قطب الجرافيت وفحم الكوك الإبرة

عملية إنتاج مادة الكربون هي هندسة نظام يتم التحكم فيها بإحكام، وإنتاج قطب الجرافيت، ومواد الكربون الخاصة، وكربون الألومنيوم، ومواد الكربون الجديدة المتطورة لا يمكن فصلها عن استخدام المواد الخام والمعدات والتكنولوجيا وإدارة عوامل الإنتاج الأربعة والملكية ذات الصلة تكنولوجيا.

تعتبر المواد الخام من العوامل الأساسية التي تحدد الخصائص الأساسية للمواد الكربونية، ويحدد أداء المواد الخام أداء المواد الكربونية المصنعة. لإنتاج أقطاب الجرافيت UHP وHP، فإن فحم الكوك ذو الجودة العالية هو الخيار الأول، ولكن أيضًا الإسفلت ذو الجودة العالية، عامل تشريب الأسفلت. لكن المواد الخام عالية الجودة فقط، ونقص المعدات والتكنولوجيا وعوامل الإدارة والتكنولوجيا الخاصة ذات الصلة، غير قادرة أيضًا على إنتاج قطب الجرافيت UHP عالي الجودة.

تركز هذه المقالة على خصائص فحم الكوك عالي الجودة لتوضيح بعض وجهات النظر الشخصية، لمصنعي فحم الكوك الإبري، ومصنعي الأقطاب الكهربائية، ومعاهد البحث العلمي للمناقشة.

على الرغم من أن الإنتاج الصناعي لفحم الكوك في الصين متأخر عن إنتاج الشركات الأجنبية، إلا أنه تطور بسرعة في السنوات الأخيرة وبدأ في التبلور. من حيث إجمالي حجم الإنتاج، يمكنها بشكل أساسي تلبية الطلب على فحم الكوك لأقطاب الجرافيت UHP وHP التي تنتجها شركات الكربون المحلية. ومع ذلك، لا تزال هناك فجوة معينة في جودة فحم الكوك مقارنة بالشركات الأجنبية. يؤثر تقلب أداء الدُفعة على الطلب على فحم الكوك الإبري عالي الجودة في إنتاج إلكترود الجرافيت UHP وHP كبير الحجم، خاصة أنه لا يوجد فحم الكوك ذو الإبرة المفصلية عالي الجودة الذي يمكنه تلبية إنتاج مفصل إلكترود الجرافيت.

شركات الكربون الأجنبية التي تنتج مواصفات كبيرة UHP، غالبًا ما يكون قطب الجرافيت HP هو الخيار الأول لفحم الكوك ذو الإبرة البترولية عالية الجودة باعتباره فحم الكوك كمادة خام رئيسية، وتستخدم شركات الكربون اليابانية أيضًا بعض فحم الكوك من سلسلة الفحم كمواد خام، ولكن فقط لما يلي φ مواصفات 600 ملم لإنتاج قطب الجرافيت. في الوقت الحاضر، فحم الكوك الإبرة في الصين هو أساسا فحم الكوك إبرة سلسلة الفحم. يعتمد إنتاج قطب الجرافيت UHP عالي الجودة على نطاق واسع من قبل شركات الكربون في كثير من الأحيان على فحم الكوك الإبري من سلسلة البترول المستوردة، وخاصة إنتاج وصلات عالية الجودة مع فحم الكوك الإبري من سلسلة زيت سويشيما اليابانية المستوردة وفحم الكوك الإبري من سلسلة زيت HSP البريطانية كمواد خام.

