ما هي أقطاب الجرافيت وكوك الإبرة؟

تعتبر أقطاب الجرافيت عنصر التسخين الرئيسي المستخدم في فرن القوس الكهربائي، وهي عملية تصنيع الصلب حيث يتم صهر الخردة من السيارات أو الأجهزة القديمة لإنتاج فولاذ جديد.

أفران القوس الكهربائي أقل تكلفةً من أفران الصهر التقليدية، التي تُنتج الفولاذ من خام الحديد وتُشغّل بفحم الكوك. لكن تكلفة صناعة الفولاذ أعلى لأنها تستخدم خردة الفولاذ وتُشغّل بالكهرباء.

تُشكّل الأقطاب الكهربائية جزءًا من غطاء الفرن، وتُجمّع في أعمدة. ثم يمرّ التيار الكهربائي عبر الأقطاب الكهربائية، مُشكّلًا قوسًا من الحرارة الشديدة يُذيب خردة الفولاذ. تتفاوت أحجام الأقطاب الكهربائية بشكل كبير، ولكن قد يصل قطرها إلى 0.75 متر (قدمين ونصف) وطولها إلى 2.8 متر (9 أقدام). يزن أكبرها أكثر من طنين متريين.

يتطلب الأمر ما يصل إلى 3 كجم (6.6 رطل) من أقطاب الجرافيت لإنتاج طن واحد من الفولاذ.

سيصل طرف القطب إلى درجة حرارة 3000 درجة مئوية، أي نصف درجة حرارة سطح الشمس. تُصنع الأقطاب الكهربائية من الجرافيت لأن الجرافيت وحده قادر على تحمل هذه الحرارة الشديدة.

يُقلب الفرن بعد ذلك على جانبه لصب الفولاذ المنصهر في دلاء ضخمة تُسمى مغارف. تحمل هذه المغارف الفولاذ المنصهر إلى عجلة مصنع الفولاذ، حيث تُصنع منتجات جديدة من الخردة المُعاد تدويرها.

تكفي الكهرباء اللازمة لهذه العملية لتشغيل مدينة يبلغ عدد سكانها 100 ألف نسمة. تستغرق كل عملية صهر في فرن قوس كهربائي حديث حوالي 90 دقيقة، وتُنتج 150 طنًا من الفولاذ، أي ما يكفي لحوالي 125 سيارة.

فحم الإبرة هو المادة الخام الرئيسية المستخدمة في الأقطاب الكهربائية التي يقول المنتجون إن تصنيعها قد يستغرق ما يصل إلى ستة أشهر مع عمليات تشمل الخبز وإعادة الخبز لتحويل فحم الكوك إلى جرافيت.

هناك فحم الكوك الإبري المُستخرج من البترول وفحم الكوك الإبري المُستخرج من الفحم، ويمكن استخدام أي منهما لإنتاج أقطاب الجرافيت. يُعد "فحم الكوك البترولي" منتجًا ثانويًا لعملية تكرير النفط، بينما يُصنع فحم الكوك الإبري المُستخرج من الفحم من قطران الفحم الذي يظهر أثناء إنتاجه.

فيما يلي قائمة بأكبر منتجي أقطاب الجرافيت في العالم مرتبة حسب القدرة الإنتاجية في عام 2016:

اسم الشركة المقر الرئيسي السعة الأسهم

(,000 طن) حتى الآن %

جرافتيك الولايات المتحدة 191 خاص

دولي

فانغدا كاربون تشاينا 165 +264

*SGL Carbon ألمانيا 150 +64

*شوا دينكو اليابان 139 +98

ك ك

جرافيت الهند الهند 98 +416

المحدودة

HEG الهند 80 +562

توكاي كاربون اليابان 64 +137

شركة ذات مسؤولية محدودة

نيبون كاربون اليابان 30 +84

شركة ذات مسؤولية محدودة

SEC Carbon Japan 30 +98

*أعلنت شركة SGL Carbon في أكتوبر 2016 أنها ستبيع أعمالها في مجال أقطاب الجرافيت إلى شركة Showa Denko.

المصادر: GrafTech International، UK Steel، Tokai Carbon Co Ltd