مواد اولیه و فرآیند ساخت الکترودهای گرافیتی

مواد اولیه برای تولید الکترودهای گرافیتی کک نفتی، کک سوزنی و قطران زغال سنگ است.
کک نفتی یک محصول جامد قابل احتراق است که از کک کردن بقایای نفتی و آسفالت نفتی بدست می آید. سیاه و متخلخل است، کربن به عنوان عنصر اصلی و محتوای خاکستر بسیار کم، معمولاً کمتر از 0.5٪ است. کک نفتی از دسته کربن هایی است که به راحتی گرافیت می شوند. کک نفتی به طور گسترده در صنایع شیمیایی و متالورژی استفاده می شود و ماده اولیه اصلی برای تولید محصولات گرافیت مصنوعی و محصولات کربنی برای آلومینیوم الکترولیتی است.
کک نفتی را می توان با توجه به دمای عملیات حرارتی به کک خام و کک کلسینه تقسیم کرد. اولی کک نفتی است که با کک سازی تاخیری به دست می آید، حاوی مقدار زیادی ماده فرار است و استحکام مکانیکی پایینی دارد. کک کلسینه شده از کلسینه کردن کک خام به دست می آید. بیشتر پالایشگاه‌ها در چین فقط کک خام تولید می‌کنند و عملیات کلسینه کردن بیشتر در کارخانه‌های کربن انجام می‌شود.
کک نفتی را می توان با توجه به محتوای گوگرد به سه نوع تقسیم کرد: کک با گوگرد بالا (میزان گوگرد بالای 1.5%)، کک گوگرد متوسط ​​(محتوای گوگرد 0.5%-1.5%). و کک کم گوگرد (میزان گوگرد کمتر از 0.5%). الکترودهای گرافیتی و سایر محصولات گرافیتی مصنوعی عموماً با استفاده از کک کم گوگرد تولید می شوند. کک سوزنی یک کک با کیفیت بالا با بافت فیبری آشکار، ضریب انبساط حرارتی بسیار پایین و گرافیت شدن آسان است. هنگامی که بلوک کک می شکند، می توان آن را با توجه به بافت به ذرات نوار بلند و نازک تقسیم کرد (نسبت تصویر معمولاً بالای 1.75 است). ساختار فیبری ناهمسانگرد را می توان در زیر میکروسکوپ پلاریزه مشاهده کرد، بنابراین به آن کک سوزنی می گویند. ناهمسانگردی خواص فیزیکی و مکانیکی کک سوزنی بسیار آشکار است. رسانایی الکتریکی و حرارتی خوبی به موازات محور طولانی ذره دارد و ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد. در طول قالب گیری اکستروژن، محور طولانی اکثر ذرات در جهت اکستروژن قرار می گیرد. بنابراین، کک سوزنی ماده اولیه کلیدی برای تولید الکترودهای گرافیتی با قدرت یا فوق العاده بالا است. الکترودهای گرافیتی تولید شده دارای مقاومت کم، ضریب انبساط حرارتی کم و مقاومت در برابر شوک حرارتی خوب هستند. کک سوزنی به کک سوزنی مبتنی بر روغن تولید شده با باقیمانده نفت به عنوان ماده اولیه و کک سوزنی مبتنی بر زغال سنگ تولید شده با قطران زغال سنگ تصفیه شده به عنوان ماده اولیه تقسیم می شود. قطران زغال سنگ یکی از محصولات اصلی فرآوری عمیق قطران زغال سنگ است. مخلوطی از هیدروکربن های مختلف است. این یک نیمه جامد یا جامد سیاه رنگ با ویسکوزیته بالا در دمای اتاق است. نقطه ذوب ثابتی ندارد. نرم می شود و بعد از گرم شدن ذوب می شود. چگالی 1.{23}}.35g/cm3 است. با توجه به نقطه نرم شدن به سه نوع آسفالت کم دما، متوسط ​​و دما بالا تقسیم می شود. بازده آسفالت با دمای متوسط ​​54-56% قطران زغال سنگ است. ترکیب قطران زغال سنگ بسیار پیچیده است که به خواص قطران زغال سنگ و محتوای هترواتم ها مربوط می شود و همچنین تحت تأثیر سیستم فرآیند کک سازی و شرایط فرآوری قطران زغال سنگ قرار می گیرد. شاخص های زیادی برای توصیف خواص قطران زغال سنگ وجود دارد، مانند نقطه نرم شدن آسفالت، ماده نامحلول تولوئن (TI)، ماده نامحلول کینولین (QI)، ارزش کک سازی و خواص رئولوژیکی قطران زغال سنگ. قطران زغال سنگ به عنوان ماده چسبنده و اشباع کننده در صنعت کربن استفاده می شود و عملکرد آن تأثیر زیادی بر روند تولید و کیفیت محصول محصولات کربنی دارد. آسفالت بایندر به طور کلی از آسفالت اصلاح شده با دمای متوسط ​​یا دمای متوسط ​​با نقطه نرم شدن متوسط، ارزش کک سازی بالا و رزین بالا استفاده می کند. ماده اشباع باید از آسفالت با دمای متوسط ​​با نقطه نرمی پایین، QI پایین و خواص رئولوژیکی خوب استفاده کند.