في الوقت الحاضر، عادةً ما تتم مقارنة فحم الكوك الذي تنتجه العديد من المؤسسات بمؤشرات الأداء التجاري لفحم الكوك الإبري الأجنبي من خلال مؤشرات الأداء التقليدية، مثل محتوى الرماد والكثافة الحقيقية ومحتوى الكبريت ومحتوى النيتروجين وتوزيع حجم الجسيمات ومعامل التمدد الحراري وما إلى ذلك. على. ومع ذلك، لا يزال هناك نقص في درجات مختلفة من تصنيف فحم الكوك مقارنة بالدول الأجنبية. لذلك، فإن إنتاج فحم الكوك الإبري بالعامية أيضًا من أجل "السلع الموحدة"، لا يمكن أن يعكس درجة فحم الكوك الإبري عالي الجودة.

بالإضافة إلى مقارنة الأداء التقليدي، ينبغي لشركات الكربون أيضًا الاهتمام بتوصيف فحم الكوك الإبري، مثل تصنيف معامل التمدد الحراري (CTE)، وقوة الجسيمات، ودرجة تباين الخواص، وبيانات التمدد في الحالة غير المثبطة والحالة المثبطة، و نطاق درجة الحرارة بين التوسع والانكماش. نظرًا لأن هذه الخواص الحرارية لفحم الكوك الإبري مهمة جدًا للتحكم في عملية الجرافيت في عملية إنتاج قطب الجرافيت، بالطبع، لا يتم استبعاد تأثير الخواص الحرارية لفحم الكوك الإسفلتي المتكون بعد تحميص المادة الرابطة وعامل تشريب الأسفلت.

1. مقارنة تباين فحم الكوك الإبرة

(أ) العينة: جسم قطب كهربائي UHP φ 500 مم لمصنع كربون محلي؛

فحم الكوك إبرة المواد الخام: درجة LPC-U الكيميائية اليابانية الجديدة، النسبة: 100% درجة LPC-U؛ التحليل: مصنع SGL Griesheim؛ وتظهر مؤشرات الأداء في الجدول 1.

(ب) العينة: جسم قطب كهربائي φ 450 مم HP لمصنع كربون محلي؛ فحم الكوك إبرة المواد الخام: فحم الكوك إبرة النفط المصنع المحلي، النسبة: 100%؛ التحليل: مصنع شاندونغ بازان للكربون؛ وتظهر مؤشرات الأداء في الجدول 2.

كما يتبين من مقارنة الجدول 1 والجدول 2، فإن درجة lPC-U من فحم الكوك الإبري لمقاييس الفحم الكيميائي اليومية الجديدة لها تباين كبير في الخواص الحرارية، حيث يمكن أن يصل تباين CTE إلى 3.61 ~ 4.55، و تباين المقاومة كبير أيضًا، حيث يصل إلى 2.06~2.25. بالإضافة إلى ذلك، فإن قوة الانثناء لفحم الكوك البترولي المحلي أفضل من قوة فحم الكوك الإبري الكيميائي اليومي الجديد من فئة LPC-U. قيمة تباين الخواص أقل بكثير من قيمة فحم الكوك إبرة قياس الفحم الكيميائي اليومي الجديد LPC-U.

تحليل أداء درجة إنتاج قطب الجرافيت عالي الطاقة متباين الخواص هو تقدير جودة المواد الخام لفحم الكوك أو ليست طريقة تحليل مهمة، حجم درجة تباين الخواص، بالطبع، له أيضًا تأثير معين على عملية إنتاج القطب، ودرجة تباين الكهرباء أداء الصدمة الحرارية للغاية من درجة تباين متوسط ​​قوة القطب الصغير جيد.

في الوقت الحاضر، إنتاج فحم الكوك بإبرة الفحم في الصين أكبر بكثير من إنتاج فحم الكوك بإبرة البترول. نظرًا لارتفاع تكلفة المواد الخام وأسعار شركات الكربون، فمن الصعب استخدام فحم الكوك الإبري المحلي بنسبة 100% في إنتاج القطب الكهربائي UHP، مع إضافة نسبة معينة من فحم الكوك المكلس ومسحوق الجرافيت لإنتاج القطب الكهربائي. لذلك، من الصعب تقييم تباين فحم الكوك الإبري المحلي.

