Il processo di produzione dei materiali al carbonio è un sistema ingegnerizzato e strettamente controllato; la produzione di elettrodi di grafite, materiali speciali al carbonio, carbonio di alluminio e nuovi materiali al carbonio di fascia alta è inseparabile dall'utilizzo di materie prime, attrezzature, tecnologia, gestione dei quattro fattori di produzione e dalla relativa tecnologia proprietaria.
Le materie prime sono i fattori chiave che determinano le caratteristiche di base dei materiali a base di carbonio, e le prestazioni delle materie prime determinano le prestazioni dei materiali a base di carbonio prodotti. Per la produzione di elettrodi di grafite UHP e HP, il coke aghiforme di alta qualità è la prima scelta, così come l'asfalto legante e l'asfalto impregnante di alta qualità. Tuttavia, anche solo l'utilizzo di materie prime di alta qualità, in assenza di attrezzature, tecnologie, fattori gestionali e tecnologie proprietarie adeguate, non è sufficiente a produrre elettrodi di grafite UHP e HP di alta qualità.
Questo articolo si concentra sulle caratteristiche del coke aghiforme di alta qualità per esporre alcune opinioni personali, al fine di stimolare la discussione tra produttori di coke aghiforme, produttori di elettrodi e istituti di ricerca scientifica.
Sebbene la produzione industriale di coke aghiforme in Cina sia iniziata più tardi rispetto a quella delle imprese straniere, si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni e sta iniziando a prendere forma. In termini di volume totale di produzione, è in grado di soddisfare sostanzialmente la domanda di coke aghiforme per elettrodi di grafite UHP e HP prodotti dalle aziende cinesi del settore. Tuttavia, sussiste ancora un certo divario qualitativo rispetto a quello delle imprese straniere. La fluttuazione delle prestazioni dei lotti influisce sulla domanda di coke aghiforme di alta qualità nella produzione di elettrodi di grafite UHP e HP di grandi dimensioni, in particolare manca un coke aghiforme di alta qualità per giunzioni di elettrodi di grafite in grado di soddisfare le esigenze di produzione di giunzioni di elettrodi di grafite.
Le aziende straniere produttrici di elettrodi di grafite UHP e HP di grandi dimensioni utilizzano spesso come materia prima principale il coke aghiforme di petrolio di alta qualità. Anche le aziende giapponesi utilizzano coke aghiforme derivato dal carbone, ma solo per la produzione di elettrodi di grafite con diametro inferiore a 600 mm. Attualmente, in Cina il coke aghiforme è principalmente derivato dal carbone. La produzione di elettrodi di grafite UHP di alta qualità su larga scala da parte delle aziende del settore si basa spesso sull'importazione di coke aghiforme derivato dal petrolio, in particolare sulla produzione di coke composito di alta qualità, ottenuto con l'utilizzo di coke aghiforme giapponese della serie Suishima e coke aghiforme britannico della serie HSP.
Attualmente, il coke aghiforme prodotto da diverse imprese viene solitamente confrontato con gli indici di prestazione commerciali del coke aghiforme estero mediante parametri convenzionali come il contenuto di ceneri, la densità reale, il contenuto di zolfo, il contenuto di azoto, la distribuzione granulometrica, il coefficiente di dilatazione termica e così via. Tuttavia, manca ancora una classificazione differenziata del coke aghiforme rispetto a quella utilizzata all'estero. Pertanto, la produzione di coke aghiforme, anche se colloquialmente definita come "prodotto standardizzato", non riflette la qualità del coke aghiforme di alta gamma.
Oltre al confronto convenzionale delle prestazioni, le imprese del settore del carbonio dovrebbero prestare attenzione anche alla caratterizzazione del coke aghiforme, come la classificazione del coefficiente di dilatazione termica (CTE), la resistenza delle particelle, il grado di anisotropia, i dati di espansione in stato non inibito e in stato inibito e l'intervallo di temperatura tra espansione e contrazione. Poiché queste proprietà termiche del coke aghiforme sono molto importanti per il controllo del processo di grafitizzazione nel processo di produzione degli elettrodi di grafite, non si può escludere l'influenza delle proprietà termiche del coke di asfalto formatosi dopo la calcinazione del legante e dell'agente impregnante bituminoso.
