1. СИРОВИНА
Кока-кола (приблизно 75-80% вмісту)
Нафтовий кокс
Нафтовий кокс є найважливішою сировиною, і він утворюється в широкому діапазоні структур, від високоанізотропного голчастого коксу до майже ізотропного рідкого коксу. Високоанізотропний голчастий кокс, завдяки своїй структурі, є незамінним для виробництва високопродуктивних електродів, що використовуються в електродугових печах, де потрібна дуже висока ступінь електричної, механічної та теплової несучої здатності. Нафтовий кокс майже виключно виробляється за допомогою процесу уповільненого коксування, який являє собою м'яку повільну процедуру карбонізації залишків перегонки сирої нафти.
Голчастий кокс – це загальновживаний термін для позначення особливого типу коксу з надзвичайно високою графітизацією, що є результатом сильної переважно паралельної орієнтації його турбостратної шаруватої структури та особливої фізичної форми зерен.
Зв'язуючі речовини (приблизно 20-25%)
Кам'яновугільний пек
Зв'язувальні речовини використовуються для агломерації твердих частинок одна з одною. Їхня висока змочувальна здатність таким чином перетворює суміш у пластичний стан для подальшого формування або екструзії.
Кам'яновугільний пек – це органічна сполука, що має виразну ароматичну структуру. Завдяки високій частці заміщених та конденсованих бензольних кілець, він вже має чітко сформовану гексагональну решітку графіту, що сприяє утворенню впорядкованих графітових доменів під час графітизації. Пек виявляється найвигіднішим сполучним матеріалом. Це залишок дистиляції кам'яновугільного дьогтю.
2. ЗМІШУВАННЯ ТА ЕКСТРУЗІЯ
Подрібнений кокс змішується з кам'яновугільним пеком та деякими добавками для утворення однорідної пасти. Її подають в екструзійний циліндр. На першому етапі повітря необхідно видалити шляхом попереднього пресування. Потім йде власне етап екструзії, під час якого суміш екструдується для формування електрода потрібного діаметра та довжини. Для забезпечення змішування та, особливо, процесу екструзії (див. малюнок праворуч), суміш має бути в'язкою. Цього досягають, витримуючи її при підвищеній температурі приблизно 120°C (залежно від пеку) протягом усього процесу виробництва зеленого коксу. Ця базова циліндрична форма відома як «зелений електрод».
3. ВИПІКАННЯ
Використовуються два типи печей для випікання:
Тут екструдовані стрижні поміщають у циліндричні контейнери з нержавіючої сталі (самгери). Щоб уникнути деформації електродів під час процесу нагрівання, самгери також заповнюють захисним шаром піску. Самгери завантажують на платформи залізничних вагонів (днища вагонів) та закочують у печі, що працюють на природному газі.
Кільцева піч
Тут електроди розміщуються в кам'яній прихованій порожнині внизу виробничого цеху. Ця порожнина є частиною кільцевої системи з більш ніж 10 камер. Камери з'єднані між собою системою циркуляції гарячого повітря для економії енергії. Порожнечі між електродами також заповнені піском, щоб уникнути деформації. Під час процесу випікання, де пек карбонізується, температуру необхідно ретельно контролювати, оскільки за температур до 800°C швидке газоутворення може спричинити розтріскування електрода.
У цій фазі електроди мають щільність близько 1,55 – 1,60 кг/дм3.
4. ПРОСОЧЕННЯ
Випечені електроди просочуються спеціальним пеком (рідким пеком за температури 200°C), щоб надати їм вищої щільності, механічної міцності та електропровідності, необхідних для витримування суворих умов експлуатації всередині печей.
5. ПОВТОРНЕ ВИПІКАННЯ
Другий цикл випікання, або «повторний випікання», необхідний для карбонізації просочення пеком та видалення будь-яких залишків летких речовин. Температура повторного випікання досягає майже 750°C. На цьому етапі електроди можуть досягти щільності близько 1,67–1,74 кг/дм3.
6. ГРАФІТИЗАЦІЯ
Піч Ачесона
Заключним етапом у виробництві графіту є перетворення випаленого вуглецю на графіт, що називається графітизацією. Під час процесу графітизації більш-менш упорядкований вуглець (турбостратичний вуглець) перетворюється на тривимірно впорядковану структуру графіту.
Електроди упаковуються в електричні печі, оточені частинками вуглецю, утворюючи тверду масу. Через піч пропускається електричний струм, підвищуючи температуру приблизно до 3000°C. Цей процес зазвичай здійснюється за допомогою печі Ачесона або поздовжньої печі (ПЗП).
У печі Ачесона електроди графітизуються за допомогою періодичного процесу, тоді як у печі LWG графітизується вся колона одночасно.
7. МЕХАНІЧНА ОБРОБКА
Графітові електроди (після охолодження) обробляються до точних розмірів та допусків. Цей етап може також включати обробку та встановлення торців (гнізд) електродів за допомогою системи з'єднання з різьбовим графітовим штифтом (ніпелем).
Час публікації: 08 квітня 2021 р.