2. الخواص الخطية والحجمية لفحم الكوك

ينعكس أداء التغيير الخطي والحجمي لفحم الكوك الإبرة بشكل أساسي في عملية الجرافيت التي ينتجها القطب الكهربائي. مع تغير درجة الحرارة، سيخضع فحم الكوك الإبرة للتمدد والانكماش الخطي والحجمي أثناء عملية تسخين عملية الجرافيت، مما يؤثر بشكل مباشر على التغيير الخطي والحجمي للقضيب المحمص الكهربائي في عملية الجرافيت. هذا ليس هو نفسه بالنسبة لاستخدام خصائص مختلفة لفحم الكوك الخام، حيث تتغير درجات مختلفة من فحم الكوك. علاوة على ذلك، فإن نطاق درجة الحرارة للتغيرات الخطية والحجمية لدرجات مختلفة من فحم الكوك وفحم الكوك المكلس يختلف أيضًا. فقط من خلال إتقان هذه الخاصية التي يتميز بها فحم الكوك الخام، يمكننا التحكم بشكل أفضل في إنتاج التسلسل الكيميائي للجرافيت وتحسينه. وهذا واضح بشكل خاص في عملية الجرافيت المتسلسلة.

يوضح الجدول 3 التغيرات الخطية والحجمية ونطاقات درجات الحرارة لثلاثة أنواع من فحم الكوك البترولي الذي تنتجه شركة Conocophillips في المملكة المتحدة. يحدث التمدد الخطي أولاً عندما يبدأ تسخين فحم الكوك، ولكن درجة الحرارة في بداية الانكماش الخطي عادة ما تكون متخلفة عن درجة حرارة التكليس القصوى. من 1525 درجة مئوية إلى 1725 درجة مئوية، يبدأ التمدد الخطي، ويكون نطاق درجة الحرارة للانكماش الخطي بأكمله ضيقًا، فقط 200 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة انكماش الخط الكامل لفحم الكوك البترولي المتأخر العادي أكبر بكثير من فحم الكوك الإبري، ويقع فحم الكوك بإبرة الفحم بين الاثنين، وهو أكبر قليلاً من فحم الكوك بإبرة الزيت. تظهر نتائج الاختبار التي أجراها معهد أوساكا لاختبار التكنولوجيا الصناعية في اليابان أنه كلما كان الأداء الحراري لفحم الكوك أسوأ، زاد نطاق درجة حرارة انكماش الخط، ونطاق درجة حرارة انكماش الخط يصل إلى 500 ~ 600 درجة مئوية، وكانت بداية درجة حرارة انكماش الخط منخفضة ، عند 1150 ~ 1200 درجة مئوية بدأ يحدث انكماش الخط، وهو أيضًا من خصائص فحم الكوك البترولي المتأخر العادي.

كلما كانت الخصائص الحرارية أفضل وتباين فحم الكوك أكبر، كان نطاق درجة حرارة الانكماش الخطي أضيق. بعض فحم الكوك إبرة الزيت عالية الجودة فقط 100 ~ 150 درجة مئوية نطاق درجة حرارة الانكماش الخطي. من المفيد جدًا لشركات الكربون أن تقوم بتوجيه إنتاج عملية الجرافيت بعد فهم خصائص التمدد الخطي والانكماش وإعادة التوسيع لمختلف المواد الخام، والتي يمكن أن تتجنب بعض منتجات النفايات عالية الجودة غير الضرورية الناتجة عن استخدام الوضع التجريبي التقليدي.

3 الاستنتاج

إتقان الخصائص المختلفة للمواد الخام، واختيار مطابقة المعدات المعقولة، والمزيج الجيد من التكنولوجيا، وإدارة المؤسسة أكثر علمية ومعقولة، ويمكن القول أن هذه السلسلة من نظام العملية برمتها يتم التحكم فيها بإحكام ومستقر، أن لديها أساس إنتاج عالي الجودة جودة عالية جدًا، قطب جرافيت عالي الطاقة.