Matérias-primas: Quais são as matérias-primas utilizadas na produção de carbono?
Na produção de carbono, as matérias-primas normalmente utilizadas podem ser divididas em matérias-primas de carbono sólido e agentes aglutinantes e impregnantes.
As matérias-primas de carbono sólido incluem coque de petróleo, coque betuminoso, coque metalúrgico, antracito, grafite natural e sucata de grafite, etc.
Os agentes aglutinantes e impregnantes incluem piche de carvão, alcatrão de carvão, óleo de antraceno e resina sintética, etc.
Além disso, alguns materiais auxiliares, como areia de quartzo, partículas de coque metalúrgico e pó de coque, também são utilizados na produção.
Alguns produtos especiais de carbono e grafite (como fibra de carbono, carvão ativado, carbono pirolítico e grafite pirolítico, carbono vítreo) são produzidos a partir de outros materiais especiais.
Calcinação: O que é calcinação? Quais matérias-primas precisam ser calcinadas??
O processo de tratamento térmico é chamado de calcinação.
A calcinação é o primeiro processo de tratamento térmico na produção de carbono. Ela provoca uma série de alterações na estrutura e nas propriedades físico-químicas de todos os tipos de matérias-primas carbonáceas.
A temperatura de formação do coque betuminoso e do coque metalúrgico é relativamente alta (acima de 1000 °C), equivalente à temperatura do forno de calcinação em uma usina de celulose. A partir dessa temperatura, o coque não pode mais ser calcinado e precisa apenas ser seco com a remoção da umidade.
No entanto, se o coque betuminoso e o coque de petróleo forem usados juntos antes da calcinação, eles deverão ser enviados ao calcinador para calcinação juntamente com o coque de petróleo.
O grafite natural e o negro de fumo não necessitam de calcinação.
O processo de moldagem por extrusão consiste principalmente na deformação plástica da pasta.
O processo de extrusão da pasta é realizado na câmara de material (ou cilindro de pasta) e no bocal de arco circular.
A pasta quente na câmara de carregamento é impulsionada pelo êmbolo principal traseiro.
O gás presente na pasta é continuamente expelido, a pasta é continuamente compactada e, ao mesmo tempo, move-se para a frente.
Quando a pasta se move na parte cilíndrica da câmara, pode-se considerar que o fluxo da pasta é estável e a camada granular é basicamente paralela.
Quando a pasta entra na parte do bocal de extrusão com deformação em arco, a pasta próxima à parede da boca está sujeita a maior resistência ao atrito durante o avanço. O material começa a se curvar, a pasta interna produz uma velocidade de avanço diferente, a pasta interna avança mais rapidamente, resultando em uma densidade radial não uniforme no produto, o que causa o bloqueio na extrusão.
Finalmente, a pasta entra na parte de deformação linear e é extrudada.
A torrefação é um processo de tratamento térmico no qual produtos brutos comprimidos são aquecidos a uma determinada taxa, sob a condição de isolamento do ar em um meio protetor dentro do forno.
No processo de calcinação, devido à eliminação de voláteis, a coqueificação do asfalto forma uma rede de coque, ocorre a decomposição e polimerização do asfalto e a formação de uma grande rede plana de anéis de carbono hexagonais, etc., o que diminui significativamente a resistividade. A resistividade do produto bruto é de cerca de 10.000 x 10⁻⁶ Ω·m, e após a calcinação cai para 40-50 x 10⁻⁶ Ω·m, sendo considerado um bom condutor.
Após a torrefação, o produto encolhe cerca de 1% em diâmetro, 2% em comprimento e 2-3% em volume.
No entanto, após a torrefação dos produtos brutos, parte do asfalto de carvão se decompõe em gás e escapa, e a outra parte se transforma em coque betuminoso.
O volume de coque betuminoso gerado é muito menor do que o de betume de carvão. Embora sofra uma ligeira contração durante o processo de calcinação, muitos poros irregulares e pequenos, com diferentes tamanhos, ainda se formam no produto.
Por exemplo, a porosidade total dos produtos grafitizados geralmente chega a 25-32%, e a dos produtos de carbono geralmente fica entre 16-25%.
A existência de um grande número de poros afetará inevitavelmente as propriedades físicas e químicas dos produtos.
De modo geral, os produtos grafitizados apresentam porosidade aumentada, densidade volumétrica reduzida, resistividade aumentada e maior resistência mecânica. A uma determinada temperatura, a taxa de oxidação é acelerada, a resistência à corrosão também é deteriorada e a permeabilidade a gases e líquidos torna-se mais fácil.
A impregnação é um processo que visa reduzir a porosidade, aumentar a densidade, aumentar a resistência à compressão, reduzir a resistividade do produto final e alterar as propriedades físicas e químicas do produto.
Seus objetivos são:
(1) Melhorar a condutividade térmica e elétrica do produto.
(2) Para melhorar a resistência ao choque térmico e a estabilidade química do produto.
(3) Melhorar a lubrificação e a resistência ao desgaste do produto.
(4) Remover impurezas e melhorar a resistência do produto.
Os produtos de carbono comprimido, com determinado tamanho e formato, apresentam diferentes graus de deformação e danos por colisão durante a calcinação e a grafitização. Ao mesmo tempo, alguns materiais de enchimento ficam aderidos à superfície desses produtos.
Não pode ser utilizado sem processamento mecânico, portanto o produto deve ser moldado e processado em uma forma geométrica específica.
(2) A necessidade de utilização
De acordo com os requisitos de processamento do usuário.
Caso seja necessário conectar o eletrodo de grafite do forno elétrico para fabricação de aço, é preciso fazer um furo roscado em ambas as extremidades do produto, e então os dois eletrodos devem ser conectados utilizando uma junta roscada especial.
(3) Requisitos tecnológicos
Alguns produtos precisam ser processados em formatos e especificações especiais, de acordo com as necessidades tecnológicas dos usuários.
É necessária uma rugosidade superficial ainda menor.
Data da publicação: 10 de dezembro de 2020