Proces produkcji materiałów węglowych to ściśle kontrolowany system inżynieryjny. Produkcja elektrod grafitowych, specjalnych materiałów węglowych, aluminium i węgla, nowych, wysokiej jakości materiałów węglowych jest nierozerwalnie związana z wykorzystaniem surowców, sprzętu, technologii, zarządzaniem czterema czynnikami produkcji i powiązaną zastrzeżoną technologią.
Surowce są kluczowymi czynnikami, które określają podstawowe właściwości materiałów węglowych, a wydajność surowców określa wydajność wytwarzanych materiałów węglowych. Do produkcji elektrod grafitowych UHP i HP, wysokiej jakości koks igłowy jest pierwszym wyborem, ale także wysokiej jakości asfalt wiążący, asfalt impregnujący. Ale tylko wysokiej jakości surowce, brak sprzętu, technologii, czynników zarządzania i powiązanej zastrzeżonej technologii, nie są również w stanie wyprodukować wysokiej jakości elektrod grafitowych UHP, HP.
W artykule tym skupiono się na charakterystyce wysokiej jakości koksu igłowego, aby przedstawić kilka osobistych poglądów, które mogą zostać omówione przez producentów koksu igłowego, producentów elektrod oraz instytuty badań naukowych.
Chociaż przemysłowa produkcja koksu igłowego w Chinach jest późniejsza niż w przedsiębiorstwach zagranicznych, rozwijała się ona szybko w ostatnich latach i zaczęła nabierać kształtu. Pod względem całkowitej wielkości produkcji może zasadniczo zaspokoić popyt na koks igłowy do elektrod grafitowych UHP i HP produkowanych przez krajowe przedsiębiorstwa węglowe. Jednak nadal istnieje pewna luka w jakości koksu igłowego w porównaniu z przedsiębiorstwami zagranicznymi. Wahania wydajności partii wpływają na popyt na wysokiej jakości koks igłowy w produkcji dużych elektrod grafitowych UHP i HP, w szczególności nie ma wysokiej jakości wspólnego koksu igłowego, który mógłby zaspokoić produkcję wspólnego elektrody grafitowej.
Zagraniczne przedsiębiorstwa węglowe produkujące duże specyfikacje UHP, elektrody grafitowe HP są często pierwszym wyborem wysokiej jakości koksu igłowego naftowego jako głównego surowca koksowego, japońskie przedsiębiorstwa węglowe również wykorzystują pewną ilość koksu igłowego węglowego jako surowca, ale tylko do następującej specyfikacji φ 600 mm produkcji elektrod grafitowych. Obecnie koks igłowy w Chinach to głównie koks igłowy węglowy. Produkcja wysokiej jakości elektrod grafitowych UHP na dużą skalę przez przedsiębiorstwa węglowe często opiera się na importowanym koksie igłowym naftowym, zwłaszcza produkcja wysokiej jakości połączenia z importowanym japońskim koksem igłowym serii olejowej Suishima i brytyjskim koksem igłowym serii olejowej HSP jako surowcem koksowym.
Obecnie koks igłowy produkowany przez różne przedsiębiorstwa jest zwykle porównywany z indeksami wydajności handlowej zagranicznego koksu igłowego za pomocą konwencjonalnych indeksów wydajności, takich jak zawartość popiołu, gęstość rzeczywista, zawartość siarki, zawartość azotu, rozkład wielkości cząstek, współczynnik rozszerzalności cieplnej itd. Nadal jednak brakuje różnych klas klasyfikacji koksu igłowego w porównaniu z krajami zagranicznymi. Dlatego produkcja koksu igłowego potocznie również na „towary zunifikowane”, nie może odzwierciedlać klasy wysokiej jakości koksu igłowego premium.
Oprócz konwencjonalnego porównania wydajności, przedsiębiorstwa węglowe powinny również zwrócić uwagę na charakterystykę koksu igłowego, taką jak klasyfikacja współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE), wytrzymałość cząstek, stopień anizotropii, dane dotyczące rozszerzalności w stanie niehamowanym i hamowanym oraz zakres temperatur między rozszerzalnością a kurczeniem. Ponieważ te właściwości termiczne koksu igłowego są bardzo ważne dla kontroli procesu grafityzacji w procesie produkcji elektrody grafitowej, oczywiście nie wyklucza się wpływu właściwości termicznych koksu asfaltowego powstającego po prażeniu lepiszcza i środka impregnującego asfalt.
1. Porównanie anizotropii koksu igłowego
(A) Próbka: korpus elektrody UHP o średnicy φ 500 mm z krajowej fabryki węgla;
Surowiec w postaci koksu igłowego: nowy japoński gatunek LPC-U firmy Chemical, stosunek: 100% gatunku LPC-U; Analiza: zakład SGL Griesheim; Wskaźniki wydajności przedstawiono w tabeli 1.
(B) Próbka: korpus elektrody φ 450 mmHP z krajowej fabryki węgla; Surowiec w postaci koksu igłowego: krajowy koks igłowy z oleju fabrycznego, stosunek: 100%; Analiza: Zakład węglowy Shandong Bazan; Wskaźniki wydajności przedstawiono w tabeli 2.
