Råmaterialer og fremstillingsproces af grafitelektroder

Råmaterialerne til fremstilling af grafitelektroder er petroleumskoks, nålekoks og stenkulstjære
Petroleumskoks er et brændbart fast produkt opnået ved forkoksning af olierester og petroleumsasfalt. Den er sort og porøs med kulstof som hovedelementet og meget lavt askeindhold, generelt under 0,5 %. Petroleumskoks hører til kategorien let grafitiseret kulstof. Petroleumskoks er meget udbredt i kemiske og metallurgiske industrier og er det vigtigste råmateriale til fremstilling af kunstige grafitprodukter og kulstofprodukter til elektrolytisk aluminium.
Petroleumskoks kan opdeles i råkoks og brændt koks i henhold til varmebehandlingstemperaturen. Førstnævnte er petroleumskoks opnået ved forsinket koksning, indeholder en stor mængde flygtigt stof og har lav mekanisk styrke. Kalcineret koks opnås ved kalcinering af rå koks. De fleste raffinaderier i Kina producerer kun rå koks, og calcineringsoperationer udføres for det meste i kulstofanlæg.
Petroleumskoks kan opdeles i tre typer efter svovlindholdet: koks med højt svovlindhold (svovlindhold over 1,5 %), koks med middelsvovl (svovlindhold 0,5 %-1,5 %) , og koks med lavt svovlindhold (svovlindhold under 0,5%). Grafitelektroder og andre kunstige grafitprodukter fremstilles generelt ved brug af koks med lavt svovlindhold. Nålekoks er en højkvalitetskoks med tydelig fibrøs tekstur, ekstrem lav termisk udvidelseskoefficient og nem grafitisering. Når koksblokken går i stykker, kan den opdeles i lange og tynde strimmelpartikler (sideforholdet er generelt over 1,75) i henhold til teksturen. Den anisotrope fibrøse struktur kan observeres under et polariserende mikroskop, så det kaldes nålekoks. Anisotropien af ​​de fysiske og mekaniske egenskaber af nålekoks er meget indlysende. Den har god elektrisk og termisk ledningsevne parallelt med partiklernes lange akse og har en lav termisk udvidelseskoefficient. Under ekstruderingsstøbning er langaksen for de fleste partikler arrangeret i ekstruderingsretningen. Derfor er nålekoks det vigtigste råmateriale til fremstilling af høj- eller ultra-høj-effekt grafitelektroder. De fremstillede grafitelektroder har lav resistivitet, lille termisk udvidelseskoefficient og god termisk stødmodstand. Nålekoks opdeles i oliebaseret nålekoks fremstillet med petroleumsrester som råvare og kulbaseret nålekoks fremstillet med raffineret stenkulstjære som råvare. Stenkulstjære er et af hovedprodukterne ved dyb behandling af stenkulstjære. Det er en blanding af forskellige kulbrinter. Det er et sort, højviskositet halvfast eller fast stof ved stuetemperatur. Det har ikke noget fast smeltepunkt. Det blødgøres og smelter derefter efter opvarmning. Densiteten er 1.25-1,35g/cm3. Ifølge blødgøringspunktet er den opdelt i tre typer: lavtemperatur-, middeltemperatur- og højtemperaturasfalt. Udbyttet af middeltemperatur asfalt er 54-56 % stenkulstjære. Sammensætningen af ​​stenkulstjære er ekstremt kompleks, hvilket er relateret til stenkulstjærens egenskaber og indholdet af heteroatomer, og er også påvirket af koksprocessystemet og kultjæreforarbejdningsbetingelser. Der er mange indikatorer til at karakterisere egenskaberne af stenkulstjære, såsom asfalt blødgøringspunkt, toluen uopløseligt stof (TI), quinolin uopløseligt stof (QI), koksværdi og rheologiske egenskaber af stenkulstjære. Stenkulstjære bruges som bindemiddel og imprægneringsmiddel i kulstofindustrien, og dens ydeevne har stor indflydelse på kulstofprodukters produktionsproces og produktkvalitet. Bindeasfalt anvender generelt middeltemperatur eller middeltemperatur modificeret asfalt med moderat blødgøringspunkt, høj koksværdi og høj harpiks. Imprægneringsmidlet bør anvende middeltemperatur asfalt med lavt blødgøringspunkt, lav QI og gode rheologiske egenskaber.