Karbon malzeme üretim süreci, sıkı bir şekilde kontrol edilen bir sistem mühendisliğidir; grafit elektrot, özel karbon malzemeler, alüminyum karbon ve yeni yüksek kaliteli karbon malzemelerin üretimi, hammadde kullanımı, ekipman, teknoloji ve yönetim olmak üzere dört üretim faktörü ve ilgili tescilli teknolojiden ayrı düşünülemez.
Hammaddeler, karbon malzemelerin temel özelliklerini belirleyen kilit faktörlerdir ve hammaddelerin performansı, üretilen karbon malzemelerin performansını belirler. Ultra yüksek performanslı (UHP) ve yüksek performanslı (HP) grafit elektrotların üretimi için, yüksek kaliteli iğne kok kömürü ilk tercihtir, ancak yüksek kaliteli bağlayıcı asfalt ve emprenye edici asfalt da gereklidir. Ancak sadece yüksek kaliteli hammaddeler, ekipman, teknoloji, yönetim faktörleri ve ilgili tescilli teknolojinin eksikliğiyle de yüksek kaliteli UHP ve HP grafit elektrot üretimi mümkün olmaz.
Bu makale, iğne koku üreticileri, elektrot üreticileri ve bilimsel araştırma enstitüleri için tartışma konusu olabilecek bazı kişisel görüşleri açıklamak amacıyla yüksek kaliteli iğne kokunun özelliklerine odaklanmaktadır.
Çin'de iğne kokunun endüstriyel üretimi yabancı işletmelere göre daha geç başlamış olsa da, son yıllarda hızla gelişmiş ve şekillenmeye başlamıştır. Toplam üretim hacmi açısından, yerli karbon işletmeleri tarafından üretilen UHP ve HP grafit elektrotlar için gerekli iğne kokunun talebini temel olarak karşılayabilmektedir. Bununla birlikte, yabancı işletmelere kıyasla iğne kokunun kalitesinde hala belirli bir boşluk bulunmaktadır. Parti performansındaki dalgalanmalar, özellikle grafit elektrot birleşimi üretiminde yüksek kaliteli iğne kokuna olan talebi etkilemektedir; özellikle grafit elektrot birleşimi üretimini karşılayabilecek yüksek kaliteli bir iğne koku bulunmamaktadır.
Yabancı karbon şirketleri, yüksek özellikli UHP ve HP grafit elektrot üretiminde genellikle ana hammadde olarak yüksek kaliteli petrol iğne kokunu tercih ederler. Japon karbon şirketleri de hammadde olarak bazı kömür serisi iğne koku kullanırlar, ancak bu sadece φ 600 mm'den sonraki grafit elektrot üretiminde geçerlidir. Şu anda Çin'de kullanılan iğne kokunun büyük kısmı kömür serisi iğne kokudur. Karbon şirketlerinin yüksek kaliteli, büyük ölçekli UHP grafit elektrot üretiminde genellikle ithal petrol serisi iğne kokuna, özellikle de ithal Japon Suishima petrol serisi iğne koku ve İngiliz HSP petrol serisi iğne kokunun ortak kullanımıyla üretilen yüksek kaliteli elektrotlara başvurulmaktadır.
Şu anda, çeşitli işletmeler tarafından üretilen iğne koku, genellikle kül içeriği, gerçek yoğunluk, kükürt içeriği, azot içeriği, partikül boyutu dağılımı, termal genleşme katsayısı vb. gibi geleneksel performans göstergeleri kullanılarak yabancı iğne kokunun ticari performans göstergeleriyle karşılaştırılmaktadır. Bununla birlikte, yabancı ülkelerle karşılaştırıldığında, farklı kalitede iğne koku sınıflandırması hala yetersizdir. Bu nedenle, iğne koku üretimi halk arasında "tek tip ürün" olarak da adlandırılmakta ve yüksek kaliteli, üstün iğne kokunun kalitesini yansıtmamaktadır.
Geleneksel performans karşılaştırmasına ek olarak, karbon işletmeleri iğne kokunun karakterizasyonuna da dikkat etmelidir; örneğin, termal genleşme katsayısı (CTE) sınıflandırması, partikül dayanımı, anizotropi derecesi, engellenmemiş ve engellenmiş durumdaki genleşme verileri ve genleşme ile büzülme arasındaki sıcaklık aralığı gibi. İğne kokunun bu termal özellikleri, grafit elektrot üretim sürecinde grafitizasyon sürecinin kontrolü için çok önemli olduğundan, bağlayıcı ve emprenye edici madde asfaltın kavrulmasından sonra oluşan asfalt kokunun termal özelliklerinin etkisi de elbette göz ardı edilemez.
