Grondstoffen: Welke grondstoffen worden gebruikt voor de koolstofproductie?
Bij de productie van koolstof kunnen de gebruikte grondstoffen doorgaans worden onderverdeeld in vaste koolstofgrondstoffen en bindmiddelen en impregneermiddelen.
Vaste koolstofgrondstoffen omvatten onder andere petroleumcokes, bitumineuze cokes, metallurgische cokes, antraciet, natuurlijk grafiet en grafietschroot.
Bindmiddelen en impregneermiddelen omvatten onder andere koolteer, koolteer, antraceenolie en synthetische hars.
Daarnaast worden bij de productie ook enkele hulpstoffen gebruikt, zoals kwartszand, metallurgische cokesdeeltjes en cokespoeder.
Sommige speciale koolstof- en grafietproducten (zoals koolstofvezel, actieve kool, pyrolytische koolstof en pyrolytisch grafiet, glaskoolstof) worden geproduceerd uit andere speciale materialen.
Calcinatie: Wat is calcinatie? Welke grondstoffen moeten gecalcineerd worden??
Het proces van warmtebehandeling wordt calcineren genoemd.
Calcinatie is het eerste warmtebehandelingsproces bij de productie van koolstof. Calcinatie veroorzaakt een reeks veranderingen in de structuur en de fysische en chemische eigenschappen van alle soorten koolstofhoudende grondstoffen.
De cokesvormingstemperatuur van bitumineuze cokes en metallurgische cokes is relatief hoog (boven 1000 °C), wat overeenkomt met de temperatuur van de calcineeroven in een koolstoffabriek. Hierdoor kan er geen verdere calcinatie optreden en hoeft het materiaal alleen nog maar gedroogd te worden met vocht.
Indien echter bitumineuze cokes en petroleumcokes vóór het calcineren samen worden gebruikt, dienen ze samen met de petroleumcokes naar de calcineeroven te worden gestuurd voor het calcineren.
Natuurlijk grafiet en roet hoeven niet te worden gecalcineerd.
Het extrusievormproces is hoofdzakelijk een proces waarbij de pasta plastisch wordt vervormd.
Het extrusieproces van de pasta vindt plaats in de materiaalkamer (of de pastacilinder) en de cirkelvormige spuitmond.
De hete pasta in de laadkamer wordt door de achterste hoofdplunjer voortgestuwd.
Het gas in de pasta wordt continu naar buiten geperst, de pasta wordt continu samengeperst en tegelijkertijd beweegt de pasta zich voorwaarts.
Wanneer de pasta zich in het cilindrische deel van de kamer beweegt, kan de pasta als een stabiele stroming worden beschouwd en is de korrellaag in principe parallel.
Wanneer de pasta het deel van de extrusiemondstuk met boogvervorming binnenkomt, ondervindt de pasta dicht bij de mondwand een grotere wrijvingsweerstand tijdens de voortbeweging. Het materiaal begint te buigen, waardoor de pasta binnenin een andere voortbewegingssnelheid krijgt. De pasta in het binnenste gedeelte beweegt voor, wat resulteert in een ongelijkmatige radiale dichtheid van het product, en dus in het extrusieblok.
Ten slotte komt de pasta in het lineaire vervormingsgedeelte terecht en wordt deze geëxtrudeerd.
Roosteren is een warmtebehandelingsproces waarbij gecomprimeerde grondstoffen met een bepaalde snelheid worden verhit in een oven waarin de lucht wordt afgesloten door een beschermend medium.
Tijdens het roosterproces, als gevolg van de verwijdering van vluchtige stoffen, de vorming van een cokesrooster in het asfalt, de ontbinding en polymerisatie van het asfalt en de vorming van een groot hexagonaal koolstofringvlaknetwerk, enz., neemt de soortelijke weerstand aanzienlijk af. De soortelijke weerstand van het ruwe product bedraagt ongeveer 10000 x 10⁻⁶ Ω·m, na het roosteren daalt deze tot 40-50 x 10⁻⁶ Ω·m, wat duidt op een goede geleiding.
Na het roosteren krimpt het product met ongeveer 1% in diameter, 2% in lengte en 2-3% in volume.
Na het roosteren van de grondstoffen ontleedt een deel van het steenkoolasfalt tot gas dat ontsnapt, terwijl het andere deel verkookt tot bitumineuze cokes.
Het volume van de geproduceerde bitumineuze cokes is veel kleiner dan dat van steenkoolbitumen. Hoewel het tijdens het roosterproces enigszins krimpt, ontstaan er in het product nog steeds veel onregelmatige en kleine poriën met verschillende poriegroottes.
De totale porositeit van gegrafiteerde producten bedraagt bijvoorbeeld doorgaans 25-32%, terwijl die van koolstofproducten doorgaans 16-25% is.
De aanwezigheid van een groot aantal poriën zal onvermijdelijk de fysische en chemische eigenschappen van de producten beïnvloeden.
Over het algemeen geldt dat gegrafiteerde producten een verhoogde porositeit, een verlaagde volumemassa, een verhoogde soortelijke weerstand en mechanische sterkte hebben. Bij een bepaalde temperatuur versnelt de oxidatie, maar de corrosiebestendigheid neemt af en ze zijn gemakkelijker doorlaatbaar voor gas en vloeistof.
Impregneren is een proces om de porositeit te verminderen, de dichtheid te verhogen, de druksterkte te vergroten, de soortelijke weerstand van het eindproduct te verlagen en de fysische en chemische eigenschappen van het product te veranderen.
De doelstellingen zijn:
(1) Verbeter de thermische en elektrische geleidbaarheid van het product.
(2) Om de hittebestendigheid en de chemische stabiliteit van het product te verbeteren.
(3) De smering en slijtvastheid van het product verbeteren.
(4) Onzuiverheden verwijderen en de productsterkte verbeteren.
De geperste koolstofproducten met een bepaalde afmeting en vorm vertonen verschillende graden van vervorming en botsingsschade tijdens het roosteren en grafitisatieproces. Tegelijkertijd hechten sommige vulstoffen zich aan het oppervlak van de geperste koolstofproducten.
Het product kan niet zonder mechanische bewerking worden gebruikt, dus het moet in een specifieke geometrische vorm worden gebracht en bewerkt.
(2) De noodzaak tot gebruik
Volgens de verwerkingsvereisten van de gebruiker.
Als de grafietelektrode van de elektrische oven voor staalproductie moet worden aangesloten, moeten aan beide uiteinden van het product schroefgaten worden aangebracht, waarna de twee elektroden met een speciale schroefverbinding aan elkaar moeten worden gekoppeld.
(3) Technologische vereisten
Sommige producten moeten, afhankelijk van de technologische behoeften van de gebruikers, in speciale vormen en specificaties worden verwerkt.
Een nog lagere oppervlakteruwheid is vereist.
Geplaatst op: 10 december 2020