Suroviny: Jaké suroviny se používají k výrobě uhlíku?
Při výrobě uhlíku lze obvykle používané suroviny rozdělit na pevné uhlíkové suroviny a pojivo a impregnační činidlo.
Mezi pevné uhlíkové suroviny patří ropný koks, bituminózní koks, metalurgický koks, antracit, přírodní grafit a grafitový šrot atd.
Pojivo a impregnační činidlo zahrnuje černouhelnou smůlu, černouhelný dehet, anthracenový olej a syntetickou pryskyřici atd.
Kromě toho se při výrobě používají i některé pomocné materiály, jako je křemenný písek, metalurgické koksové částice a koksový prášek.
Některé speciální uhlíkové a grafitové produkty (jako jsou uhlíková vlákna, aktivní uhlí, pyrolytické uhlí a pyrolytický grafit, sklokarbon) se vyrábějí z jiných speciálních materiálů.
Kalcinace: Co je kalcinace? Jaké suroviny je třeba kalcinovat?
Proces tepelného zpracování se nazývá kalcinace.
Kalcinace je prvním procesem tepelného zpracování při výrobě uhlíku. Kalcinace způsobuje řadu změn ve struktuře a fyzikálních a chemických vlastnostech všech druhů uhlíkatých surovin.
Teplota tvorby koksu u bituminózního a metalurgického koksu je relativně vysoká (nad 1000 °C), což odpovídá teplotě kalcinační pece v uhlíkovém závodě. Koks již nelze dále kalcinovat a stačí jej pouze sušit vlhkostí.
Pokud se však bitumenový koks a ropný koks používají společně před kalcinací, musí být do kalcinační pece odeslány k kalcinaci společně s ropným koksem.
Přírodní grafit a saze nevyžadují kalcinaci.
Proces vytlačování je hlavně proces plastické deformace pasty.
Proces vytlačování pasty probíhá v materiálové komoře (nebo válci na pastu) a kruhové obloukové trysce.
Horká pasta v plnicí komoře je poháněna zadním hlavním pístem.
Plyn v pastě je nucen být neustále vypuzován, pasta je neustále zhutňována a zároveň se pohybuje vpřed.
Když se pasta pohybuje ve válcové části komory, lze ji považovat za stabilní tok a zrnitá vrstva je v podstatě rovnoběžná.
Když pasta vstoupí do části extruzní trysky s obloukovou deformací, pasta blízko stěny ústí je vystavena většímu třecímu odporu při posuvu, materiál se začíná ohýbat, pasta uvnitř dosahuje různé rychlosti posuvu a vnitřní pasta se posouvá dopředu, což má za následek nerovnoměrnou radiální hustotu produktu v extruzním bloku.
Nakonec pasta vstupuje do lineární deformační části a je vytlačována.
Pražení je proces tepelného zpracování, při kterém se stlačené suroviny zahřívají určitou rychlostí za podmínky izolace vzduchu v ochranném médiu pece.
V procesu pražení, v důsledku eliminace těkavých látek, koksování asfaltu vytváří koksovou mřížku, rozklad a polymerace asfaltu a tvorba velké hexagonální sítě uhlíkových kruhů atd., což výrazně snižuje odpor. Přibližně 10 000 x 10⁻⁶ Ω⁻⁶ m je odpor surového produktu Ω⁻⁶ m, po pražení 40–50 x 10⁻⁶ Ω⁻⁶ m se nazývá dobrý vodič.
Po upražení se výrobek smrští přibližně o 1 % v průměru, o 2 % v délce a o 2–3 % v objemu.
Po pražení surovin se však část uhelného asfaltu rozkládá na plyn a uniká, zatímco druhá část se koksuje na bituminózní koks.
Objem vyrobeného bituminózního koksu je mnohem menší než uhelného bitumenu. Přestože se během pražení mírně smršťuje, v produktu se stále tvoří mnoho nepravidelných a malých pórů s různou velikostí.
Například celková pórovitost grafitizovaných produktů je obecně až 25–32 % a u uhlíkových produktů je to obecně 16–25 %.
Existence velkého počtu pórů nevyhnutelně ovlivní fyzikální a chemické vlastnosti produktů.
Obecně řečeno, grafitizované produkty se zvýšenou pórovitostí, sníženou objemovou hustotou, zvýšeným odporem a mechanickou pevností při určité teplotě zrychlují rychlost oxidace, zhoršují odolnost proti korozi a snáze propouštějí plyny a kapaliny.
Impregnace je proces, jehož cílem je snížit pórovitost, zvýšit hustotu, zvýšit pevnost v tlaku, snížit měrný odpor hotového výrobku a změnit jeho fyzikální a chemické vlastnosti.
Jeho cíle jsou:
(1) Zlepšit tepelnou a elektrickou vodivost produktu.
(2) Pro zlepšení odolnosti vůči tepelnému šoku a chemické stability produktu.
(3) Zlepšit mazací vlastnosti a odolnost produktu proti opotřebení.
(4) Odstranění nečistot a zlepšení pevnosti produktu.
Lisované uhlíkové produkty určité velikosti a tvaru vykazují během pražení a grafitizace různý stupeň deformace a poškození nárazem. Zároveň jsou na povrchu lisovaných uhlíkových produktů navázány některé plniva.
Nelze jej použít bez mechanického zpracování, proto je nutné výrobek tvarovat a zpracovat do zadaného geometrického tvaru.
(2) Potřeba použití
Dle požadavků uživatele na zpracování.
Pokud je třeba připojit grafitovou elektrodu z elektrické ocelářské pece, musí být na obou koncích výrobku vyvrtána do závitového otvoru a poté by měly být obě elektrody spojeny pomocí speciálního závitového spoje.
(3) Technologické požadavky
Některé produkty je třeba zpracovat do speciálních tvarů a specifikací dle technologických potřeb uživatelů.
Je vyžadována ještě nižší drsnost povrchu.
Čas zveřejnění: 10. prosince 2020