Il processo di produzione dei materiali in carbonio è un sistema di ingegneria rigorosamente controllato, la produzione di elettrodi di grafite, materiali in carbonio speciali, carbonio di alluminio, nuovi materiali in carbonio di fascia alta sono inseparabili dall'uso di materie prime, attrezzature, tecnologia, gestione dei quattro fattori di produzione e tecnologia proprietaria correlata.
Le materie prime sono i fattori chiave che determinano le caratteristiche di base dei materiali in carbonio, e le prestazioni delle materie prime determinano le prestazioni dei materiali in carbonio prodotti. Per la produzione di elettrodi in grafite UHP e HP, il coke aghiforme di alta qualità è la prima scelta, ma anche l'asfalto legante di alta qualità e l'asfalto impregnante. Tuttavia, solo materie prime di alta qualità, la mancanza di attrezzature, tecnologia, fattori gestionali e tecnologie proprietarie correlate non consentono di produrre elettrodi in grafite UHP e HP di alta qualità.
Questo articolo si concentra sulle caratteristiche del coke aghiforme di alta qualità per esporre alcuni punti di vista personali, affinché produttori di coke aghiforme, produttori di elettrodi e istituti di ricerca scientifica possano discuterne.
Sebbene la produzione industriale di coke aghiforme in Cina sia più tardiva rispetto a quella delle imprese straniere, si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni e ha iniziato a prendere forma. In termini di volume di produzione totale, può soddisfare sostanzialmente la domanda di coke aghiforme per elettrodi di grafite UHP e HP prodotti dalle imprese nazionali del carbone. Tuttavia, sussiste ancora un certo divario nella qualità del coke aghiforme rispetto alle 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 non esiste un coke aghiforme di alta qualità in grado di soddisfare la produzione di elettrodi di grafite per giunti.
Le imprese straniere produttrici di elettrodi in grafite UHP di grandi dimensioni, spesso utilizzano come materia prima principale il coke aghiforme di petrolio di alta qualità. Anche le imprese giapponesi utilizzano come materia prima il coke aghiforme di carbone, ma solo per la produzione di elettrodi in grafite con diametro φ 600 mm. Attualmente, il coke aghiforme in Cina è principalmente costituito da coke aghiforme di carbone. La produzione di elettrodi in grafite UHP di alta qualità su larga scala da parte delle imprese del settore si basa spesso sull'importazione di coke aghiforme di petrolio, in particolare per la produzione di elettrodi di alta qualità con coke aghiforme di petrolio giapponese Suishima e coke aghiforme di petrolio britannico HSP.
Attualmente, il coke aghiforme prodotto da diverse aziende viene solitamente confrontato con gli indici di prestazione commerciale del coke aghiforme estero in base a parametri convenzionali, come il contenuto di ceneri, la densità effettiva, il contenuto di zolfo, il contenuto di azoto, la distribuzione granulometrica, il coefficiente di dilatazione termica e così via. Tuttavia, mancano ancora diversi gradi di classificazione del coke aghiforme rispetto a quelli esteri. Pertanto, la produzione di coke aghiforme, anche colloquialmente per "beni unificati", non può rispecchiare la qualità del coke aghiforme premium di alta qualità.
Oltre al confronto delle prestazioni convenzionale, le aziende del settore del carbonio dovrebbero anche prestare attenzione 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 di elettrodi di grafite, naturalmente non si esclude l'influenza delle proprietà termiche del coke d'asfalto formatosi dopo la tostatura dell'asfalto, composto da legante e impregnante.
1. Confronto dell'anisotropia del coke aghiforme
(A) Campione: corpo dell'elettrodo UHP da φ 500 mm di una fabbrica di carbone nazionale;
Materia prima: coke aghiforme: nuova sostanza chimica giapponese di grado LPC-U, rapporto: 100% grado LPC-U; analisi: impianto SGL Griesheim; gli indicatori di prestazione sono riportati nella Tabella 1.
(B) Campione: corpo dell'elettrodo φ 450 mmHP di una fabbrica di carbone nazionale; Materia prima: coke aghiforme di petrolio di una fabbrica nazionale, rapporto: 100%; Analisi: impianto di carbone di Shandong Bazan; gli indicatori di prestazione sono riportati nella Tabella 2.