1. İğne kokunun anizotropisinin karşılaştırılması
Ultra yüksek güçlü grafit elektrot üretiminde anizotropi derecesi performans analizi, iğne kok hammaddesinin kalitesinin değerlendirilmesinde önemli bir yöntemdir; anizotropi derecesinin boyutu, elbette, elektrot üretim sürecini de belirli ölçüde etkiler. Anizotropi derecesi yüksek olan elektrotların aşırı termal şok performansı, anizotropi derecesi yüksek olan elektrotların ortalama gücünden daha iyidir.
Şu anda Çin'de kömür iğne kokunun üretimi, petrol iğne kokunun üretiminden çok daha fazladır. Yüksek hammadde maliyeti ve karbon fiyatları nedeniyle, UHP elektrot üretiminde %100 yerli iğne koku kullanmak zordur; bunun yerine belirli oranda kalsitlenmiş petrol koku ve grafit tozu eklenerek elektrot üretilir. Bu nedenle, yerli iğne kokunun anizotropisini değerlendirmek zordur.
2. İğne kokunun doğrusal ve hacimsel özellikleri
İğne kokunun doğrusal ve hacimsel değişim performansı, esas olarak elektrotla üretilen grafit işleminde kendini gösterir. Sıcaklık değişimiyle birlikte, iğne koku, grafit işlemi sırasında ısınma esnasında doğrusal ve hacimsel genleşme ve büzülmeye uğrar; bu da grafit işleminde elektrotla kavrulmuş kütüğün doğrusal ve hacimsel değişimini doğrudan etkiler. Bu durum, farklı özelliklere sahip ham kokun ve farklı kalitedeki iğne kokunun kullanımında aynı değildir. Dahası, farklı kalitedeki iğne kokunun ve kalsine petrol kokunun doğrusal ve hacimsel değişimlerinin sıcaklık aralığı da farklıdır. Sadece ham kokun bu özelliğini kontrol ederek grafit kimyasal dizisinin üretimini daha iyi kontrol edebilir ve optimize edebiliriz. Bu durum özellikle seri grafitizasyon işleminde belirgindir.
Petrol iğne kokunun ısınmaya başlamasıyla önce doğrusal genleşme meydana gelir, ancak doğrusal büzülmenin başlangıcındaki sıcaklık genellikle maksimum kalsinasyon sıcaklığının gerisinde kalır. 1525℃ ile 1725℃ arasında doğrusal genleşme başlar ve tüm doğrusal büzülmenin sıcaklık aralığı dardır, sadece 200℃'dir. Sıradan gecikmeli petrol kokunun tüm doğrusal büzülme sıcaklık aralığı, iğne kokununkinden çok daha geniştir ve kömür iğne kokununki ikisi arasındadır, petrol iğne kokundan biraz daha geniştir. Japonya'daki Osaka Endüstriyel Teknoloji Test Enstitüsü'nün test sonuçları, kokun termal performansı ne kadar kötü olursa, doğrusal büzülme sıcaklık aralığının o kadar büyük olduğunu, 500~600℃'ye kadar doğrusal büzülme sıcaklık aralığına ulaştığını ve doğrusal büzülmenin başlangıç sıcaklığının düşük olduğunu, 1150~1200℃'de doğrusal büzülmenin başladığını göstermektedir; bu da sıradan gecikmeli petrol kokunun özellikleridir.
İğne kokunun termal özellikleri ne kadar iyi ve anizotropisi ne kadar yüksekse, doğrusal büzülme sıcaklık aralığı o kadar dar olur. Bazı yüksek kaliteli petrol iğne kokunun doğrusal büzülme sıcaklık aralığı sadece 100 ~ 150℃'dir. Karbon işletmeleri için, çeşitli hammaddelerden elde edilen kokun doğrusal genleşme, büzülme ve yeniden genleşme özelliklerini anladıktan sonra grafitizasyon prosesi üretimini yönlendirmek çok faydalıdır; bu, geleneksel deneysel yöntemin neden olduğu bazı gereksiz kalite atık ürünlerinin önlenmesine yardımcı olabilir.
Yayın tarihi: 08.10.2021