1. Confronto dell'anisotropia del coke aghiforme
L'analisi delle prestazioni del grado di anisotropia nella produzione di elettrodi di grafite ad altissima potenza è un metodo di analisi importante per la stima della qualità della materia prima del coke aghiforme, la dimensione del grado di anisotropia, ovviamente, ha anche una certa influenza sul processo di produzione degli elettrodi, il grado di anisotropia dell'elettricità estremamente le prestazioni di shock termico rispetto al grado di anisotropia della potenza media del piccolo elettrodo sono buone.
Attualmente, la produzione di coke aghiforme di carbone in Cina è di gran lunga superiore a quella di coke aghiforme di petrolio. A causa degli elevati costi delle materie prime e del prezzo praticato dalle aziende del settore, è difficile utilizzare il 100% di coke aghiforme nazionale nella produzione di elettrodi UHP, dovendo aggiungere una certa percentuale di coke di petrolio e polvere di grafite. Pertanto, risulta difficile valutare l'anisotropia del coke aghiforme nazionale.
2. Proprietà lineari e volumetriche del coke aghiforme
Le variazioni lineari e volumetriche del coke aghiforme si riflettono principalmente nel processo di grafite prodotto dall'elettrodo. Con la variazione di temperatura, il coke aghiforme subisce un'espansione e una contrazione lineare e volumetrica durante il riscaldamento del processo di grafite, il che influenza direttamente le variazioni lineari e volumetriche del lingotto tostato dell'elettrodo nel processo di grafite. Questo non si verifica allo stesso modo per l'utilizzo di coke grezzo con proprietà diverse e per le variazioni di qualità del coke aghiforme. Inoltre, anche l'intervallo di temperatura delle variazioni lineari e volumetriche è diverso per le diverse qualità di coke aghiforme e per il coke di petrolio calcinato. Solo padroneggiando questa caratteristica del coke grezzo possiamo controllare e ottimizzare al meglio la sequenza chimica di produzione della grafite. Ciò è particolarmente evidente nel processo di grafitizzazione in serie.
L'espansione lineare si verifica inizialmente quando il coke aghiforme di petrolio inizia a riscaldarsi, ma la temperatura all'inizio della contrazione lineare è solitamente inferiore alla temperatura massima di calcinazione. L'espansione lineare inizia tra 1525℃ e 1725℃ e l'intervallo di temperatura dell'intera contrazione lineare è ristretto, di soli 200℃. L'intervallo di temperatura dell'intera contrazione lineare del coke di petrolio ordinario a rilascio ritardato è molto più ampio di quello del coke aghiforme, mentre il coke aghiforme di carbone si colloca tra i due, leggermente più ampio del coke aghiforme di petrolio. I risultati dei test dell'Istituto di Test di Tecnologia Industriale di Osaka, in Giappone, mostrano che peggiore è la prestazione termica del coke, maggiore è l'intervallo di temperatura di contrazione lineare, fino a 500 ~ 600℃, e la temperatura di inizio della contrazione lineare è bassa, a 1150 ~ 1200℃ inizia a verificarsi la contrazione lineare, che è anche la caratteristica del coke di petrolio ordinario a rilascio ritardato.
Quanto migliori sono le proprietà termiche e maggiore è l'anisotropia del coke aghiforme, tanto più ristretto è l'intervallo di temperatura di contrazione lineare. Alcuni coke aghiformi di alta qualità presentano un intervallo di temperatura di contrazione lineare di soli 100-150 °C. Per le aziende del settore del carbonio, è molto vantaggioso guidare la produzione del processo di grafitizzazione dopo aver compreso le caratteristiche di espansione, contrazione e riespansione lineare dei vari coke di materie prime, evitando così la produzione di scarti di qualità non necessari, causati dall'utilizzo del metodo empirico tradizionale.
Data di pubblicazione: 08-ott-2021