Introducción y análisis del electrodo de grafito

Cadena industrial del electrodo de grafito

Electrodo de grafito también puede ser llamado electrodo de grafito artificial, se refiere a coque de petróleo, coque de aguja como materias primas, brea de alquitrán de hulla como aglutinante, después de la calcinación de materias primas, trituración de polvo de molienda, dosificación, mezcla, moldeo, tostado, impregnación, grafitización y procesamiento mecánico y hecho de un material conductor de grafito resistente a altas temperaturas.

El uso de las excelentes propiedades físicas y químicas del electrodo de grafito para producir las principales variedades de la industria de productos de carbono de electrodos de grafito se ha convertido en una parte importante de la industria contemporánea de materias primas.

Los eslabones anteriores de la cadena industrial son principalmente proveedores de coque de petróleo, coque de aguja y otras materias primas y proveedores de equipos de producción. Las materias primas representan una gran proporción del coste de producción de electrodos de grafito, más de 65%. En los tramos intermedios se encuentran las empresas de producción de electrodos de grafito, y en los tramos posteriores, la siderurgia de horno eléctrico, la fundición de silicio de horno eléctrico, la fundición de fósforo amarillo de horno eléctrico y otros campos.

Clasificación de los electrodos de grafito

Según la diferencia de las materias primas y los indicadores físicos y químicos de los productos acabados, los electrodos de grafito se dividen en: Electrodo de grafito de potencia ordinaria (RP), electrodo de grafito de alta potencia (HP) y electrodo de grafito de potencia ultra alta (UHP).

Índice del electrodo de grafito

Los principales indicadores para medir la calidad del electrodo de grafito son la resistividad, la densidad volumétrica, la resistencia mecánica, el coeficiente de expansión térmica, el módulo elástico, etc. Electrodo de grafito en el uso de la resistencia a la oxidación y resistencia al choque térmico están relacionados con los indicadores anteriores varios, la exactitud de los productos de mecanizado y la fiabilidad de la conexión es también un elemento importante de la prueba.

● La resistividad
Es la resistencia de un conductor a la corriente cuando ésta pasa a través de él. Es numéricamente igual a la resistencia de un conductor con una longitud de 1m y una sección transversal de 1m2 a una temperatura dada, reduciendo el consumo en uso. Normalmente se mide por el método de caída de tensión, el tamaño de la resistividad puede medir el grado de grafitización del electrodo de grafito, cuanto menor sea la resistividad del electrodo de grafito, mayor será la conductividad térmica, mejor será la resistencia a la oxidación.

● Densidad de volumen
Aumentar la densidad aparente es beneficioso para reducir la porosidad, mejorar la resistencia mecánica y mejorar la resistencia a la oxidación. Sin embargo, si la densidad aparente es demasiado grande, disminuirá la resistencia al choque térmico. Por lo tanto, deben tomarse otras medidas para compensar esta deficiencia. Por ejemplo, aumentar la temperatura de grafitización para aumentar la conductividad térmica del electrodo y utilizar coque de aguja como materia prima para reducir el coeficiente de dilatación térmica del producto acabado.

● Resistencia mecánica
La resistencia mecánica del electrodo de grafito se divide en resistencia a la compresión, a la flexión y a la tracción de 3 tipos, la principal determinación de la resistencia a la flexión, la resistencia a la flexión es el electrodo de grafito en uso y los indicadores de rendimiento relacionados con la rotura. En el horno eléctrico, cuando el electrodo y el contacto objeto no conductor, o debido al colapso de la colisión, fuerte vibración y otras razones, el electrodo de grafito a menudo tiene el riesgo de ser roto, el electrodo de grafito con alta resistencia a la flexión no es fácil de romper.

● Módulo de elasticidad
El módulo elástico es un aspecto importante de las propiedades mecánicas. Es un índice para medir la capacidad de deformación elástica de los materiales, y se refiere a la relación tensión-deformación dentro del rango de deformación elástica. Cuanto mayor sea el módulo elástico y mayor sea la deformación elástica para producir la tensión deseada, mayor será el módulo elástico del material frágil y menor el módulo elástico del material flexible.

