Råvarer og produksjonsprosess for grafittelektroder

Råvarene for å produsere grafittelektroder er petroleumskoks, nålkoks og kulltjære
Petroleumskoks er et brennbart fast produkt som oppnås ved forkoksing av petroleumsrester og petroleumsasfalt. Den er svart og porøs, med karbon som hovedelement og svært lavt askeinnhold, vanligvis under 0,5 %. Petroleumskoks tilhører kategorien lett grafitisert karbon. Petroleumskoks er mye brukt i kjemisk og metallurgisk industri og er hovedråstoffet for produksjon av kunstige grafittprodukter og karbonprodukter for elektrolytisk aluminium.
Petroleumskoks kan deles inn i råkoks og kalsinert koks i henhold til varmebehandlingstemperaturen. Førstnevnte er petroleumskoks oppnådd ved forsinket forkoksing, inneholder en stor mengde flyktige stoffer og har lav mekanisk styrke. Kalsinert koks oppnås ved å kalsinere råkoks. De fleste raffinerier i Kina produserer bare rå koks, og kalsineringsoperasjoner utføres for det meste i karbonanlegg.
Petroleumskoks kan deles inn i tre typer i henhold til svovelinnholdet: koks med høyt svovelinnhold (svovelinnhold over 1,5 %), middels svovelkoks (svovelinnhold 0,5 %-1,5 %) , og koks med lavt svovelinnhold (svovelinnhold under 0,5 %). Grafittelektroder og andre kunstige grafittprodukter produseres vanligvis ved bruk av koks med lavt svovelinnhold. Nålkoks er en høykvalitetskoks med tydelig fibrøs tekstur, ekstremt lav termisk ekspansjonskoeffisient og enkel grafitisering. Når koksblokken går i stykker, kan den deles i lange og tynne strimmelpartikler (sideforholdet er vanligvis over 1,75) i henhold til teksturen. Den anisotrope fibrøse strukturen kan observeres under et polariserende mikroskop, så det kalles nålkoks. Anisotropien til de fysiske og mekaniske egenskapene til nålkoks er veldig åpenbar. Den har god elektrisk og termisk ledningsevne parallelt med partikkelens lange akse, og har en lav termisk ekspansjonskoeffisient. Under ekstruderingsstøping er langaksen til de fleste partikler anordnet i ekstruderingsretningen. Derfor er nålkoks nøkkelråmaterialet for produksjon av høyeffekts- eller ultra-høyeffekts grafittelektroder. Grafittelektrodene som produseres har lav resistivitet, liten termisk ekspansjonskoeffisient og god termisk støtmotstand. Nålkoks deles inn i oljebasert nålkoks produsert med petroleumsrester som råstoff og kullbasert nålkoks produsert med raffinert kulltjære som råstoff. Kulltjære er et av hovedproduktene ved dyp bearbeiding av kulltjære. Det er en blanding av forskjellige hydrokarboner. Det er en svart, høyviskositet halvfast eller fast stoff ved romtemperatur. Den har ikke noe fast smeltepunkt. Den mykner og smelter deretter etter oppvarming. Tettheten er 1.25-1.35g/cm3. I henhold til mykningspunktet er den delt inn i tre typer: lavtemperatur-, middelstemperatur- og høytemperaturasfalt. Utbyttet av middels temperaturasfalt er 54-56 % kulltjære. Sammensetningen av kulltjære er ekstremt kompleks, noe som er relatert til egenskapene til kulltjære og innholdet av heteroatomer, og påvirkes også av koksprosesssystemet og kulltjæreprosesseringsforholdene. Det er mange indikatorer for å karakterisere egenskapene til kulltjære, for eksempel asfaltmykningspunkt, toluenuløselig materiale (TI), kinolinuløselig materiale (QI), koksverdi og reologiske egenskaper til kulltjære. Kulltjære brukes som bindemiddel og impregneringsmiddel i karbonindustrien, og ytelsen har stor innflytelse på produksjonsprosessen og produktkvaliteten til karbonprodukter. Bindeasfalt bruker generelt middels temperatur eller middels temperatur modifisert asfalt med moderat mykningspunkt, høy koksverdi og høy harpiks. Impregneringsmidlet bør bruke middels temperatur asfalt med lavt myknepunkt, lav QI og gode reologiske egenskaper.