{"id":29047,"date":"2020-05-05T09:37:53","date_gmt":"2020-05-05T09:37:53","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/elektrisch-kalziniertes-anthrazit\/"},"modified":"2021-04-29T11:08:56","modified_gmt":"2021-04-29T11:08:56","slug":"elektrisch-kalziniertes-anthrazit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/elektrisch-kalziniertes-anthrazit\/","title":{"rendered":"Elektrisch kalziniertes Anthrazit"},"content":{"rendered":"

\n\tElektrisch kalziniertes Anthrazit<\/b>\n\t<\/h1>\n\t

Der globale Markt f\u00fcr kalziniertes Anthrazit wird bis 2024 voraussichtlich 3,4 Mrd. USD j\u00e4hrlich erreichen(1), es ist unerl\u00e4sslich, dass Prozesse zur effizienten und robusten Kalzinierung von Anthrazit genutzt werden – um das bestm\u00f6gliche Material zu produzieren. Zur K\u00fcrze dieser Arbeiten werden elektrisch kalzinierte skalzierte und „regelm\u00e4\u00dfige“ kalzinierte anthrazit mit den Abk\u00fcrzungen ECA bzw. CA bezeichnet.<\/p>\n

\n\tEinf\u00fchrung in kalziniertes Anthrazit\n\t<\/h2>\n\t

Anthrazit ist eine der h\u00f6herwertigen Formen von Kohlenstoff, die selbst f\u00fcr eine Vielzahl von Anwendungen verwendet wird. Es befindet sich h\u00e4ufig auf der ganzen Welt und profitiert von einem hoch entwickelten Bergbau- und Vertriebssystem.<\/a><\/p>\n

<\/u> Verbesserungsprozesse f\u00fcr das bereits aschearme und wenig fl\u00fcchtige organisch enthaltende Anthrazit wie Kalzinierung werden seit langem verwendet, um Anthrazit zu modifizieren, um es zu einem feuerfesten Material mit einer por\u00f6sen Struktur zu machen.<\/p>\n

Die Kalzinierung ist ein Verfahren, bei dem ein Material deutlich erhitzt, aber nicht verbrannt werden darf. Es wird oft verwendet, um die Festigkeitseigenschaften eines Materials zu verbessern, die H\u00e4rte zu verbessern oder einfach ein l\u00e4nger anhaltendes Material zu liefern, das besser gegen Erosion oder Zerfall resistent ist.<\/p>\n

Anthrazit ist ein oft kalziniertes Material, wobei kalziniertes Anthrazit einen gro\u00dfen Strau\u00df von Anwendungen in Gie\u00dferei- und Metallproduktionsanwendungen hat(2,3). Bei Anwendungen wie in Elektroden verringert die Kalzinierung die elektrischen Widerstandseigenschaften des Materials und entfernt alle verbleibenden fl\u00fcchtigen organischen Verbindungen. Nicht kalziniertes Anthrazit ist ein elektrischer Isolator (d.h. es f\u00fchrt schlecht). Studien haben gezeigt, dass CA\/ECA, die so niedrig wie 900 \u00b0C kalkuliert werden, einen erheblichen Anstieg ihrer elektrischen Leitf\u00e4higkeit aufweist; bei Kalzinationstemperaturen von 1.300 \u00b0C (4,5) nur 1.000 \u00b0 Widerstand erreichen.<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_337118396\n\t

Im Vorfeld eines Kalzinierungsprozesses ist zu betonen, dass ein hochwertiges Anthrazit als Ausgangsmaterial verwendet werden muss(6).<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_1383606008\n

\n\tElektrisch kalziniertes Anthrazit (ECA)\n\t<\/h3>\n\t

ECA ist Anthrazit, das nicht von einem Gasofen, sondern von einem Elektroofen kalziniert wurde, und das Verfahren wird als „Elektrokalzinierung“ bezeichnet. Die Elektrokalzinierung \u00e4hnelt funktionell dem herk\u00f6mmlichen Gasfeuerverfahren und produziert ein Produkt, das weitgehend nicht unterscheidbar ist, aber als kontinuierlicher Prozess betrieben wird, der einen inh\u00e4renten Effizienzvorteil gegen\u00fcber einem normalen Gasofen bietet(7). Das erste Beispiel f\u00fcr die kontinuierliche Eletro-Kalzinierung im industriellen Ma\u00dfstab wurde in China in den 1980er Jahren demonstriert. Moderne Elektrokalzinationsanlagen nutzen Gleichstrom \u00fcber Wechselstrom, da die Effizienz trotz einer Leistungsreduzierung von ca. 20(8) gr\u00f6\u00dfer ist. Einer der Hauptvorteile der Elektrokalzinierung ist eine wesentlich einfachere W\u00e4rmekontrolle und eine v\u00f6llig gleichm\u00e4\u00dfige W\u00e4rmeverteilung. Dies sorgt f\u00fcr ein v\u00f6llig einheitliches kalziniertes Produkt, das f\u00fcr den weiteren Gebrauch bereit ist.<\/p>\n

