรงงาน SGL Griesheim; ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพแสดงในตารางที่ 1

(B) ตัวอย่าง: ตัวอิเล็กโทรด φ 450 mmHP ของโรงงานคาร์บอนในประเทศ โค้กเข็มวัตถุดิบ: โค้กเข็มน้ำมันโรงงานในประเทศอัตราส่วน: 100%; บทวิเคราะห์: โรงงานคาร์บอนซานตง ปาซาน; ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพแสดงในตารางที่ 2

ดังที่เห็นได้จากการเปรียบเทียบตารางที่ 1 และตารางที่ 2 เกรด lPC-U ของโค้กเข็มของการวัดถ่านหินเคมีใหม่รายวันมีคุณสมบัติทางความร้อนแบบแอนไอโซโทรปีขนาดใหญ่ ซึ่งแอนไอโซโทรปีของ CTE สามารถเข้าถึง 3.61~4.55 และ แอนไอโซโทรปีของความต้านทานยังมีขนาดใหญ่ถึง 2.06~2.25 นอกจากความแข็งแรงดัดงอของโค้กเข็มปิโตรเลียมในประเทศยังดีกว่าโค้กเข็มวัดถ่านหินเกรด LPC-U เคมีรายวันใหม่ ค่าของแอนไอโซโทรปีต่ำกว่าค่าโค้กเข็มวัดถ่านหิน LPC-U เคมีรายวันใหม่มาก

การผลิตอิเล็กโทรดกราไฟท์กำลังสูงเป็นพิเศษการวิเคราะห์ประสิทธิภาพระดับแอนไอโซทรอปิกคือการประมาณค่าคุณภาพวัตถุดิบของเข็มโค้กหรือไม่ใช่วิธีการวิเคราะห์ที่สำคัญ ขนาดของระดับของแอนไอโซโทรปิกแน่นอนยังมีอิทธิพลบางอย่างต่อกระบวนการผลิตอิเล็กโทรดระดับของ anisotropy ของไฟฟ้าประสิทธิภาพการช็อกความร้อนอย่างมากมากกว่าระดับ anisotropy ของพลังงานเฉลี่ยของอิเล็กโทรดขนาดเล็กเป็นสิ่งที่ดี

ปัจจุบันการผลิตโค้กเข็มถ่านหินในประเทศจีนมีขนาดใหญ่กว่าโค้กเข็มปิโตรเลียมมาก เนื่องจากต้นทุนวัตถุดิบและราคาของบริษัทคาร์บอนสูง จึงเป็นเรื่องยากที่จะใช้โค้กเข็มในประเทศ 100% ในการผลิตอิเล็กโทรด UHP ในขณะที่เพิ่มสัดส่วนโค้กปิโตรเลียมที่คำนวณแล้วและผงกราไฟท์เพื่อผลิตอิเล็กโทรด ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะประเมินแอนไอโซโทรปีของโค้กเข็มในประเทศ

2. คุณสมบัติเชิงเส้นและปริมาตรของโค้กเข็ม

ประสิทธิภาพการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและปริมาตรของโค้กเข็มสะท้อนให้เห็นเป็นหลักในกระบวนการกราไฟท์ที่ผลิตโดยอิเล็กโทรด ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ โค้กเข็มจะได้รับการขยายตัวและการหดตัวเชิงเส้นและปริมาตรในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนแก่กระบวนการกราไฟท์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและปริมาตรของบิลเล็ตคั่วอิเล็กโทรดในกระบวนการกราไฟท์ การใช้โค้กดิบที่มีคุณสมบัติต่างกันไม่เหมือนกัน เข็มโค้กเปลี่ยนเกรดต่างกัน นอกจากนี้ ช่วงอุณหภูมิของการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและปริมาตรของเกรดต่างๆ ของโค้กเข็มและโค้กปิโตรเลียมที่เผาแล้วก็แตกต่างกันเช่นกัน มีเพียงการควบคุมคุณลักษณะของโค้กดิบนี้ให้เชี่ยวชาญเท่านั้น เราจึงจะสามารถควบคุมและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตลำดับเคมีของกราไฟท์ได้ดีขึ้น สิ่งนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในกระบวนการสร้างกราฟแบบอนุกรม

ตารางที่ 3 แสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและปริมาตร และช่วงอุณหภูมิของโค้กเข็มปิโตรเลียมสามเกรดที่ผลิตโดย Conocophillips ในสหราชอาณาจักร การขยายตัวเชิงเส้นเกิดขึ้นก่อนเมื่อโค้กเข็มน้ำมันเริ่มร้อนขึ้น แต่อุณหภูมิที่จุดเริ่มต้นของการหดตัวเชิงเส้นมักจะช้ากว่าอุณหภูมิการเผาสูงสุด จาก 1525°C ถึง 1725°C การขยายตัวเชิงเส้นเริ่มต้นขึ้น และช่วงอุณหภูมิของการหดตัวเชิงเส้นทั้งหมดจะแคบเพียง 200°C ช่วงอุณหภูมิของการหดตัวของเส้นทั้งหมดของโค้กปิโตรเลียมล่าช้าสามัญนั้นใหญ่กว่าของโค้กเข็มมากและโค้กเข็มถ่านหินอยู่ระหว่างทั้งสอง ซึ่งใหญ่กว่าโค้กเข็มน้ำมันเล็กน้อย ผลการทดสอบของสถาบันทดสอบเทคโนโลยีอุตสาหกรรมโอซาก้าในญี่ปุ่นแสดงให้เห็นว่า ยิ่งประสิทธิภาพทางความร้อนของโค้กแย่ลง ช่วงอุณหภูมิการหดตัวของเส้นก็จะยิ่งมากขึ้น ช่วงอุณหภูมิการหดตัวของเส้นก็สูงถึง 500 ~ 600℃ และจุดเริ่มต้นของอุณหภูมิการหดตัวของเส้นก็ต่ำ ที่ 1,150 ~ 1,200 ℃เริ่มเกิดการหดตัวของเส้นซึ่งเป็นลักษณะของโค้กปิโตรเลียมล่าช้าทั่วไป

ยิ่งคุณสมบัติทางความร้อนดีขึ้นและแอนไอโซโทรปีของโค้กเข็มยิ่งมากขึ้น ช่วงอุณหภูมิของการหดตัวเชิงเส้นก็จะยิ่งแคบลงเท่านั้น โค้กเข็มน้ำมันคุณภาพสูงบางชนิดมีช่วงอุณหภูมิการหดตัวเชิงเส้นเพียง 100 ~ 150 ℃ เป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับองค์กรคาร์บอนในการเป็นแนวทางในการผลิตกระบวนการผลิตกราฟต์หลังจากทำความเข้าใจลักษณะของการขยายตัวเชิงเส้น การหดตัว และการขยายตัวซ้ำของโค้กวัตถุดิบต่างๆ ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงของเสียคุณภาพที่ไม่จำเป็นซึ่งเกิดจากการใช้โหมดประสบการณ์แบบดั้งเดิม

3 ข้อสรุป

เชี่ยวชาญคุณสมบัติต่างๆ ของวัตถุดิบ เลือกการจับคู่อุปกรณ์ที่เหมาะสม การผสมผสานที่ดีของเทคโนโลยี และการจัดการองค์กรเป็นวิทยาศาสตร์และสมเหตุสมผลมากขึ้น ชุดของกระบวนการทั้งหมดนี้ควบคุมอย่างเข้มงวดและมีเสถียรภาพ อาจกล่าวได้ว่ามีพื้นฐานของการผลิตสูง- อิเล็กโทรดกราไฟท์กำลังสูงพิเศษคุณภาพสูง