● Coeficiente de dilatación térmica
Grafito como la expansión térmica del coeficiente de influencia del electrodo es muy importante parámetros de rendimiento térmico, menor es el valor, indica que la estabilidad térmica de los productos chinos es más fuerte y más fuerte, mayor es la resistencia a la oxidación, el rendimiento en uso puede reflejar el menos roto, menor es el consumo.

La calidad del electrodo de grafito depende del rendimiento de la materia prima, la tecnología del proceso, la gestión y el equipo de producción, entre los cuales el rendimiento de la materia prima es la condición primordial. Electrodo de grafito de potencia ordinaria, utilizando la producción de coque de petróleo de grado ordinario, sus propiedades físicas y mecánicas son bajas, tales como alta resistividad, coeficiente de expansión lineal grande, pobre resistencia al choque térmico, por lo que la densidad de corriente permitida es baja.

Los electrodos de grafito de alta potencia se fabrican con coque de petróleo de alta calidad (o coque de aguja de baja calidad) y sus propiedades físicas y mecánicas son superiores a las de los electrodos de grafito de potencia normales, lo que permite una mayor densidad de corriente. Los electrodos de grafito de potencia ultra alta deben fabricarse con coque de aguja de alta calidad. La calidad de la unión de los electrodos de grafito de alta y ultra alta potencia es especialmente importante. No sólo la resistividad eléctrica y el coeficiente de dilatación lineal del tocho de unión son menores que los del cuerpo del electrodo, sino que también el tocho de unión debe tener una mayor resistencia a la tracción y conductividad térmica. Para mejorar la fiabilidad de la conexión de los electrodos, el conector debe estar equipado con un perno de conexión.

Características de producción del electrodo de grafito

La principal materia prima para la producción de electrodos de grafito es el coque de petróleo (incluido el coque de aguja). Se puede añadir una pequeña cantidad de coque de asfalto a la producción de electrodo de grafito de potencia ordinaria. El agente aglutinante es el asfalto de carbón.

(1) El proceso de producción es múltiple y el ciclo de producción es largo. El ciclo de producción del electrodo de grafito de potencia ordinaria es de unos 45 días, y el ciclo de producción del electrodo de grafito de potencia ultra alta es de más de 70 días. Las juntas que requieren impregnaciones múltiples tienen ciclos de producción más largos.

(2) alto consumo energético, 1t de electrodo de grafito de potencia ordinaria necesita consumir unos 6000kW-h de potencia, gas o gas natural miles de metros cúbicos, partículas de coque metalúrgico y polvo de coque metalúrgico (energía secundaria) unas 1t.

(3) La producción del proceso de electrodos de grafito, necesita una gran cantidad de maquinaria y equipo especial y la estructura especial del horno, la inversión de construcción es grande, el período de recuperación de la inversión es largo.

(4) El proceso de producción de electrodos de grafito produce una cierta cantidad de polvo y gases nocivos, por lo que es necesario tomar medidas de protección ambiental de eliminación de polvo por ventilación y eliminación de gases nocivos.

Proceso de producción de electrodos de grafito

El proceso de producción del electrodo de grafito se muestra en la figura. Los principales procesos de producción son los siguientes:

(1) Calcinación
El coque de petróleo o el coque de asfalto necesitan ser calcinados, la temperatura de calcinación debe alcanzar los 1300℃, con el fin de eliminar completamente los volátiles de la materia prima, mejorar la densidad real y la conductividad eléctrica del coque.

(2) Trituración, cribado e ingredientes
La materia prima calcinada se rompe y tamiza en partículas agregadas de tamaño especificado, y una parte de la materia prima se muele en polvo fino. Tras pesarse según la fórmula, se ensambla la mezcla de diversas partículas.

(3)Amasado
En estado de calentamiento, la mezcla cuantitativa de diversas partículas y el aglutinante cuantitativo se mezclan y amasan hasta formar una pasta plástica.

(4) Forma
Bajo la acción de la presión externa (moldeo por moldeo o moldeo por extrusión) o de la vibración (moldeo por vibración), la pasta se prensa para darle una forma determinada y una mayor densidad a la pieza en bruto.

