Суровини и производствен процес на графитни електроди

Суровините за производство на графитни електроди са петролен кокс, игловат кокс и въглищен катран
Петролният кокс е горим твърд продукт, получен чрез коксуване на петролен остатък и нефтен асфалт. Той е черен и порест, с въглерод като основен елемент и много ниско съдържание на пепел, обикновено под 0,5%. Петролният кокс принадлежи към категорията на лесно графитизирания въглерод. Петролният кокс се използва широко в химическата и металургичната промишленост и е основната суровина за производството на изкуствени графитни продукти и въглеродни продукти за електролитен алуминий.
Петролният кокс може да бъде разделен на суров кокс и калциниран кокс според температурата на топлинна обработка. Първият е петролен кокс, получен чрез забавено коксуване, съдържа голямо количество летливи вещества и има ниска механична якост. Калцинираният кокс се получава чрез калциниране на суров кокс. Повечето рафинерии в Китай произвеждат само необработен кокс, а операциите по калциниране се извършват предимно в инсталации за въглерод.
Петролният кокс може да бъде разделен на три вида според съдържанието на сяра: кокс с високо съдържание на сяра (съдържание на сяра над 1,5%), кокс със средно съдържание на сяра (съдържание на сяра 0.5%-1.5%) и кокс с ниско съдържание на сяра (съдържание на сяра под 0.5%). Графитните електроди и други продукти от изкуствен графит обикновено се произвеждат с кокс с ниско съдържание на сяра. Игленият кокс е висококачествен кокс с очевидна влакнеста текстура, изключително нисък коефициент на термично разширение и лесна графитизация. Когато коксовият блок се счупи, той може да бъде разделен на дълги и тънки ленти (съотношението обикновено е над 1,75) според текстурата. Анизотропната влакнеста структура може да се наблюдава под поляризационен микроскоп, така че се нарича игла кокс. Анизотропията на физичните и механичните свойства на игления кокс е много очевидна. Има добра електрическа и топлопроводимост, успоредна на дългата ос на частицата, и има нисък коефициент на топлинно разширение. По време на формоването чрез екструзия дългата ос на повечето частици е разположена в посоката на екструзия. Следователно игленият кокс е основната суровина за производството на високомощни или ултрамощни графитни електроди. Произведените графитни електроди имат ниско съпротивление, малък коефициент на термично разширение и добра устойчивост на термичен удар. Иглестият кокс се разделя на иглист кокс на основата на петрол, произведен с петролен остатък като суровина, и иглест кокс на основата на въглища, произведен с рафиниран каменовъглен катран като суровина. Въглищният катран е един от основните продукти на дълбоката обработка на каменовъглен катран. Това е смес от различни въглеводороди. Това е черно, полутвърдо или твърдо вещество с висок вискозитет при стайна температура. Няма фиксирана точка на топене. Омеква и след нагряване се топи. Плътността е 1.25-1.35g/cm3. Според точката на омекване се разделя на три вида: нискотемпературен, среднотемпературен и високотемпературен асфалт. Добивът на среднотемпературен асфалт е 54-56% въглищен катран. Съставът на въглищния катран е изключително сложен, което е свързано със свойствата на каменовъгления катран и съдържанието на хетероатоми, а също така се влияе от системата за коксуване и условията за обработка на каменовъглен катран. Има много показатели за характеризиране на свойствата на въглищния катран, като точка на омекване на асфалта, неразтворимо вещество в толуен (TI), неразтворимо вещество в хинолин (QI), стойност на коксуване и реологични свойства на въглищния катран. Въглищният катран се използва като свързващо вещество и импрегнант във въглеродната промишленост и неговата ефективност има голямо влияние върху производствения процес и качеството на продуктите от въглерод. Свързващият асфалт обикновено използва среднотемпературен или среднотемпературен модифициран асфалт с умерена точка на омекване, висока стойност на коксуване и високо съдържание на смола. Импрегнантът трябва да използва среднотемпературен асфалт с ниска точка на омекване, нисък QI и добри реологични свойства.