Materie prime e processo di fabbricazione degli elettrodi di grafite

Le materie prime per la produzione di elettrodi di grafite sono coke di petrolio, coke aghiforme e catrame di carbone
Il coke di petrolio è un prodotto solido combustibile ottenuto dalla coking di residui di petrolio e asfalto di petrolio. È nero e poroso, con carbonio come elemento principale e un contenuto di ceneri molto basso, generalmente inferiore a 0,5%. Il coke di petrolio appartiene alla categoria del carbonio facilmente grafitizzabile. Il coke di petrolio è ampiamente utilizzato nelle industrie chimiche e metallurgiche ed è la principale materia prima per la produzione di prodotti di grafite artificiale e prodotti di carbonio per alluminio elettrolitico.
Il coke di petrolio può essere suddiviso in coke grezzo e coke calcinato in base alla temperatura del trattamento termico. Il primo è coke di petrolio ottenuto tramite coking ritardato, contiene una grande quantità di materia volatile e ha una bassa resistenza meccanica. Il coke calcinato si ottiene tramite calcinazione del coke grezzo. La maggior parte delle raffinerie in Cina produce solo coke grezzo e le operazioni di calcinazione vengono eseguite principalmente in impianti di carbone.
Il coke di petrolio può essere suddiviso in tre tipi in base al contenuto di zolfo: coke ad alto tenore di zolfo (contenuto di zolfo superiore all'1,5%), coke a medio tenore di zolfo (contenuto di zolfo 0.5%-1.5%) e coke a basso tenore di zolfo (contenuto di zolfo inferiore al 0.5%). Gli elettrodi di grafite e altri prodotti di grafite artificiale sono generalmente prodotti utilizzando coke a basso tenore di zolfo. Il coke aghiforme è un coke di alta qualità con evidente consistenza fibrosa, coefficiente di dilatazione termica estremamente basso e facile grafitizzazione. Quando il blocco di coke si rompe, può essere suddiviso in particelle di strisce lunghe e sottili (il rapporto di aspetto è generalmente superiore a 1,75) in base alla consistenza. La struttura fibrosa anisotropica può essere osservata al microscopio polarizzatore, quindi è chiamato coke aghiforme. L'anisotropia delle proprietà fisiche e meccaniche del coke aghiforme è molto evidente. Ha una buona conduttività elettrica e termica parallela all'asse lungo della particella e ha un basso coefficiente di dilatazione termica. Durante lo stampaggio per estrusione, l'asse lungo della maggior parte delle particelle è disposto nella direzione di estrusione. Pertanto, il coke aghiforme è la materia prima chiave per la produzione di elettrodi di grafite ad alta o altissima potenza. Gli elettrodi di grafite prodotti hanno bassa resistività, piccolo coefficiente di dilatazione termica e buona resistenza agli shock termici. Il coke aghiforme è diviso in coke aghiforme a base di petrolio prodotto con residui di petrolio come materia prima e coke aghiforme a base di carbone prodotto con catrame di carbone raffinato come materia prima. Il catrame di carbone è uno dei principali prodotti della lavorazione profonda del catrame di carbone. È una miscela di vari idrocarburi. È un semisolido o solido nero ad alta viscosità a temperatura ambiente. Non ha un punto di fusione fisso. Si ammorbidisce e poi si scioglie dopo il riscaldamento. La densità è 1.25-1.35g/cm3. In base al punto di rammollimento, è diviso in tre tipi: asfalto a bassa temperatura, a media temperatura e ad alta temperatura. La resa dell'asfalto a media temperatura è del 54-56% di catrame di carbone. La composizione del catrame di carbone è estremamente complessa, il che è correlato alle proprietà del catrame di carbone e al contenuto di eteroatomi, ed è anche influenzato dal sistema di processo di coking e dalle condizioni di lavorazione del catrame di carbone. Esistono molti indicatori per caratterizzare le proprietà del catrame di carbone, come il punto di rammollimento dell'asfalto, la materia insolubile in toluene (TI), la materia insolubile in chinolina (QI), il valore di coking e le proprietà reologiche del catrame di carbone. Il catrame di carbone è utilizzato come legante e impregnante nell'industria del carbonio e le sue prestazioni hanno una grande influenza sul processo di produzione e sulla qualità del prodotto dei prodotti di carbonio. L'asfalto legante utilizza generalmente asfalto a media temperatura o modificato a media temperatura con punto di rammollimento moderato, alto valore di coking e alta resina. L'impregnante dovrebbe utilizzare asfalto a media temperatura con basso punto di rammollimento, basso QI e buone proprietà reologiche.