გრაფიტის ელექტროდების წარმოების პროცესი

1. ნედლეული
კოკა-კოლა (დაახლოებით 75-80%-იანი შემცველობით)

ნავთობკოკი
ნავთობკოკი უმნიშვნელოვანესი ნედლეულია და იგი სხვადასხვა სტრუქტურის მქონეა, მაღალანიზოტროპული ნემსისებრი კოქსიდან თითქმის იზოტროპულ თხევად კოკამდე. მაღალი ანიზოტროპული ნემსისებრი კოკი, თავისი სტრუქტურის გამო, შეუცვლელია ელექტრორკალურ ღუმელებში გამოყენებული მაღალი ხარისხის ელექტროდების წარმოებისთვის, სადაც საჭიროა ძალიან მაღალი ხარისხის ელექტრული, მექანიკური და თერმული დატვირთვის ტარების უნარი. ნავთობკოკი თითქმის ექსკლუზიურად იწარმოება დაყოვნებული კოქსირების პროცესით, რაც ნედლი ნავთობის დისტილაციის ნარჩენების მსუბუქი ნელი კარბონიზაციის პროცედურაა.

ნემსიანი კოქსი არის კოქსის განსაკუთრებული ტიპის აღსანიშნავად ფართოდ გამოყენებული ტერმინი, რომელიც ხასიათდება უკიდურესად მაღალი გრაფიტიზირების უნარით, რაც გამოწვეულია მისი ტურბოსტრატული ფენის სტრუქტურის ძლიერი სასურველი პარალელური ორიენტაციით და მარცვლების განსაკუთრებული ფიზიკური ფორმით.

შემკვრელები (დაახლოებით 20-25%-იანი შემცველობით)

ქვანახშირის ფისის ფისი
შემაკავშირებელი აგენტები გამოიყენება მყარი ნაწილაკების ერთმანეთთან შესაერთებლად. მათი მაღალი დასველების უნარი ნარევს პლასტიკურ მდგომარეობაში გარდაქმნის შემდგომი ჩამოსხმისთვის ან ექსტრუზიისთვის.

ქვანახშირის ფისის ფისი ორგანული ნაერთია და გამოირჩევა გამორჩეული არომატული სტრუქტურით. ჩანაცვლებული და კონდენსირებული ბენზოლის რგოლების მაღალი წილის გამო, მას უკვე აქვს გრაფიტის მკაფიოდ ჩამოყალიბებული ექვსკუთხა ბადისებრი სტრუქტურა, რაც ხელს უწყობს კარგად მოწესრიგებული გრაფიტული დომენების ფორმირებას გრაფიტიზაციის დროს. ფისი ყველაზე სასარგებლო შემაკავშირებელი ნივთიერებაა. ის ქვანახშირის ფისის დისტილაციის ნარჩენია.

2. შერევა და ექსტრუზია
დაფქული კოქსი ერთგვაროვანი პასტის მისაღებად ერევა ქვანახშირის ფისის ფისს და ზოგიერთ დანამატს. ეს მასა შეჰყავთ ექსტრუზიის ცილინდრში. პირველ ეტაპზე ჰაერი წინასწარი დაპრესით უნდა მოიშოროთ. შემდეგ მოდის ექსტრუზიის ეტაპი, სადაც ნარევი ექსტრუდირდება სასურველი დიამეტრისა და სიგრძის ელექტროდის მისაღებად. შერევისა და განსაკუთრებით ექსტრუზიის პროცესის (იხილეთ სურათი მარჯვნივ) უზრუნველსაყოფად, ნარევი უნდა იყოს ბლანტი. ეს მიიღწევა მისი დაახლოებით 120°C მაღალ ტემპერატურაზე (ფუნტის მიხედვით) შენარჩუნებით მთელი მწვანე წარმოების პროცესის განმავლობაში. ცილინდრული ფორმის ეს ძირითადი ფორმა ცნობილია როგორც „მწვანე ელექტროდი“.

