Сырье: Какое сырье используется для производства углерода?
В производстве углеродных материалов обычно используются следующие виды сырья: твердые углеродные материалы, а также связующие вещества и пропиточные агенты.
В качестве твердого углеродного сырья используются нефтяной кокс, битуминозный кокс, металлургический кокс, антрацит, природный графит и графитовый лом и т. д.
В качестве связующего и пропиточного вещества используются, например, каменноугольная смола, каменноугольный деготь, антраценовое масло, синтетическая смола и др.
Кроме того, в производстве используются некоторые вспомогательные материалы, такие как кварцевый песок, частицы металлургического кокса и коксовый порошок.
Некоторые специальные изделия из углерода и графита (такие как углеродное волокно, активированный уголь, пиролитический углерод и пиролитический графит, стеклоуглерод) производятся из других специальных материалов.
Кальцинирование: Что такое кальцинирование? Какое сырье необходимо кальцинировать??
Процесс термической обработки называется прокаливанием.
Кальцинирование — это первый этап термической обработки в производстве углеродных материалов. Кальцинирование вызывает ряд изменений в структуре, физико-химических свойствах всех видов углеродсодержащего сырья.
Температура образования кокса из битуминозного и металлургического кокса относительно высока (выше 1000 °C), что эквивалентно температуре печи обжига на углеродном заводе. После этого кокс уже не подвергается обжигу и нуждается лишь во влажной сушке.
Однако, если перед обжигом одновременно используются битуминозный кокс и нефтяной кокс, их следует направлять в печь для обжига вместе с нефтяным коксом.
Природный графит и технический углерод не требуют обжига.
Процесс экструзионного формования представляет собой, главным образом, процесс пластической деформации пасты.
Процесс экструзии пасты осуществляется в камере материала (или цилиндре для пасты) и дугообразном сопле.
Горячая паста в загрузочной камере перемещается с помощью заднего главного плунжера.
Газ из пасты непрерывно вытесняется, паста непрерывно уплотняется и одновременно перемещается вперед.
Когда паста перемещается в цилиндрической части камеры, можно считать, что она течет стабильно, а гранулированный слой в основном параллелен.
Когда паста попадает в часть экструзионного сопла с дугообразной деформацией, паста, расположенная вблизи стенки сопла, испытывает большее сопротивление трению при продвижении, материал начинает изгибаться, паста внутри сопла движется с разной скоростью, внутренняя часть пасты продвигается вперед, в результате чего плотность продукта по радиусу становится неравномерной, и образуется экструзионный блок.
Наконец, паста поступает в зону линейной деформации и экструдируется.
Обжиг — это процесс термической обработки, при котором спрессованные сырьевые продукты нагреваются с определенной скоростью в условиях изоляции воздуха в защитной среде печи.
В процессе обжига, из-за удаления летучих веществ, коксование асфальта приводит к образованию коксовой сетки, разложению и полимеризации асфальта, формированию крупной гексагональной углеродной кольцевой плоскостной сетки и т. д., в результате чего удельное сопротивление значительно снижается. Удельное сопротивление исходного продукта составляет около 10000 x 10⁻⁶ Ом·м, а после обжига — 40-50 x 10⁻⁶ Ом·м, что соответствует хорошим проводникам.
После обжарки продукт уменьшается в размерах примерно на 1% в диаметре, на 2% в длину и на 2-3% в объёме.
Однако после обжига сырья часть угольного асфальта разлагается на газ и испаряется, а другая часть коксуется, превращаясь в битуминозный кокс.
Объем образующегося битуминозного кокса значительно меньше объема угольного битума. Хотя в процессе обжига он немного уменьшается в объеме, в продукте все же образуется множество нерегулярных и мелких пор различного размера.
Например, общая пористость графитизированных изделий обычно составляет до 25-32%, а углеродных изделий — обычно 16-25%.
Наличие большого количества пор неизбежно повлияет на физико-химические свойства изделий.
В целом, графитизированные продукты обладают повышенной пористостью, пониженной объемной плотностью, повышенным сопротивлением и механической прочностью, при определенной температуре скорость окисления ускоряется, коррозионная стойкость также ухудшается, а газо- и жидкостная проницаемость повышается.
Пропитка — это процесс, направленный на уменьшение пористости, увеличение плотности, повышение прочности на сжатие, снижение удельного сопротивления готового изделия, а также изменение физико-химических свойств изделия.
Его цели:
(1) Улучшить теплопроводность и электропроводность изделия.
(2) Для повышения термостойкости и химической стабильности продукта.
(3) Улучшить смазывающие свойства и износостойкость изделия.
(4) Удалить примеси и улучшить прочность продукта.
Спрессованные углеродные изделия определенного размера и формы в процессе обжига и графитизации подвергаются различной степени деформации и повреждениям от столкновений. При этом на поверхности спрессованных углеродных изделий образуются связи с некоторыми наполнителями.
Его нельзя использовать без механической обработки, поэтому изделие необходимо придать ему заданную геометрическую форму.
(2) Необходимость использования
В соответствии с требованиями пользователя к обработке.
Если необходимо соединить графитовый электрод в электропечи для выплавки стали, то на обоих концах изделия необходимо сделать резьбовые отверстия, а затем соединить два электрода с помощью специального резьбового соединения.
(3) Технологические требования
Некоторые изделия требуют обработки для придания им специальных форм и характеристик в соответствии с технологическими потребностями пользователей.
Требуется еще меньшая шероховатость поверхности.
Дата публикации: 10 декабря 2020 г.