Im Vergleich zu CA wird ECA oft als mit einem etwas h\u00f6heren elektrischen Widerstand, aber mit einem besseren Langfristigen Stabilit\u00e4tsprofil angesehen. In der Fertigung wird ECA tendenziell bei einer h\u00f6heren Temperatur als CA erhitzt, jedoch f\u00fcr eine viel k\u00fcrzere Zeit. Es wurde festgestellt, dass die vorteilhaften Eigenschaften, die durch Diekalzinierung verliehen werden, eher aus der Temperatur der Kalzinierung als aus der Zeit resultiert(9).<\/p>\n

Die CA\/ECA-Fertigung bei h\u00f6chsten Temperaturen produziert ein Produkt, das auf semigraphitisiertes Anthrazit verweist. Das hei\u00dft, die Anwendung einer signifikanten Temperatur verursacht einen Graphitisierungsprozess auf dem Anthrazit – das Material h\u00e4rter und widerstandsf\u00e4higer. <\/em><\/strong>Die Kalzinierung (beider Arten) ist stark mit einer Zunahme der Druck- und Strukturfestigkeit verbunden, die mit porosity levels zusammenh\u00e4ngt.<\/p>\n\t\t\t\t\"Strom,\n\t\t\t\t\"ofen\n

\n\tAnwendungen\n\t<\/h2>\n\t

Weltweit sind die wichtigsten Anwendungen f\u00fcr ECA die Herstellung von Elektroden, Elektrodenpaste und die Herstellung von Stahl und Aluminium. In der Regel kann ECA \u00fcberall dort verwendet werden, wo CA verwendet wird. Eine wichtige \u00dcberlegung bei der Wahl zwischen CA und ECA ist die Umwelt – die Verwendung von Gas\u00f6fen zur Herstellung konventioneller CA produziert erhebliche Mengen an Treibhausgasen vor Ort. Andererseits kann der EuRH mit „sauberen“ oder erneuerbaren Energien erzeugt werden, wenn die Versorgung aus einer geeigneten Quelle erfolgt.<\/p>\n

F\u00fcr die Herstellung von Aluminium wird ECA neben Elektroden auch in der Auskleidung der Topfh\u00fctte als Isolator eingesetzt (siehe unten). F\u00fcr die Stahl- und andere Eisenmetallproduktion wird sie als Elektrode f\u00fcr elektrische Schmelzprozesse eingesetzt(10). ECA\/CA kann auch in Gie\u00dfereikuppeln verwendet werden(11).<\/p>\n

Dabei werden prim\u00e4r Anwendungen des EuRH er\u00f6rtert, d. h. die Herstellung von Elektroden und Rammpasten. In Bezug auf Elektroden sind moderne Beispiele in der Regel Kohlenstoff- oder Graphitbasis, wobei der Kohlenstoff CA\/ECA ist. CA\/ECA werden aufgrund ihrer relativ kosteng\u00fcnstigen Natur und der gut geeigneten elektrischen Widerstandseigenschaften verwendet(12).<\/p>\n\t\t\t\t\"kalzinierte\n\t\t\t\t\"kalzinierte\n

\n\tElektrodenkathoden\n\t<\/h3>\n\t

CA und ECA werden seit langem f\u00fcr den kathodischen Teil einer elektrochemischen Zelle verwendet, um eine Vielzahl von Elementen aus L\u00f6sungen und\/oder f\u00fcr das Schmelzen von Nichteisenmetallen herzustellen\/extrahieren. CA\/ECA werden am h\u00e4ufigsten als Kathode (das positiv geladene „Ende“) verwendet und verlassen sich neben der langfristigen Sch\u00fcttstabilit\u00e4t auf die hervorragenden elektrischen Leitungseigenschaften von CA\/ECA.<\/p>\n