3. ცხობა
გამოიყენება საცხობი ღუმელების ორი ტიპი:

აქ გამოყოფილი ღეროები თავსდება ცილინდრულ უჟანგავი ფოლადის კონტეინერებში (საგერებში). გაცხელების პროცესში ელექტროდების დეფორმაციის თავიდან ასაცილებლად, საგერები ასევე ივსება ქვიშის დამცავი საფარით. საგერები იტვირთება ვაგონის პლატფორმებზე (ვაგონის ძირებზე) და გადადის ბუნებრივ აირზე მომუშავე ღუმელებში.

რგოლის ღუმელი

აქ ელექტროდები მოთავსებულია ქვის დაფარულ ღრუში, საწარმოო დარბაზის ძირში. ეს ღრუ 10-ზე მეტი კამერისგან შემდგარი რგოლური სისტემის ნაწილია. ენერგიის დაზოგვის მიზნით, კამერები ერთმანეთთან დაკავშირებულია ცხელი ჰაერის ცირკულაციის სისტემით. ელექტროდებს შორის არსებული სიცარიელეები ასევე ივსება ქვიშით დეფორმაციის თავიდან ასაცილებლად. გამოცხობის პროცესში, სადაც ფისი კარბონიზებულია, ტემპერატურა ფრთხილად უნდა იყოს კონტროლირებადი, რადგან 800°C-მდე ტემპერატურაზე გაზის სწრაფმა დაგროვებამ შეიძლება ელექტროდის ბზარი გამოიწვიოს.

ამ ფაზაში ელექტროდების სიმკვრივე დაახლოებით 1,55-1,60 კგ/დმ3-ია.

4. განაყოფიერება
გამომცხვარი ელექტროდები გაჟღენთილია სპეციალური ფისით (თხევადი ფისი 200°C-ზე), რათა მათ მიეცეს უფრო მაღალი სიმკვრივე, მექანიკური სიმტკიცე და ელექტროგამტარობა, რაც მათ ღუმელების შიგნით მკაცრი სამუშაო პირობების გასაძლებად დასჭირდებათ.

5. ხელახლა გამოცხობა
ფისის გაჟღენთვის კარბონიზაციისა და დარჩენილი აქროლადი ნივთიერებების მოსაშორებლად საჭიროა მეორე გამოცხობის ციკლი, ანუ „ხელახლა გამოცხობა“. ხელახალი გამოცხობის ტემპერატურა თითქმის 750°C-ს აღწევს. ამ ფაზაში ელექტროდებს შეუძლიათ მიაღწიონ დაახლოებით 1,67 – 1,74 კგ/დმ3 სიმკვრივეს.

6. გრაფიტიზაცია
აჩესონის ღუმელი
გრაფიტის წარმოების ბოლო ეტაპია გამომცხვარი ნახშირბადის გრაფიტად გარდაქმნა, რასაც გრაფიტიზაცია ეწოდება. გრაფიტიზაციის პროცესის დროს, მეტ-ნაკლებად წინასწარ მოწესრიგებული ნახშირბადი (ტურბოსტრატული ნახშირბადი) გარდაიქმნება სამგანზომილებიან მოწესრიგებულ გრაფიტის სტრუქტურად.

ელექტროდები მოთავსებულია ელექტრო ღუმელებში, რომლებიც გარშემორტყმულია ნახშირბადის ნაწილაკებით მყარი მასის წარმოსაქმნელად. ღუმელში გადის ელექტრული დენი, რაც ტემპერატურას დაახლოებით 3000°C-მდე აწევს. ეს პროცესი, როგორც წესი, მიიღწევა ACHESON-ის ღუმელის ან LENGTHWISE FURNACE (LWG)-ის გამოყენებით.

აჩესონის ღუმელის შემთხვევაში ელექტროდები გრაფიტიზდება პარტიული პროცესით, ხოლო LWG ღუმელში მთელი სვეტი ერთდროულად გრაფიტიზდება.

7. დამუშავება
გრაფიტის ელექტროდები (გაგრილების შემდეგ) დამუშავებულია ზუსტი ზომებითა და ტოლერანტობით. ეს ეტაპი შეიძლება ასევე მოიცავდეს ელექტროდების ბოლოების (ბუდეების) დამუშავებას და ხრახნიანი გრაფიტის ქინძისთავის (ნიპლის) შეერთების სისტემით მორგებას.