O processo de produção de material de carbono é um sistema de engenharia rigorosamente controlado, a produção de eletrodo de grafite, materiais de carbono especiais, carbono de alumínio e novos materiais de carbono de alta qualidade são inseparáveis do uso de matérias-primas, equipamentos, tecnologia, gerenciamento de quatro fatores de produção e tecnologia proprietária relacionada.
As matérias-primas são os principais fatores que determinam as características básicas dos materiais de carbono, e o desempenho das matérias-primas determina o desempenho dos materiais de carbono fabricados. Para a produção de eletrodos de grafite UHP e HP, o coque agulhado de alta qualidade é a primeira escolha, mas também o asfalto ligante e o asfalto impregnante de alta qualidade. No entanto, apenas matérias-primas de alta qualidade, a falta de equipamentos, tecnologia, fatores de gestão e tecnologia proprietária relacionada também não permitem a produção de eletrodos de grafite UHP e HP de alta qualidade.
Este artigo se concentra nas características do coque de agulha de alta qualidade para expor algumas opiniões pessoais, para fabricantes de coque de agulha, fabricantes de eletrodos e institutos de pesquisa científica discutirem.
Embora a produção industrial de coque agulha na China seja mais lenta do que a de empresas estrangeiras, ela se desenvolveu rapidamente nos últimos anos e começou a tomar forma. Em termos de volume total de produção, ela pode basicamente atender à demanda de coque agulha para eletrodos de grafite UHP e HP produzidos por empresas nacionais de carbono. No entanto, ainda há uma certa lacuna na qualidade do coque agulha em comparação com empresas estrangeiras. A flutuação do desempenho do lote afeta a demanda por coque agulha de alta qualidade na produção de eletrodos de grafite UHP e HP de grande porte, especialmente porque não há coque agulha de alta qualidade para juntas que possa atender à produção de juntas de eletrodos de grafite.
Empresas estrangeiras de carbono que produzem eletrodos de grafite UHP e HP de alta especificação são frequentemente a primeira escolha de coque de agulha de petróleo de alta qualidade como principal matéria-prima. Empresas japonesas de carbono também utilizam coque de agulha de carvão como matéria-prima, mas apenas para a especificação de φ 600 mm de produção de eletrodos de grafite. Atualmente, o coque de agulha na China é principalmente coque de agulha de carvão. A produção de eletrodos de grafite UHP de alta qualidade em larga escala por empresas de carbono frequentemente depende de coque de agulha de petróleo importado, especialmente a produção de coque de agulha de alta qualidade com coque de agulha de óleo Suishima importado do Japão e coque de agulha de óleo HSP do Reino Unido como matéria-prima.
Atualmente, o coque agulha produzido por diversas empresas é geralmente comparado aos índices de desempenho comercial do coque agulha estrangeiro por meio de índices de desempenho convencionais, como teor de cinzas, densidade real, teor de enxofre, teor de nitrogênio, distribuição granulométrica, coeficiente de expansão térmica, etc. No entanto, ainda há uma lacuna na classificação do coque agulha em comparação com países estrangeiros. Portanto, a produção de coque agulha, também coloquialmente para "produtos unificados", não pode refletir o grau do coque agulha premium de alta qualidade.
Além da comparação de desempenho convencional, as empresas de carbono também devem prestar atenção à caracterização do coque agulha, como a classificação do coeficiente de expansão térmica (CTE), resistência das partículas, grau de anisotropia, dados de expansão no estado não inibido e no estado inibido, e faixa de temperatura entre expansão e contração. Como essas propriedades térmicas do coque agulha são muito importantes para o controle do processo de grafitização na produção de eletrodos de grafite, a influência das propriedades térmicas do coque asfáltico formado após a torrefação do ligante e do asfalto impregnante não é descartada.
1. Comparação da anisotropia do coque de agulha
(A) Amostra: corpo de eletrodo UHP de φ 500 mm de uma fábrica de carbono nacional;
Coque agulha de matéria-prima: novo grau químico japonês LPC-U, proporção: 100% grau LPC-U; Análise: planta SGL Griesheim; Os indicadores de desempenho são mostrados na Tabela 1.
(B) Amostra: corpo de eletrodo φ 450 mmHP de uma fábrica de carbono nacional; Coque de agulha de matéria-prima: coque de agulha de óleo de uma fábrica nacional, proporção: 100%; Análise: Usina de Carbono de Shandong Bazan; Os indicadores de desempenho são mostrados na Tabela 2.