In einem elektrothermischen Ofen wird W\u00e4rme durch Diedurchleitung von Strom durch kohlenstoffhaltige Elektroden bereitgestellt, solche Elektroden k\u00f6nnen haupts\u00e4chlich oder ausschlie\u00dflich aus ECA zusammengesetzt werden. Elektroden f\u00fcr diese Anwendung m\u00fcssen eine hohe Kapazit\u00e4t f\u00fcr elektrische Leitf\u00e4higkeit, eine langsame Oxidationsrate, hohe mechanische Festigkeit und geringe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit aufweisen. Hochwertige ECA hat diese Eigenschaften. Elektroden k\u00f6nnen aus Monolithen von ECA, Halbmonolithen (siehe Rammpasten unten) oder durch ein Verfahren gebildet werden, bei dem zerkleinerte ECA und harz zu einer Elektrode durch Kompression und Erw\u00e4rmung gebildet werden(13).<\/p>\n

Bei der Verwendung bei der Aluminiumverh\u00fcttung enthalten Elektroden mit einer Basis von ca. ECA rund 70 Gewichtsprozent ECA, die auf mehr als 1.200 \u00b0C w\u00e4rmebehandelt wurden, wobei die Waage aus Teer und gefr\u00e4ster Graphit besteht. Interessanterweise hat die Forschung gezeigt, dass der elektrische Widerstand mit der thermischen Ausdehnung der Kathode zunimmt, und diese Ausdehnung steigt mit einem gr\u00f6\u00dferen Schwefelgehalt in der CA\/ECA. Ein entscheidender Faktor bei der Kathodenproduktion ist daher die Auswahl von Anthrazit h\u00f6chster Qualit\u00e4t(14).<\/p>\n

\n\tElektrodenanoden\n\t<\/h3>\n\t

Obwohl weniger beliebt, ist es m\u00f6glich, ECA als Anode in der Aluminiumproduktion zu nutzen. Der EuRH, der die gleichen Eigenschaften wie f\u00fcr eine Kathode ben\u00f6tigt, hat Erd\u00f6lkoks weitgehend als Identit\u00e4t der Anode ersetzt(15). Untersuchungen zeigten, dass Anoden mit nur 20 Gewichtsprozent ECA-Gehalt machbar sind, aber mit etwa 40 idealisiert werden. Auch hier sollte in erster Linie hochreine Kohle mit niedrigem Aschegehalt verwendet werden, da hoher Aschegehalt teilweise f\u00fcr niederscheine und niederscheine Wirkungselektroden verantwortlich ist(16).<\/p>\n

\n\tElektroden- \/ Stampfpasten\n\t<\/h3>\n\t\t\t\t\"shutterstock_1093192019\n\t

Anoden und Kathoden, wenn sie aus dem EuRH bestehen, sind f\u00fcr ihre langfristige Stabilit\u00e4t bekannt, aber manchmal kommt es zu Zwischenf\u00e4llen, die Risse oder \u00e4hnliche Sch\u00e4den verursachen. In solchen F\u00e4llen ist die Reparatur oft dem Austausch vorzuziehen, und so werden rammende Pasten f\u00fcr die Reparatur der Elektrodenplatte in \u00e4hnlicher Weise wie Gipsf\u00fcller verwendet, die in Hausw\u00e4nden verwendet werden. Die hochwertigsten Rammpasten bestehen aus ECA.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen halbmonolithische ECA-Elektroden gebildet werden, indem rammende Pasten verwendet werden, um kleinere ECA-Monolithen miteinander zu verbinden, wobei sich die Rammpaste wie Kleber verh\u00e4lt – Monolithen werden zusammen mit Rammpaste platziert und das gesamte System zu einem gro\u00dfen Halbmonolithen verdichtet(17). Obwohl die Leistung nicht so gut ist wie bei einer einzelnen Monolithelektrode, werden die Kosten deutlich reduziert, und die Festigkeit der ECA-haltigen Rammpaste ist st\u00e4rker als die Pasten aus CA oder synthetischem Graphit gem\u00e4\u00df der Sekund\u00e4rliteratur(18). Die gleiche Arbeit deutete darauf hin, dass das in der Paste verwendete Bindemittelmaterial, das auf Chinolin basisgt e.B. war, keinen Einfluss auf die Dichte oder Druckfestigkeit der Paste hatte.<\/p>\n

