اختيار المواد الخام لإنتاج منتجات مختلفة من أقطاب الكربون والجرافيت

تختلف متطلبات الاستخدام ومؤشرات الجودة باختلاف أنواع منتجات أقطاب الكربون والجرافيت، وذلك تبعًا لاستخداماتها المختلفة. عند تحديد نوع المواد الخام المناسبة لمنتج معين، ينبغي أولًا دراسة كيفية تلبية هذه المتطلبات ومؤشرات الجودة.
(1) اختيار المواد الخام لأقطاب الجرافيت الموصلة المستخدمة في العمليات الكهروكيميائية المعدنية مثل صناعة الصلب في فرن القوس الكهربائي.
يجب أن يتمتع قطب الجرافيت الموصل المستخدم في العمليات الكهروكيميائية المعدنية مثل صناعة الصلب في فرن القوس الكهربائي بموصلية جيدة، وقوة ميكانيكية مناسبة، ومقاومة جيدة للتبريد والتسخين في درجات حرارة عالية، ومقاومة للتآكل، ومحتوى منخفض من الشوائب.
① تُصنع أقطاب الجرافيت عالية الجودة من فحم الكوك البترولي، وفحم الكوك القطراني، ومواد خام أخرى منخفضة الرماد. ومع ذلك، يتطلب إنتاج قطب الجرافيت معدات أكثر، وعملية تصنيع طويلة، وتقنية معقدة، ويبلغ استهلاك الطاقة لطن واحد من قطب الجرافيت 6000 إلى 7000 كيلوواط ساعة.
٢- يُستخدم فحم الأنثراسيت عالي الجودة أو فحم الكوك المعدني كمادة خام لإنتاج قطب الكربون. لا يتطلب إنتاج قطب الكربون معدات تحويل إلى جرافيت، وتتشابه عمليات الإنتاج الأخرى مع إنتاج قطب الجرافيت. موصلية قطب الكربون أقل بكثير من موصلية قطب الجرافيت، بينما مقاومته أعلى بمرتين إلى ثلاث مرات. يختلف محتوى الرماد باختلاف جودة المواد الخام، ويبلغ حوالي ١٠٪. ولكن بعد تنظيف خاص، يمكن خفض محتوى الرماد في الأنثراسيت إلى أقل من ٥٪. ويمكن خفض محتوى الرماد في المنتج إلى حوالي ١٪ إذا تم تحويله إلى جرافيت. يُستخدم قطب الكربون في صهر الفولاذ الشائع في أفران القوس الكهربائي والسبائك الحديدية.
٣- تم إنتاج أقطاب كهربائية من الجرافيت الطبيعي باستخدام الجرافيت الطبيعي كمادة خام. لا يُستخدم الجرافيت الطبيعي إلا بعد انتقاء دقيق وتقليل محتواه من الرماد. تبلغ مقاومة قطب الجرافيت الطبيعي ضعف مقاومة قطب الجرافيت المُجرافن تقريبًا، إلا أن قوته الميكانيكية منخفضة نسبيًا، مما يجعله سهل الكسر أثناء الاستخدام. في المناطق الغنية بإنتاج الجرافيت الطبيعي، يُمكن إنتاج أقطاب كهربائية منه لتزويد أفران القوس الكهربائي الصغيرة بصهر الفولاذ الشائع. عند استخدام الجرافيت الطبيعي لإنتاج أقطاب موصلة، يسهل حل مشكلات المعدات والتقنيات اللازمة وإتقانها.
④ يُستخدم قطب الجرافيت لإنتاج قطب مُجدد (أو قطب مكسور مُجرافن) من خلال سحق وطحن مخلفات القطع أو النفايات. لا تتجاوز نسبة الرماد في المنتج 1%، وموصليته أقل من موصلية القطب المُجرافن. تبلغ مقاومته حوالي 1.5 ضعف مقاومة القطب المُجرافن، لكن فعاليته التطبيقية أفضل من قطب الجرافيت الطبيعي. على الرغم من سهولة إتقان التقنية والمعدات اللازمة لإنتاج القطب المُجدد، إلا أن مصادر المواد الخام اللازمة للجرافيت محدودة، لذا لا يُعد هذا الأسلوب اتجاهًا واعدًا للتطوير.