Сировине и процес производње графитних електрода

Сировине за производњу графитних електрода су нафтни кокс, игличасти кокс и катран угља
Нафтни кокс је запаљиви чврсти производ добијен коксовањем нафтног остатка и нафтног асфалта. Црн је и порозан, са угљеником као главним елементом и веома ниским садржајем пепела, углавном испод 0,5%. Нафтни кокс спада у категорију лако графитизираног угљеника. Нафтни кокс се широко користи у хемијској и металуршкој индустрији и главна је сировина за производњу производа од вештачког графита и угљеничних производа за електролитички алуминијум.
Нафтни кокс се може поделити на сирови кокс и калцинисани кокс према температури топлотне обраде. Први је нафтни кокс добијен одложеним коксом, садржи велику количину испарљивих материја и има ниску механичку чврстоћу. Калцинисани кокс се добија калцинацијом сировог кокса. Већина рафинерија у Кини производи само сирови кокс, а операције калцинације се углавном изводе у постројењима за производњу угљеника.
Нафтни кокс се може поделити у три типа према садржају сумпора: кокс са високим садржајем сумпора (садржај сумпора изнад 1,5%), средње сумпорни кокс (садржај сумпора 0.5%-1.5%) и кокс са ниским садржајем сумпора (садржај сумпора испод 0.5%). Графитне електроде и други производи од вештачког графита се углавном производе коришћењем кокса са ниским садржајем сумпора. Игличасти кокс је висококвалитетни кокс са очигледном влакнастом текстуром, изузетно ниским коефицијентом топлотног ширења и лаком графитизацијом. Када се коксни блок сломи, може се поделити на дуге и танке честице траке (однос ширине и висине је генерално изнад 1,75) у складу са текстуром. Анизотропна влакнаста структура се може посматрати под поларизационим микроскопом, па се назива игличасти кокс. Анизотропија физичких и механичких својстава игличастог кокса је веома очигледна. Има добру електричну и топлотну проводљивост паралелно са дугом осом честице и има низак коефицијент топлотног ширења. Током екструзионог обликовања, дуга оса већине честица је распоређена у правцу екструзије. Стога је игличасти кокс кључна сировина за производњу графитних електрода велике или ултра-велике снаге. Произведене графитне електроде имају ниску отпорност, мали коефицијент топлотног ширења и добру отпорност на топлотни удар. Игличасти кокс се дели на игличасти кокс на бази уља који се производи са остатком нафте као сировином и игличасти кокс на бази угља произведен са рафинисаним катраном угља као сировином. Угљени катран је један од главних производа дубинске прераде катрана угља. То је мешавина различитих угљоводоника. То је црна, получврста или чврста материја високог вискозитета на собној температури. Нема фиксну тачку топљења. Омекшава се, а затим се топи након загревања. Густина је 1.25-1.35г/цм3. Према тачки омекшавања, дели се на три типа: нискотемпературни, средњетемпературни и високотемпературни асфалт. Принос средњетемпературног асфалта је 54-56% катрана угља. Састав катрана угља је изузетно сложен, што је повезано са својствима катрана угља и садржајем хетероатома, а на њега утичу и систем процеса коксовања и услови обраде угљеног катрана. Постоји много индикатора који карактеришу својства катрана угља, као што су тачка омекшавања асфалта, материја нерастворљива у толуену (ТИ), материја нерастворљива у кинолину (КИ), вредност коксовања и реолошка својства катрана угља. Катран угља се користи као везиво и импрегнација у индустрији угљеника, а његов учинак има велики утицај на процес производње и квалитет производа угљеничних производа. Везивни асфалт углавном користи средњетемпературни или средњетемпературни модификовани асфалт са умереном тачком омекшавања, високом вредношћу коксовања и високом смолом. Импрегнант треба да користи средњетемпературни асфалт са ниском тачком омекшавања, ниским КИ и добрим реолошким својствима.