ECA-basierte Rammpasten werden bevorzugt als kalte Rammpasten verwendet – d. h. sie werden aufgetragen und bei Umgebungstemperatur aush\u00e4rten d\u00fcrfen. Dies allein verschafft einen Vorteil, da keine Heizung erforderlich ist. Solche rammenden Pasten genie\u00dfen geringe elektrische Widerstandseigenschaften und hohe Druckfestigkeitswerte. Daten aus Studien in China deuten darauf hin, dass ECA-Rammpaste mit Phenolformaldehydharz als Bindemittel eine Resistenz in der 50-Zoll-Region mit ca. 30 MPa St\u00e4rke aufweist(19).<\/p>\n\t

Laut Patentliteratur enthalten rammende Pasten etwa 80 Gewichtsprozent kohlenstoffhaltiges Pulveraggregat und bis zu 5 mal Gewicht Bindemittel. Die Waage ist in der Regel Pitch(20). Dar\u00fcber hinaus kann kalte Rammpaste auf Basis von ECA aufgrund einer geringen Toxizit\u00e4tsmessung der entwichenen Gase aus dem Zeitpunkt der Erhitzung der Paste als „\u00f6kofreundliches“ Material angesehen werden(21). ECA kann aus gechiptem\/pulverisiertem Anthrazit hergestellt werden und ist hier das „kohlenstoffhaltige Pulveraggregat“. ECA Rammpasten sind f\u00fcr ihre langfristige Stabilit\u00e4t bekannt und nicht nur als „Schnelle L\u00f6sung“ f\u00fcr besch\u00e4digte monolithische Elektroden.<\/p>\n

\n\t\u00dcberlegungen bei der Verwendung von ECA\n\t<\/h3>\n\t

In einigen Bogen\u00f6fen fr\u00fcherer Generation kann es zu einem radialen Temperaturgradienten kommen, der zu einem Mangel an Homogenit\u00e4t im Kalzinierungsprozess f\u00fchren kann. Durch moderne Heizelemente gemildert, wird dies nicht mehr als Problem betrachtet. Der Rappoport-Effekt ist ein Ph\u00e4nomen, bei dem die Porenstruktur von CA\/ECA durch natrium- und fluorhaltige Verbindungen, die in sie eindringen, zu einer Ausdehnung f\u00fchrt(22), eine solche Ausdehnung f\u00fchrt zu Einer Ineffizienz der elektrischen Leitf\u00e4higkeit.<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_1656132664\n

\n\tAndere Anwendungen\n\t<\/h3>\n\t

Aufgrund der Art des hochwertigen EuRH, der sich einem Graphitisierungsprozess unter Erhitzung unterzieht, kann synthetischer Graphit schlie\u00dflich aus dem EuRH gebildet werden(23); Anthrazit beginnt bei etwa 2.200 \u00b0C (24) mit der Graphitisierung. Obwohl es sich um einen geringf\u00fcgigen Einsatz handelt, kann eCA als Hochleistungsvergaser in der Graueisenerzeugung aus Stahlabf\u00e4llen verwendet werden(25). ECA wird als ein wesentlich qualitativ hochwertigeres Produkt als herk\u00f6mmliche CA wahrgenommen und wird daher nicht in g\u00e4ngigen CA-Anwendungen wie in Gie\u00dfformen und als Hochofenauskleidung enden.<\/p>\n\t\t\t\t\"kalziniertes\n

\n\tZusammenfassung\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • ECA ist ein n\u00fctzliches Material bei der Herstellung von monolithischen und halbmonolithischen Elektroden und Rammpasten<\/li>\n
  • ECA wird in der Regel in diesen H\u00f6her-End-Anwendungen verwendet, wobei herk\u00f6mmliche Zertifizierungsstellen breiteren Massenverwendungen vorbehalten sind.<\/li>\n
  • Die Kalzinierung mit elektrischen Mitteln gilt als besser als andere Methoden aufgrund einer gleichm\u00e4\u00dfigeren Erw\u00e4rmung bei einer h\u00f6heren Temperatur<\/li>\n
  • EuRH verlangt keine Verbrennung fossiler Brennstoffe vor Ort<\/li>\n
  • ECA verf\u00fcgt \u00fcber hervorragende Eigenschaften in Bezug auf elektrische Leitf\u00e4higkeit, mechanische\/komprimive Festigkeit und Langzeitstabilit\u00e4t<\/li>\n<\/ul>\n

    Wenn Sie ECA (Electrically Calcined Anthrazit) erhalten m\u00f6chten, dann kontaktieren Sie uns bitte und wir helfen Ihnen bei all Ihren Anforderungen<\/p>\n\t\t\t\t\"Topf\n\t

