Hammaddeler: Karbon üretimi için kullanılan hammaddeler nelerdir?
Karbon üretiminde genellikle kullanılan hammaddeler, katı karbon hammaddeleri ve bağlayıcı ve emprenye edici madde olmak üzere ikiye ayrılabilir.
Katı karbon hammaddeleri arasında petrol koku, bitümlü kok, metalürjik kok, antrasit, doğal grafit ve grafit hurdası vb. yer almaktadır.
Bağlayıcı ve emprenye edici maddeler arasında kömür zifti, kömür katranı, antrasen yağı ve sentetik reçine vb. bulunur.
Ayrıca üretimde kuvars kumu, metalürjik kok parçacıkları ve kok tozu gibi bazı yardımcı malzemeler de kullanılmaktadır.
Bazı özel karbon ve grafit ürünleri (karbon fiber, aktif karbon, pirolitik karbon ve pirolitik grafit, cam karbon gibi) diğer özel malzemelerden üretilir.
Kalsinasyon: Kalsinasyon nedir? Hangi hammaddelerin kalsine edilmesi gerekir??
Isıl işlem sürecine kalsinasyon denir.
Kalsinasyon, karbon üretimindeki ilk ısıl işlem sürecidir. Kalsinasyon, her türlü karbonlu ham maddenin yapısında, fiziksel ve kimyasal özelliklerinde bir dizi değişikliğe neden olur.
Bitümlü kok ve metalürjik kokun kok oluşturma sıcaklığı nispeten yüksektir (1000°C'nin üzerinde), bu da karbon tesisindeki kalsinasyon fırınının sıcaklığına eşdeğerdir. Artık kalsinasyon işlemine gerek kalmaz ve sadece nemle kurutulması gerekir.
Ancak, kalsinasyondan önce bitümlü kok ve petrol koku birlikte kullanılacaksa, bunlar petrol koku ile birlikte kalsinasyon fırınına gönderilmelidir.
Doğal grafit ve karbon siyahı kalsinasyon gerektirmez.
Ekstrüzyon kalıplama işlemi esas olarak hamurun plastik deformasyon işlemidir.
Macunun ekstrüzyon işlemi, malzeme haznesinde (veya macun silindirinde) ve dairesel yaylı nozulda gerçekleştirilir.
Yükleme haznesindeki sıcak macun, arka ana piston tarafından hareket ettirilir.
Macun içindeki gaz sürekli olarak dışarı atılmaya zorlanır, macun sürekli olarak sıkıştırılır ve aynı zamanda macun ileri doğru hareket eder.
Macun, haznenin silindirik kısmında hareket ettiğinde, macunun kararlı bir akış halinde olduğu ve tanecikli tabakanın temelde paralel olduğu kabul edilebilir.
Hamur, yay şeklinde deformasyona sahip ekstrüzyon memesinin kısmına girdiğinde, ağız duvarına yakın hamur ilerleme sırasında daha büyük sürtünme direncine maruz kalır, malzeme bükülmeye başlar, iç kısımdaki hamur farklı ilerleme hızları üretir, iç hamurun öne doğru ilerlemesi sonucu ürünün radyal boyunca yoğunluğunun homojen olmaması meydana gelir, bu nedenle ekstrüzyon tıkanması olur.
Son olarak, hamur doğrusal deformasyon bölümüne girer ve dışarı atılır.
Kavurma, sıkıştırılmış ham maddelerin fırın içindeki koruyucu ortamda hava yalıtılması koşuluyla belirli bir hızda ısıtıldığı bir ısıl işlem sürecidir.
Kavurma işleminde, uçucu maddelerin uzaklaştırılması, asfaltın koklaşması sonucu bir kok ağı oluşması, asfaltın ayrışması ve polimerizasyonu, büyük altıgen karbon halka düzlem ağının oluşumu vb. nedenlerle özdirenç önemli ölçüde azalır. Ham ürünlerin özdirenci yaklaşık 10000 x 10⁻⁶ Ω⋅m iken, kavurma işleminden sonra 40-50 x 10⁻⁶ Ω⋅m'ye düşer ve iyi iletken olarak adlandırılır.
Kavrulduktan sonra ürün çapında yaklaşık %1, uzunluğunda %2 ve hacminde %2-3 oranında küçülür.
Ancak, ham ürünler kavrulduktan sonra, kömür asfaltının bir kısmı gaza ayrışarak dışarı çıkar, diğer kısmı ise bitümlü kok haline gelir.
Oluşan bitümlü kokun hacmi, kömür bitümünün hacminden çok daha küçüktür. Kavurma işlemi sırasında hafifçe küçülse de, üründe farklı gözenek boyutlarına sahip birçok düzensiz ve küçük gözenek oluşmaya devam eder.
Örneğin, grafitlenmiş ürünlerin toplam gözenekliliği genellikle %25-32'ye kadar çıkarken, karbon ürünlerinin gözenekliliği genellikle %16-25 arasındadır.
Çok sayıda gözenek bulunması, ürünlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini kaçınılmaz olarak etkileyecektir.
Genel olarak, grafitlenmiş ürünlerde gözeneklilik artar, hacim yoğunluğu azalır, direnç artar, mekanik dayanım yükselir; belirli bir sıcaklıkta oksidasyon hızı hızlanır, korozyon direnci de bozulur ve gaz ve sıvı geçirgenliği artar.
Emprenye, gözenekliliği azaltmak, yoğunluğu artırmak, basınç dayanımını artırmak, direnci düşürmek ve ürünün fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirmek için yapılan bir işlemdir.
Amaçları şunlardır:
(1) Ürünün termal ve elektriksel iletkenliğini iyileştirin.
(2) Ürünün ısı şokuna dayanıklılığını ve kimyasal stabilitesini iyileştirmek.
(3) Ürünün yağlama özelliğini ve aşınma direncini iyileştirin.
(4) Safsızlıkları giderin ve ürünün dayanıklılığını artırın.
Belirli boyut ve şekle sahip sıkıştırılmış karbon ürünleri, kavurma ve grafitizasyon sırasında farklı derecelerde deformasyona ve çarpma hasarına uğrar. Aynı zamanda, bazı dolgu maddeleri sıkıştırılmış karbon ürünlerinin yüzeyine bağlanır.
Mekanik işlemden geçirilmeden kullanılamaz, bu nedenle ürünün belirli bir geometrik şekle getirilmesi ve işlenmesi gerekir.
(2) Kullanım ihtiyacı
Kullanıcının işlem gereksinimlerine göre.
Elektrikli fırın çelik üretiminde grafit elektrotun bağlanması gerekiyorsa, ürünün her iki ucuna da dişli delik açılmalı ve ardından iki elektrot özel dişli bağlantı elemanı ile bağlanarak kullanılmalıdır.
(3) Teknolojik gereksinimler
Bazı ürünlerin, kullanıcıların teknolojik ihtiyaçlarına göre özel şekil ve özelliklere sahip olacak şekilde işlenmesi gerekir.
Daha da düşük yüzey pürüzlülüğü gereklidir.
Yayın tarihi: 10 Aralık 2020