Hiilimateriaalien tuotantoprosessi on tiukasti kontrolloitu järjestelmäsuunnittelu, grafiittielektrodin, erikoishiilimateriaalien, alumiinihiilen ja uusien huippuluokan hiilimateriaalien tuotanto on erottamaton osa raaka-aineiden, laitteiden, teknologian, neljän tuotantotekijän hallinnan ja niihin liittyvän patentoidun teknologian käyttöä.
Raaka-aineet ovat keskeisiä tekijöitä, jotka määräävät hiilimateriaalien perusominaisuudet, ja raaka-aineiden suorituskyky määrää valmistettujen hiilimateriaalien suorituskyvyn. UHP- ja HP-grafiittielektrodien valmistuksessa ensisijainen valinta on korkealaatuinen neulakoksi, mutta myös korkealaatuinen sideaineasfaltti ja kyllästysaineasfaltti. Mutta pelkästään korkealaatuiset raaka-aineet sekä laitteiden, teknologian, hallinnan ja niihin liittyvän patentoidun teknologian puute eivät pysty tuottamaan korkealaatuisia UHP- ja HP-grafiittielektrodeja.
Tämä artikkeli keskittyy korkealaatuisen neulakoksin ominaisuuksiin ja esittää joitakin henkilökohtaisia näkemyksiä neulakoksin valmistajille, elektrodivalmistajille ja tieteellisille tutkimuslaitoksille keskusteltavaksi.
Vaikka neulakoksin teollinen tuotanto Kiinassa on ulkomaisia yrityksiä myöhemmin alkanut, se on kehittynyt nopeasti viime vuosina ja alkanut muotoutua. Kokonaistuotantomäärällä mitattuna se pystyy periaatteessa vastaamaan kotimaisten hiiliyritysten tuottaman UHP- ja HP-grafiittielektrodien neulakoksin kysyntään. Neulakoksin laadussa on kuitenkin edelleen tietty ero ulkomaisiin yrityksiin verrattuna. Erätuotannon vaihtelut vaikuttavat korkealaatuisen neulakoksin kysyntään suurten UHP- ja HP-grafiittielektrodien tuotannossa, erityisesti siksi, ettei ole olemassa korkealaatuista liitosneulakoksia, joka pystyisi vastaamaan grafiittielektrodin liitosten tuotantovaatimuksiin.
Ulkomaiset hiiliyritykset, jotka tuottavat suuria eritelmiä UHP- ja HP-grafiittielektrodeista, ovat usein ensisijainen valinta korkealaatuisen öljyneulakoksin pääraaka-aineeksi. Japanilaiset hiiliyritykset käyttävät myös jonkin verran hiilisarjan neulakoksia raaka-aineena, mutta vain seuraavien φ 600 mm:n grafiittielektrodin tuotantomäärien mukaisesti. Tällä hetkellä Kiinassa neulakoksi on pääasiassa hiilisarjan neulakoksia. Hiiliyritysten korkealaatuisten, laajamittaisten UHP-grafiittielektrodien tuotanto perustuu usein maahantuotuun öljysarjan neulakoksiin, erityisesti korkealaatuisten liitosten tuotantoon, joissa raaka-aineina ovat maahantuotu japanilainen Suishima-öljysarjan neulakoksi ja brittiläinen HSP-öljysarjan neulakoksi.
Tällä hetkellä eri yritysten tuottamaa neulakoksia verrataan yleensä ulkomaisen neulakoksin kaupallisiin suorituskykyindekseihin tavanomaisten suorituskykyindekseiden, kuten tuhkapitoisuuden, todellisen tiheyden, rikkipitoisuuden, typpipitoisuuden, hiukkaskokojakauman ja lämpölaajenemiskertoimen, avulla. Neulakoksin luokittelussa on kuitenkin edelleen puutetta ulkomaisiin maihin verrattuna. Siksi neulakoksin tuotanto puhekielessä myös "yhtenäisiksi tavaroiksi" ei voi heijastaa korkealaatuisen premium-neulakoksin laatua.
Perinteisen suorituskykyvertailun lisäksi hiiliyritysten tulisi kiinnittää huomiota myös neulakoksin karakterisointiin, kuten lämpölaajenemiskertoimen (CTE) luokitteluun, hiukkaslujuuteen, anisotropia-asteeseen, laajenemistietoihin inhiboimattomassa ja inhiboidussa tilassa sekä laajenemisen ja supistumisen väliseen lämpötila-alueeseen. Koska neulakoksin nämä lämpöominaisuudet ovat erittäin tärkeitä grafiittistumisprosessin hallinnassa grafiittielektrodin tuotantoprosessissa, sideaineen ja kyllästysaineen asfaltin paahtamisen jälkeen muodostuneen asfalttikoksin lämpöominaisuuksien vaikutusta ei voida sulkea pois.
1. Neulakoksin anisotropian vertailu
(A) Näyte: φ 500 mm UHP-elektrodin runko kotimaisesta hiilitehtaasta;
Raaka-aine neulakoksi: japanilainen uusi kemiallinen LPC-U-laatu, suhde: 100 % LPC-U-laatua; Analyysi: SGL Griesheimin tehdas; Suorituskykyindikaattorit on esitetty taulukossa 1.
(B) Näyte: φ 450 mmHP:n elektrodirunko kotimaisesta hiilitehtaasta; Raaka-aineena käytetty neulakoksi: kotimaisen tehtaan öljyneulakoksi, suhde: 100 %; Analyysi: Shandong Bazanin hiilitehdas; Suorituskykyindikaattorit on esitetty taulukossa 2.