Come si può osservare dal confronto tra la Tabella 1 e la Tabella 2, il grado LPC-U del coke aghiforme di carbone di nuova generazione (DCH) presenta un'elevata anisotropia delle proprietà termiche, con un'anisotropia del CTE compresa tra 3,61 e 4,55, e un'anisotropia della resistività pari a 2,06 e 2,25. Inoltre, la resistenza alla flessione del coke aghiforme di petrolio nazionale è migliore di quella del nuovo coke aghiforme di carbone di grado LPC-U di nuova generazione (DCH). Il valore di anisotropia è notevolmente inferiore a quello del nuovo coke aghiforme di carbone di grado LPC-U di nuova generazione (DCH).
L'analisi delle prestazioni del grado anisotropico di produzione di elettrodi di grafite ad altissima potenza è la stima della qualità della materia prima del coke aghiforme o meno, un metodo di analisi importante, la dimensione del grado di anisotropia, ovviamente, ha anche una certa influenza sul processo di produzione degli elettrodi, il grado di anisotropia delle prestazioni di shock termico estremamente elevato rispetto al grado di anisotropia della potenza media del piccolo elettrodo è buono.
Attualmente, la produzione di coke aghiforme di carbone in Cina è molto maggiore di quella di coke aghiforme di petrolio. A causa dell'elevato costo delle materie prime e del prezzo delle imprese del carbone, è difficile utilizzare al 100% coke aghiforme nazionale nella produzione di elettrodi UHP, aggiungendo una certa proporzione di coke di petrolio calcinato e polvere di grafite per produrre l'elettrodo. Pertanto, è difficile valutare l'anisotropia del coke aghiforme nazionale.
2. Proprietà lineari e volumetriche del coke aghiforme
Le prestazioni di variazione lineare e volumetrica 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 processo di riscaldamento della grafite, che influenza direttamente la variazione lineare e volumetrica della billetta arrostita all'elettrodo nel processo di grafite. Questo non avviene con l'utilizzo di diverse proprietà del coke grezzo e con diverse qualità di coke aghiforme. Inoltre, anche l'intervallo di temperatura delle variazioni lineari e di volume dei diversi gradi di coke aghiforme e di coke di petrolio calcinato è diverso. Solo padroneggiando questa caratteristica del coke grezzo possiamo controllare e ottimizzare meglio la produzione della sequenza chimica della grafite. Ciò è particolarmente evidente nel processo di grafitizzazione in serie.
La Tabella 3 mostra le variazioni lineari, di volume e gli intervalli di temperatura di tre tipi di coke aghiforme di petrolio prodotti da Conocophillips nel Regno Unito. L'espansione lineare si verifica per prima 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. Da 1525 °C a 1725 °C inizia l'espansione lineare e l'intervallo di temperatura dell'intera contrazione lineare è ristretto, di soli 200 °C. L'intervallo di temperatura dell'intera contrazione lineare del coke di petrolio ritardato ordinario 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'Osaka Industrial Technology Test Institute in Giappone dimostrano che peggiore è la prestazione termica del coke, maggiore è l'intervallo di temperatura di restringimento della linea, fino a 500 ~ 600 ℃, e la temperatura di inizio del restringimento della linea è bassa, a 1150 ~ 1200 ℃ inizia a verificarsi il restringimento della linea, che è anche una caratteristica del normale coke di petrolio ritardato.
Migliori sono le proprietà termiche e maggiore è l'anisotropia del coke aghiforme, 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. È molto utile per le aziende del settore del carbonio guidare la produzione del processo di grafitizzazione dopo aver compreso le caratteristiche di espansione lineare, contrazione e riespansione del coke di varie materie prime, il che può evitare alcuni sprechi di qualità non necessari causati dall'utilizzo della tradizionale modalità esperienziale.
3. conclusione
Padroneggiando le varie caratteristiche delle materie prime, scegliendo attrezzature ragionevoli, una buona combinazione di tecnologia e una gestione aziendale più scientifica e ragionevole, questa serie di sistemi di processo completi, rigorosamente controllati e stabili, può essere considerata la base per la produzione di elettrodi di grafite ad alta potenza e ultra-alta qualità.
Data di pubblicazione: 30-12-2021