Jak widać z porównania Tabeli 1 i Tabeli 2, gatunek lPC-U koksu igłowego nowych codziennych chemicznych miar węgla ma dużą anizotropię właściwości cieplnych, w której anizotropia CTE może osiągnąć 3,61~4,55, a anizotropia rezystywności jest również duża, osiągając 2,06~2,25. Poza tym wytrzymałość na zginanie krajowego koksu igłowego naftowego jest lepsza niż nowego codziennego chemicznego gatunku LPC-U węgla miary igłowej koksu. Wartość anizotropii jest znacznie niższa niż nowego codziennego chemicznego gatunku LPC-U węgla miary igłowej koksu.
Analiza stopnia anizotropii produkcji elektrod grafitowych o bardzo dużej mocy jest oceną jakości surowca koksu igłowego lub nie jest ważną metodą analizy, wielkość stopnia anizotropii oczywiście ma również pewien wpływ na proces produkcji elektrod, stopień anizotropii energii elektrycznej jest znacznie lepszy niż stopień anizotropii średniej mocy małej elektrody.
Obecnie produkcja koksu węglowego igłowego w Chinach jest znacznie większa niż produkcja koksu naftowego igłowego. Ze względu na wysoki koszt surowca i cenę przedsiębiorstw węglowych trudno jest używać 100% krajowego koksu igłowego w produkcji elektrody UHP, dodając jednocześnie pewną ilość kalcynowanego koksu naftowego i proszku grafitowego w celu wytworzenia elektrody. Dlatego trudno jest ocenić anizotropię krajowego koksu igłowego.
2. Właściwości liniowe i objętościowe koksu igłowego
Liniowa i objętościowa zmiana wydajności koksu igłowego jest głównie odzwierciedlona w procesie grafitowym wytwarzanym przez elektrodę. Wraz ze zmianą temperatury, koks igłowy będzie ulegał liniowej i objętościowej ekspansji i skurczu podczas procesu nagrzewania procesu grafitowego, co bezpośrednio wpływa na liniową i objętościową zmianę elektrody prażonej w procesie grafitowym. Nie jest to takie samo w przypadku stosowania różnych właściwości surowego koksu, różnych gatunków zmian koksu igłowego. Ponadto zakres temperatur liniowych i objętościowych zmian różnych gatunków koksu igłowego i kalcynowanego koksu naftowego jest również różny. Tylko poprzez opanowanie tej cechy surowego koksu możemy lepiej kontrolować i optymalizować produkcję sekwencji chemicznej grafitu. Jest to szczególnie widoczne w procesie grafityzacji szeregowej.
Tabela 3 przedstawia zmiany liniowe i objętościowe oraz zakresy temperatur trzech gatunków koksu naftowego igłowego produkowanego przez Conocophillips w Wielkiej Brytanii. Rozszerzalność liniowa występuje najpierw, gdy koks igłowy naftowy zaczyna się nagrzewać, ale temperatura na początku skurczu liniowego zwykle pozostaje w tyle za maksymalną temperaturą kalcynacji. Od 1525℃ do 1725℃ rozpoczyna się rozszerzalność liniowa, a zakres temperatur całego skurczu liniowego jest wąski, tylko 200℃. Zakres temperatur całego skurczu liniowego zwykłego opóźnionego koksu naftowego jest znacznie większy niż koksu igłowego, a koks igłowy węglowy znajduje się pomiędzy nimi, nieznacznie większy niż koks igłowy naftowy. Wyniki testów Instytutu Testów Technologii Przemysłowych w Osace w Japonii pokazują, że im gorsze właściwości cieplne koksu, tym większy zakres temperatur skurczu liniowego, do 500 ~ 600℃, a początek temperatury skurczu liniowego jest niski, przy 1150 ~ 1200℃ zaczyna się kurczyć liniowo, co jest również cechą zwykłego opóźnionego koksu naftowego.
Im lepsze właściwości termiczne i im większa anizotropia koksu igłowego, tym węższy zakres temperatur skurczu liniowego. Niektóre wysokiej jakości koks igłowy olejowy ma tylko 100 ~ 150℃ zakres temperatur skurczu liniowego. Jest bardzo korzystne dla przedsiębiorstw węglowych, aby kierować produkcją procesu grafityzacji po zrozumieniu cech rozszerzalności liniowej, skurczu i reekspansji różnych surowców koksowych, co może zapobiec niektórym niepotrzebnym produktom odpadowym jakościowym spowodowanym przez stosowanie tradycyjnego trybu doświadczalnego.
3 wniosek
Opanuj różne właściwości surowców, wybierz odpowiednie dopasowanie sprzętu, dobrą kombinację technologii, a zarządzanie przedsiębiorstwem stanie się bardziej naukowe i rozsądne. Można powiedzieć, że ta seria całych systemów procesowych, ściśle kontrolowanych i stabilnych, ma podstawę do produkcji wysokiej jakości, bardzo mocnych, grafitowych elektrod.
Czas publikacji: 30-12-2021