Kuten taulukoiden 1 ja 2 vertailusta voidaan nähdä, uuden päivittäisen kemiallisen kivihiilen mittauksen LPC-U-laadun neulakoksin lämpöominaisuuksien anisotropia on suuri, CTE:n anisotropia voi olla 3,61–4,55, ja resistiivisyyden anisotropia on myös suuri, 2,06–2,25. Lisäksi kotimaisen maaöljyneulakoksin taivutuslujuus on parempi kuin uuden päivittäisen kemiallisen LPC-U-laadun kivihiilen mittauksen neulakoksin. Anisotropian arvo on paljon pienempi kuin uuden päivittäisen kemiallisen LPC-U-laatuisen kivihiilen mittauksen neulakoksin.
Erittäin tehokkaan grafiittielektrodin tuotannon anisotrooppisen asteen suorituskykyanalyysi on neulakoksin raaka-aineen laadun arviointi tai ei tärkeä analyysimenetelmä. Anisotropian asteen suuruudella on luonnollisesti myös tietty vaikutus elektrodin tuotantoprosessiin. Sähkön anisotropian aste on erittäin hyvä lämpöshokin suorituskykyyn verrattuna pienen elektrodin keskimääräisen tehon anisotropian asteella.
Tällä hetkellä kivihiilen neulakoksin tuotanto Kiinassa on paljon suurempaa kuin maaöljyneulakoksin. Korkean raaka-ainekustannusten ja hiiliyritysten hinnan vuoksi on vaikeaa käyttää 100-prosenttisesti kotimaista neulakoksia UHP-elektrodin tuotannossa samalla, kun elektrodin valmistukseen lisätään tietty osuus kalkittua maaöljykoksia ja grafiittijauhetta. Siksi kotimaisen neulakoksin anisotropiaa on vaikea arvioida.
2. Neulakoksin lineaariset ja volumetriset ominaisuudet
Neulakoksin lineaarinen ja tilavuudeltaan vaihteleva suorituskyky heijastuu pääasiassa elektrodin tuottamassa grafiittiprosessissa. Lämpötilan muuttuessa neulakoksi laajenee ja supistuu lineaarisesti ja tilavuudeltaan grafiittiprosessin kuumennettaessa, mikä vaikuttaa suoraan elektrodin paahdetun aihion lineaariseen ja tilavuudeltaan muutokseen grafiittiprosessissa. Tämä ei päde samaan tapaan raakakoksin eri ominaisuuksien ja neulakoksin eri laatujen muutoksiin. Lisäksi neulakoksin ja kalsinoidun maaöljykoksin eri laatujen lineaaristen ja tilavuudeltaan erilaisten lämpötila-alueiden vaihtelut ovat erilaisia. Vain hallitsemalla tämän raakakoksin ominaisuuden voimme paremmin hallita ja optimoida grafiitin kemiallisen sekvenssin tuotantoa. Tämä näkyy erityisesti sarjagrafitointiprosessissa.
Taulukossa 3 on esitetty Conocophillipsin Isossa-Britanniassa tuottaman kolmen öljyneulakoksin lajikkeen lineaariset ja tilavuusmuutokset sekä lämpötila-alueet. Lineaarinen laajeneminen tapahtuu ensin, kun öljyneulakoksi alkaa lämmetä, mutta lineaarisen supistumisen alussa lämpötila on yleensä jäljessä maksimikalsinointilämpötilasta. Lineaarinen laajeneminen alkaa 1525 ℃:sta 1725 ℃:een, ja koko lineaarisen supistumisen lämpötila-alue on kapea, vain 200 ℃. Tavallisen viivästyneen öljykoksin koko lineaarisen supistumisen lämpötila-alue on paljon suurempi kuin neulakoksin, ja kivihiilenkoksin lämpötila-alue on näiden kahden välillä, hieman suurempi kuin öljyneulakoksin. Japanissa sijaitsevan Osakan teollisuusteknologian testauslaitoksen testitulokset osoittavat, että mitä huonompi koksin lämpöominaisuudet ovat, sitä suurempi on viivan kutistumisen lämpötila-alue, jopa 500–600 ℃, ja viivan kutistumisen alkulämpötila on alhainen, 1150–1200 ℃:ssa, mikä on myös tavallisen viivästyneen maaöljykoksin ominaisuus.
Mitä paremmat neulakoksin lämpöominaisuudet ja suurempi anisotropia, sitä kapeampi on lineaarisen supistumisen lämpötila-alue. Jotkut korkealaatuiset öljyneulakoksit voivat supistua vain 100–150 ℃:n lämpötila-alueella. Hiilialan yrityksille on erittäin hyödyllistä ohjata grafitointiprosessin tuotantoa ymmärrettyään eri raaka-aineiden koksin lineaarisen laajenemisen, supistumisen ja uudelleenlaajenemisen ominaisuudet, mikä voi välttää perinteisen kokemusperäisen menetelmän aiheuttamaa tarpeetonta laatujätettä.
3 johtopäätös
Hallitse raaka-aineiden eri ominaisuudet, valitse kohtuulliset laitteet, hyödynnä teknologiaa ja yrityksen johtaminen on tieteellisempää ja järkevämpää. Tämä sarja koko prosessijärjestelmää on tiukasti hallittu ja vakaa, ja voidaan sanoa, että sillä on perusta korkealaatuisen erittäin tehokkaan ja tehokkaan grafiittielektrodin tuotannolle.
Julkaisun aika: 30.12.2021