Como pode ser observado na comparação das Tabelas 1 e 2, o coque agulha de grau IPC-U das novas medidas diárias de carvão químico apresenta uma grande anisotropia de propriedades térmicas, com a anisotropia do CTE atingindo 3,61 a 4,55, e a anisotropia da resistividade também é alta, atingindo 2,06 a 2,25. Além disso, a resistência à flexão do coque agulha de petróleo doméstico é superior à do coque agulha de carvão de grau LPC-U químico novo. O valor de anisotropia é muito menor do que o do coque agulha de carvão de grau LPC-U químico novo.
A análise do desempenho do grau anisotrópico da produção de eletrodos de grafite de ultra-alta potência é a estimativa da qualidade da matéria-prima do coque de agulha ou não, um método de análise importante. O tamanho do grau de anisotropia, é claro, também tem uma certa influência no processo de produção do eletrodo. O grau de anisotropia da eletricidade tem um desempenho extremamente bom em choques térmicos do que o grau de anisotropia da potência média do eletrodo pequeno.
Atualmente, a produção de coque de agulha de carvão na China é muito maior do que a de coque de agulha de petróleo. Devido ao alto custo da matéria-prima e ao preço das empresas de carvão, é difícil utilizar 100% de coque de agulha nacional na produção de eletrodos UHP, adicionando uma certa proporção de coque de petróleo calcinado e pó de grafite para produzir o eletrodo. Portanto, é difícil avaliar a anisotropia do coque de agulha nacional.
2. Propriedades lineares e volumétricas do coque de agulha
O desempenho da variação linear e volumétrica do coque de agulha se reflete principalmente no processo de grafite produzido pelo eletrodo. Com a variação de temperatura, o coque de agulha sofrerá expansão e contração linear e volumétrica durante o processo de aquecimento do processo de grafite, o que afeta diretamente a variação linear e volumétrica do tarugo torrado pelo eletrodo no processo de grafite. Isso não se aplica ao uso de diferentes propriedades do coque bruto e às diferentes qualidades de coque de agulha. Além disso, a faixa de temperatura das variações lineares e volumétricas de diferentes qualidades de coque de agulha e coque de petróleo calcinado também é diferente. Somente dominando essa característica do coque bruto podemos controlar e otimizar melhor a sequência química da produção de grafite. Isso é especialmente evidente no processo de grafitização em série.
A Tabela 3 mostra as variações lineares e de volume, bem como as faixas de temperatura de três tipos de coque de agulha de petróleo produzido pela Conocophillips no Reino Unido. A expansão linear ocorre inicialmente quando o coque de agulha de petróleo começa a aquecer, mas a temperatura no início da contração linear geralmente fica abaixo da temperatura máxima de calcinação. De 1525°C a 1725°C, a expansão linear inicia-se, e a faixa de temperatura de toda a contração linear é estreita, de apenas 200°C. A faixa de temperatura de toda a contração linear do coque de petróleo retardado comum é muito maior do que a do coque de agulha, e o coque de agulha de carvão está entre os dois, ligeiramente maior do que o coque de agulha de petróleo. Os resultados dos testes do Instituto de Testes de Tecnologia Industrial de Osaka, no Japão, mostram que quanto pior o desempenho térmico do coque, maior a faixa de temperatura de retração da linha, até 500 ~ 600 ℃, e o início da temperatura de retração da linha é baixo, em 1150 ~ 1200 ℃ começou a ocorrer retração da linha, que também são as características do coque de petróleo retardado comum.
Quanto melhores as propriedades térmicas e maior a anisotropia do coque de agulha, menor a faixa de temperatura de contração linear. Alguns coques de agulha de óleo de alta qualidade atingem apenas uma faixa de temperatura de contração linear de 100 a 150°C. É muito benéfico para as empresas de carbono orientar a produção do processo de grafitização após compreender as características de expansão, contração e reexpansão lineares de coques de diversas matérias-primas, o que pode evitar alguns resíduos de qualidade desnecessários causados pelo uso do método experimental tradicional.
3 conclusão
Domine as diversas características das matérias-primas, escolha equipamentos razoáveis, boa combinação de tecnologia e a gestão empresarial seja mais científica e razoável. Esta série de sistemas de processo completos é rigorosamente controlada e estável, podendo ser considerada como tendo a base para produzir eletrodos de grafite de alta potência e ultra-alta qualidade.
Data de publicação: 30 de dezembro de 2021