Grondstoffen en productieproces van grafietelektroden

De grondstoffen voor de productie van grafietelektroden zijn petroleumcokes, naaldcokes en steenkoolteer
Petroleumcokes is een brandbaar vast product dat wordt verkregen door petroleumresidu en petroleumasfalt te cokesen. Het is zwart en poreus, met koolstof als hoofdelement en een zeer laag asgehalte, over het algemeen onder 0.5%. Petroleumcokes behoort tot de categorie van gemakkelijk gegrafitiseerde koolstof. Petroleumcokes wordt veel gebruikt in de chemische en metallurgische industrie en is de belangrijkste grondstof voor de productie van kunstmatige grafietproducten en koolstofproducten voor elektrolytisch aluminium.
Petroleumcokes kan worden onderverdeeld in ruwe cokes en gecalcineerde cokes volgens de warmtebehandelingstemperatuur. De eerste is petroleumcokes verkregen door vertraagde cokesvorming, bevat een grote hoeveelheid vluchtige stoffen en heeft een lage mechanische sterkte. Gecalcineerde cokes wordt verkregen door ruwe cokes te calcineren. De meeste raffinaderijen in China produceren alleen ruwe cokes en calcinatiebewerkingen worden meestal uitgevoerd in koolstoffabrieken.
Petroleumcokes kan worden onderverdeeld in drie typen op basis van het zwavelgehalte: cokes met een hoog zwavelgehalte (zwavelgehalte boven 1,5%), cokes met een gemiddeld zwavelgehalte (zwavelgehalte 0.5%-1.5%) en cokes met een laag zwavelgehalte (zwavelgehalte onder 0.5%). Grafietelektroden en andere kunstmatige grafietproducten worden over het algemeen geproduceerd met cokes met een laag zwavelgehalte. Naaldcokes is een cokes van hoge kwaliteit met een duidelijke vezelachtige textuur, een extreem lage thermische uitzettingscoëfficiënt en een gemakkelijke grafitisering. Wanneer het cokesblok breekt, kan het worden gesplitst in lange en dunne stripdeeltjes (de aspectverhouding is over het algemeen hoger dan 1,75) op basis van de textuur. De anisotrope vezelachtige structuur kan worden waargenomen onder een polarisatiemicroscoop, daarom wordt het naaldcokes genoemd. De anisotropie van de fysieke en mechanische eigenschappen van naaldcokes is zeer duidelijk. Het heeft een goede elektrische en thermische geleidbaarheid parallel aan de lange as van het deeltje en heeft een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Tijdens extrusievormen is de lange as van de meeste deeltjes in de extrusierichting gerangschikt. Daarom is naaldcokes de belangrijkste grondstof voor de productie van grafietelektroden met hoog vermogen of ultrahoog vermogen. De geproduceerde grafietelektroden hebben een lage weerstand, een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt en een goede thermische schokbestendigheid. Naaldcokes wordt onderverdeeld in op olie gebaseerde naaldcokes die worden geproduceerd met aardolieresten als grondstof en op steenkool gebaseerde naaldcokes die worden geproduceerd met geraffineerde steenkoolteer als grondstof. Steenkoolteer is een van de belangrijkste producten van diepe verwerking van steenkoolteer. Het is een mengsel van verschillende koolwaterstoffen. Het is een zwarte, hoogviskeuze halfvaste of vaste stof bij kamertemperatuur. Het heeft geen vast smeltpunt. Het wordt zacht en smelt vervolgens na verhitting. De dichtheid is 1,35 g/cm3. Volgens het verwekingspunt wordt het onderverdeeld in drie typen: asfalt met lage temperatuur, gemiddelde temperatuur en hoge temperatuur. De opbrengst van asfalt met gemiddelde temperatuur is 54-56% van steenkoolteer. De samenstelling van steenkoolteer is extreem complex, wat verband houdt met de eigenschappen van steenkoolteer en het gehalte aan heteroatomen, en wordt ook beïnvloed door het cokes-processysteem en de verwerkingsomstandigheden van steenkoolteer. Er zijn veel indicatoren om de eigenschappen van steenkoolteer te karakteriseren, zoals het verwekingspunt van asfalt, tolueen-onoplosbare materie (TI), chinoline-onoplosbare materie (QI), cokeswaarde en reologische eigenschappen van steenkoolteer. Steenkoolteer wordt gebruikt als bindmiddel en impregneermiddel in de koolstofindustrie, en de prestaties ervan hebben een grote invloed op het productieproces en de productkwaliteit van koolstofproducten. Bindmiddelasfalt gebruikt over het algemeen asfalt met gemiddelde temperatuur of gemodificeerd asfalt met gemiddelde temperatuur met een matig verwekingspunt, een hoge cokeswaarde en een hoge hars. Het impregneermiddel moet asfalt met gemiddelde temperatuur gebruiken met een laag verwekingspunt, een lage QI en goede reologische eigenschappen.