(5) Asado
El tocho se colocó en un horno de alta temperatura especialmente diseñado, y el tocho se cubrió con material de relleno (polvo de coque o arena de río), y la temperatura se elevó gradualmente a alrededor de 900 ~ 1100℃ para hacer que el aglutinante se carbonizara, con el fin de obtener el producto tostado.

(6) Remojo
Para mejorar la densidad aparente y la resistencia mecánica del producto, el producto tostado se carga en el autoclave, y el agente impregnante líquido se introduce a presión en los poros del producto tostado. Tras la impregnación, se vuelve a tostar. Para obtener una junta en blanco de alta densidad y resistencia, la impregnación debe repetirse de 2 a 3 veces.

(7) Grafitización
Cargar el producto calcinado en el horno de grafitización (cubierto con material aislante) y utilizar el método de calentamiento por electrificación directa. Las propiedades físicas y químicas del electrodo de grafito artificial se obtuvieron transformando el producto calcinado en una estructura de cristal de tinta.

(8) Tratamiento mecánico
De acuerdo con los requisitos de uso, la pieza en bruto grafitizada se procesa para el torneado de la superficie, el procesamiento de la cara del extremo y el procesamiento del orificio del tornillo para la conexión, y luego se procesa para las juntas de conexión.

(9) El producto acabado se envasará tras pasar la inspección.

Situación de la industria de electrodos de grafito

En la actualidad, las empresas chinas de electrodos de grafito se distribuyen principalmente en el norte, el centro, el este, el noreste y el noroeste de China, entre otras regiones. El norte de China es la zona más concentrada de capacidad de producción de electrodos de grafito de China, con 29,5% de la capacidad de producción de China, principalmente en pequeñas y medianas empresas;

La región noreste representa 22% de la capacidad de producción de China. Luego está el noroeste, que representa 14% de la capacidad de China. La otra es el centro y este de China. Los participantes son principalmente empresas privadas, y China representa alrededor de 50% de la producción mundial de electrodos de grafito.

El electrodo de grafito es una industria con un elevado consumo de energía y altas emisiones, y su futura expansión de producción puede verse limitada en un contexto de doble límite alto. Se necesitan 1,69 toneladas de carbón estándar para producir una tonelada de electrodos de grafito. Según el método de conversión de 2,66 toneladas de dióxido de carbono por 1 tonelada de carbón estándar, la emisión de carbono de una sola tonelada de electrodo de grafito es de 4,48 toneladas, por lo que la expansión futura de la producción puede verse limitada.

Entre los principales fabricantes de electrodos de grafito de China se encuentran Fangda Carbon, Jilin Carbon, Kaifeng Carbon, Liaoning Dan Carbon y Nantong Carbon, entre otros. Como empresa líder en la industria de electrodos de grafito de China, la cuota de mercado de electrodos de grafito de Fangda Carbon supera los 20% en China, y su capacidad de electrodos de grafito es la tercera del mundo.

En el mercado de electrodos de grafito de ultra alta potencia, debido a los elevados requisitos técnicos de los electrodos de grafito de ultra alta potencia, las empresas líderes con la fuerza técnica correspondiente en la industria representan más de 80% de la cuota de mercado de productos de ultra alta potencia por capacidad de lanzamiento.

Las grandes empresas de electrodos de grafito del sector intermedio tienen un fuerte poder de negociación sobre la industria siderúrgica derivada, ya que exigen a los clientes de este sector que reciban el pago y la entrega sin facilitar el periodo contable.

Se prevé que la oferta del mercado de electrodos de grafito siga disminuyendo. Por un lado, el coste es elevado, la demanda no es buena y el entusiasmo de producción de las empresas de electrodos de grafito es insuficiente. Para evitar la acumulación de existencias, hay planes para reducir la producción o suspender la de tipo a presión y otros procesos.

Por otra parte, el mercado actual de material negativo sigue funcionando bien, el electrodo de ánodo y su enlace de procesamiento considerables beneficios, algunos fabricantes de electrodos de grafito atrajo a los beneficios, convertido a ánodo o cátodo de procesamiento. Si quieres saber más puedes obtener información relevante de los artículos de empresas de materiales para ánodos de baterías de iones de litio y fabricantes de material para ánodos.