المواد الخام: ما هي المواد الخام المستخدمة في إنتاج الكربون؟
في إنتاج الكربون، يمكن تقسيم المواد الخام المستخدمة عادة إلى مواد خام كربونية صلبة والمادة الرابطة وعامل التشريب.
تشمل المواد الخام الكربونية الصلبة فحم البترول، وفحم الكوك البيتوميني، وفحم الكوك المعدني، والأنثراسايت، والجرافيت الطبيعي، وخردة الجرافيت، وما إلى ذلك.
تشتمل المادة الرابطة وعامل التشريب على قطران الفحم، وقطران الفحم، وزيت الأنثراسين، والراتنج الصناعي، وما إلى ذلك.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام بعض المواد المساعدة مثل رمل الكوارتز وجزيئات الكوك المعدنية ومسحوق الكوك أيضًا في الإنتاج.
يتم إنتاج بعض منتجات الكربون والجرافيت الخاصة (مثل ألياف الكربون، والكربون النشط، والكربون الحراري، والجرافيت الحراري، والكربون الزجاجي) من مواد خاصة أخرى.
التكليس: ما هو التكليس؟ ما هي المواد الخام التي تحتاج إلى التكليس؟?
وتسمى عملية المعالجة الحرارية بالتكليس.
التكليس هو أول عملية معالجة حرارية لإنتاج الكربون. يُحدث التكليس سلسلة من التغييرات في بنية جميع أنواع المواد الخام الكربونية وخصائصها الفيزيائية والكيميائية.
درجة حرارة تكوين فحم الكوك البيتوميني والفحم المعدني مرتفعة نسبيًا (أكثر من 1000 درجة مئوية)، وهي تعادل درجة حرارة فرن التكليس في مصنع الكربون. لم يعد هذا الفحم قابلًا للتكليس، ويحتاج فقط إلى التجفيف بالرطوبة.
ومع ذلك، إذا تم استخدام فحم الكوك البيتوميني وفحم البترول معًا قبل التكليس، فيجب إرسالهما إلى المكلسن للتكليس مع فحم البترول.
لا يحتاج الجرافيت الطبيعي والكربون الأسود إلى التكليس.
عملية القولبة بالبثق هي في الأساس عملية تشوه البلاستيك للمعجون.
يتم إجراء عملية بثق العجينة في حجرة المواد (أو أسطوانة العجينة) وفوهة القوس الدائرية.
يتم تحريك المعجون الساخن في حجرة التحميل بواسطة المكبس الرئيسي الخلفي.
يتم إجبار الغاز الموجود في العجينة على الطرد بشكل مستمر، ويتم ضغط العجينة بشكل مستمر وتتحرك العجينة إلى الأمام في نفس الوقت.
عندما تتحرك العجينة في جزء الأسطوانة من الغرفة، يمكن اعتبار العجينة تدفقًا مستقرًا، وتكون الطبقة الحبيبية متوازية بشكل أساسي.
عندما يدخل المعجون إلى جزء فوهة البثق مع تشوه القوس، فإن المعجون القريب من جدار الفم يتعرض لمقاومة احتكاك أكبر في التقدم، وتبدأ المادة في الانحناء، وينتج المعجون بالداخل سرعة تقدم مختلفة، ويتقدم المعجون الداخلي مقدمًا، مما يؤدي إلى عدم توحيد كثافة المنتج على طول الشعاع، لذلك في كتلة البثق.
وأخيرا، يدخل المعجون إلى جزء التشوه الخطي ويتم ضغطه.
التحميص هو عملية معالجة حرارية يتم فيها تسخين المنتجات الخام المضغوطة بمعدل معين تحت ظروف عزل الهواء في الوسط الواقي في الفرن.
في عملية التحميص، بسبب إزالة المواد المتطايرة، يشكل فحم الأسفلت شبكة فحم الكوك، وتحلل الأسفلت وبلمرة، وتشكيل شبكة مستوية كبيرة من حلقات الكربون السداسية، وما إلى ذلك، انخفضت المقاومة بشكل كبير. حوالي 10000 × 10-6 منتجات خام مقاومة Ω "م، بعد التحميص بمقدار 40-50 × 10-6 Ω" م، تسمى موصلات جيدة.
بعد التحميص، ينكمش المنتج بنسبة 1% تقريبًا في القطر، و2% في الطول، و2-3% في الحجم.
ومع ذلك، بعد تحميص المنتجات الخام، يتحلل جزء من أسفلت الفحم إلى غاز ويتسرب، والجزء الآخر يتحول إلى فحم الكوك البيتوميني.
حجم فحم الكوك البيتوميني المُنتَج أصغر بكثير من حجم بيتومين الفحم. ورغم انكماشه قليلاً أثناء عملية التحميص، إلا أن العديد من المسام الصغيرة غير المنتظمة ذات الأحجام المختلفة لا تزال تتشكل في المنتج.
على سبيل المثال، تصل المسامية الكلية للمنتجات الجرافيتية عمومًا إلى 25-32%، وتبلغ المسامية الكلية للمنتجات الكربونية عمومًا 16-25%.
إن وجود عدد كبير من المسام سيؤثر حتما على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتجات.
بشكل عام، المنتجات الجرافيتية ذات المسامية المتزايدة، وكثافة الحجم المنخفضة، والمقاومة المتزايدة، والقوة الميكانيكية، عند درجة حرارة معينة من معدل الأكسدة يتسارع، وتتدهور مقاومة التآكل أيضًا، والغاز والسائل أكثر نفاذية.
التشريب هو عملية تهدف إلى تقليل المسامية وزيادة الكثافة وزيادة قوة الضغط وتقليل المقاومة للمنتج النهائي وتغيير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمنتج.
أهدافها هي:
(1) تحسين التوصيل الحراري والكهربائي للمنتج.
(2) لتحسين مقاومة الصدمات الحرارية والاستقرار الكيميائي للمنتج.
(3) تحسين قابلية التزييت ومقاومة التآكل للمنتج.
(4) إزالة الشوائب وتحسين قوة المنتج.
تختلف درجات تشوه وأضرار التصادم في منتجات الكربون المضغوطة ذات الحجم والشكل المحددين أثناء التحميص والتحويل إلى جرافيت. وفي الوقت نفسه، تلتصق بعض الحشوات بسطح منتجات الكربون المضغوطة.
لا يمكن استخدامه بدون معالجة ميكانيكية، لذا يجب تشكيل المنتج ومعالجته إلى شكل هندسي محدد.
(2) الحاجة إلى الاستخدام
وفقا لمتطلبات المستخدم للمعالجة.
إذا كان من الضروري توصيل قطب الجرافيت الخاص بصناعة الفولاذ في الفرن الكهربائي، فيجب عمل ثقب ملولب في كلا طرفي المنتج، ثم يجب توصيل القطبين لاستخدامهما بمفصل ملولب خاص.
(3) المتطلبات التكنولوجية
تحتاج بعض المنتجات إلى معالجة بأشكال ومواصفات خاصة وفقًا للاحتياجات التكنولوجية للمستخدمين.
مطلوب خشونة سطح أقل.
وقت النشر: ١٠ ديسمبر ٢٠٢٠