Toorained: Milliseid tooraineid kasutatakse süsiniku tootmiseks?
Süsiniku tootmisel saab tavaliselt kasutatavad toorained jagada tahketeks süsiniku tooraineteks ning side- ja immutusaineteks.
Tahkete süsiniku toorainete hulka kuuluvad naftakoks, bituumenkoks, metallurgiline koks, antratsiit, looduslik grafiit ja grafiidijäägid jne.
Sideaine ja immutusaine hulka kuuluvad kivisöepigi, kivisöetõrva, antratseenõli ja sünteetiline vaik jne.
Lisaks kasutatakse tootmises ka mõningaid abimaterjale, näiteks kvartsliiva, metallurgilise koksi osakesi ja koksipulbrit.
Mõned spetsiaalsed süsiniku- ja grafiiditooted (näiteks süsinikkiud, aktiivsüsi, pürolüütiline süsinik ja pürolüütiline grafiit, klaassüsinik) on toodetud teistest spetsiaalsetest materjalidest.
Kaltsineerimine: Mis on kaltsineerimine? Milliseid tooraineid tuleb kaltsineerida?
Kuumtöötlemise protsessi nimetatakse kaltsineerimiseks.
Kaltsineerimine on süsiniku tootmise esimene kuumtöötlusprotsess. Kaltsineerimine põhjustab rea muutusi igasuguste süsinikku sisaldavate toorainete struktuuris ning füüsikalistes ja keemilistes omadustes.
Bituumenkoksi ja metallurgilise koksi koksi moodustumise temperatuur on suhteliselt kõrge (üle 1000 °C), mis on samaväärne süsinikutehase kaltsineerimisahju temperatuuriga. Seda ei saa enam kaltsineerida ja seda tuleb ainult niiskusega kuivatada.
Kui aga enne kaltsineerimist kasutatakse koos bituumenkoksi ja naftakoksi, saadetakse need kaltsineerimisseadmesse kaltsineerimiseks koos naftakoksiga.
Looduslik grafiit ja süsinikmust ei vaja kaltsineerimist.
Ekstrusioonvormimise protsess on peamiselt pasta plastiline deformatsiooniprotsess.
Pasta ekstrusiooniprotsess viiakse läbi materjalikambris (või pastasilindris) ja ümmarguse kaare otsikus.
Laadimiskambris olevat kuuma pastat juhib tagumine peakolb.
Pasta gaas sunnitakse pidevalt väljuma, pasta tihendatakse pidevalt ja pasta liigub samal ajal edasi.
Kui pasta liigub kambri silindrilises osas, võib pastat pidada stabiilseks vooluks ja granuleeritud kiht on põhimõtteliselt paralleelne.
Kui pasta siseneb kaare deformatsiooniga ekstrusiooniotsiku ossa, siis suu seina lähedal olev pasta on ettepoole liikudes suurema hõõrdetakistuse all, materjal hakkab painduma, sees olev pasta tekitab erineva ettenihkekiiruse, sisemine pasta liigub ettepoole, mille tulemuseks on toote radiaaltiheduse ebaühtlus, seega ekstrusiooniplokis.
Lõpuks siseneb pasta lineaarse deformatsiooni ossa ja ekstrudeeritakse.
Röstimine on kuumtöötlusprotsess, mille käigus pressitud toorprodukte kuumutatakse teatud kiirusel, isoleerides ahjus kaitsekeskkonnas olevat õhku.
Röstimisprotsessis väheneb takistus lenduvate ainete eemaldamise, asfaldi koksistumise ja koksivõrgu moodustumise tõttu asfaldi lagunemise ja polümerisatsiooni ning suure kuusnurkse süsiniku rõngasvõrgu moodustumise tõttu märkimisväärselt. Toorprodukti takistus on umbes 10 000 x 10⁻⁶ Ω⁻¹ m ja pärast röstimist 40–50 x 10⁻⁶ Ω⁻¹ m võrra headeks juhtideks.
Pärast röstimist kahaneb toode läbimõõdult umbes 1%, pikkuselt 2% ja mahult 2–3%.
Pärast toorproduktide röstimist laguneb osa kivisöeasfaldist aga gaasiks ja pääseb välja ning teine osa koksistub bituumenkoksiks.
Tekkiva bituumenkoksi maht on palju väiksem kui kivisöe bituumenil. Kuigi see särdamisprotsessis veidi kahaneb, tekib tootes ikkagi palju ebakorrapäraseid ja väikeseid erineva poorisuurusega poore.
Näiteks grafitiseeritud toodete kogupoorsus on üldiselt kuni 25–32% ja süsiniktoodetel üldiselt 16–25%.
Suure hulga pooride olemasolu mõjutab paratamatult toodete füüsikalisi ja keemilisi omadusi.
Üldiselt on grafiittoodetel suurenenud poorsus, vähenenud mahutihedus, suurenenud takistus ja mehaaniline tugevus teatud temperatuuril, oksüdatsioonikiirus kiireneb, korrosioonikindlus halveneb ning gaas ja vedelik on kergemini läbilaskvad.
Immutamine on protsess, mille käigus vähendatakse poorsust, suurendatakse tihedust, suurendatakse survetugevust, vähendatakse valmistoote eritakistust ning muudetakse toote füüsikalisi ja keemilisi omadusi.
Selle eesmärgid on:
(1) Parandada toote soojus- ja elektrijuhtivust.
(2) Toote kuumalöögikindluse ja keemilise stabiilsuse parandamiseks.
(3) Parandada toote määrimisvõimet ja kulumiskindlust.
(4) Eemaldage lisandid ja parandage toote tugevust.
Teatud suuruse ja kujuga pressitud süsiniktoodetel on röstimise ja grafitiseerimise ajal erinev deformatsiooni- ja kokkupõrkekahjustuste aste. Samal ajal on pressitud süsiniktoodete pinnale kinnitunud mõned täiteained.
Seda ei saa kasutada ilma mehaanilise töötlemiseta, seega tuleb toode vormida ja töödelda kindlaksmääratud geomeetriliseks kujundiks.
(2) Kasutamise vajadus
Vastavalt kasutaja töötlemise nõuetele.
Kui elektriahju terasetootmise grafiitelektroodi on vaja ühendada, tuleb see teha toote mõlemasse otsa keermestatud auku ja seejärel tuleb need kaks elektroodi spetsiaalse keermestatud ühendusega ühendada.
(3) Tehnoloogilised nõuded
Mõned tooted tuleb vastavalt kasutajate tehnoloogilistele vajadustele töödelda spetsiaalseteks kujudeks ja spetsifikatsioonideks.
Vajalik on veelgi madalam pinnakaredus.
Postituse aeg: 10. detsember 2020