    Verweise<\/strong><\/p>\n

    1 MarketWatch (online), 2019, Electrically Calcined Anthrazit Market (ECA) Incredible Possibilities, Growth with Industry Study, Detailed Analysis and Forecast to 2025<\/em>, abgerufen am 28. Februar 2020, https:\/\/www.marketwatch.com\/press-release\/electrically-calcined-anthracite-market-eca-incredible-possibilities-growth-with-industry-study-detailed-analysis-and-forecast-to-2025-2019-09-06<\/em> <\/p>\n

    2 S. Ge et al., Metallurg. Mater. Trans. B<\/em>, 1968<\/strong>, 20. 67<\/p>\n

    3 US-Patent US9695088B2, 2010<\/p>\n

    4 I. V. Surotseva et al.<\/em>, Koks und Chem.<\/em>, 2012<\/strong>, 55, 231<\/p>\n

    5 V. I. Lakomskii, Koks und Chemie<\/em>, 2012<\/strong>, 55, 266<\/p>\n

    6 M. M. Gasik et al., Modellierung und Optimierung der Anthrazitbehandlung in einem Elektroverkalker,<\/em> in: 12. Internationaler Ferrolegierungskongress<\/em>, Helsinki, 2010<\/p>\n

    7 H. Zhao et al.<\/em>, Entwicklung und Anwendung von Elektrokalzinern mit erh\u00f6hter Kalzinationstemperatur<\/em>, in: O. Martin (ed) Light Metals 2018, TMS 2018, The Minerals, Metals & Materials Series<\/em>. Springer, Cambridge, 2018<\/p>\n

    8 I. M. Kashlev und V. M. Strakhov, Coke and Chem.<\/em>, 2018<\/strong>, 61, 136<\/p>\n

    9 B. G. Furdin et al.<\/em>, Carbon<\/em>, 2000<\/strong>, 38, 1207<\/p>\n

    10 H. Hayashi et al., J. Metals<\/em>, 1968<\/strong>, 20, 63<\/p>\n

    11 A. F. Baker et al.<\/em>, Use of Calcined Anthrazit in Foundry Cupolas<\/em>, Bureau of Mines, United States Department of the Interior, Washington DC, 1963<\/p>\n

    12 I. M Kashlev und V. M. Strakhov, Coke and Chem.<\/em>, 2008<\/strong>, 61, 136<\/p>\n

    13 B. Chatterjee, Anwendung von Elektroden in Ferrolegierungs\u00f6fen<\/em>, in: 4. Refresher Kurs auf FerroLegierungen, Jamedpur, Indien, 1994<\/p>\n

    14 D. Belitskus, Metallurg. Trans. B <\/em>1976<\/strong>, 7, 543<\/p>\n

    15 Z. Zhi et al.<\/em>, Proc. Erde und Planetary Sci.<\/em>Transportjahr 2009<\/strong>, 1, 694<\/p>\n

    16 C. P. Xie et al.<\/em>, Clean Coal Tech.<\/em>, 2004<\/strong>, 10, 45<\/p>\n

    17 J. A. S. Belmonte et al., Densification of Ramming Paste in Cathodes<\/em>, in: A. Tomsett and J. Johnson (eds), Essential Readings in Light Metals<\/em>, Springer, Cambridge, 2016<\/p>\n

    18 H. A. ‚ye et al.<\/em>, Early Failure Mechanisms in Aluminium Cell Cathodes<\/em>, in: A. Tomsett and J. Johnson (eds), Essential Readings in Light Metals<\/em>, Springer, Cambridge, 2016<\/p>\n

    19 L. Tian et al.<\/em>, Kinn. J. Proc. Eng.<\/em>, 2011<\/strong>, 3, 1<\/p>\n

    20 US-Patent US3925092A, 1974, abgelaufen<\/p>\n

    21 J. Zeng et al.<\/em>, Adv. Mater. Res.<\/em>, 2011<\/strong>, 399, 1206<\/p>\n

    22 J. M. Peyneau, Design of Highly Reliable Pot Linings<\/em>, in: A. Tomsett und J. Johnson (Eds), Essential Readings in Light Metals<\/em>, Springer, Cambridge, 2016<\/p>\n

    23 C. E. Burgess-Clifford et al.<\/em>, Kraftstoffprozess. Tech.<\/em>, 2009<\/strong>, 90, 1515<\/p>\n

    24 A. B. Garcia et al., Kraftstoffprozess. Tech.<\/em>Transportjahr 2002<\/strong>, 79, 245<\/p>\n

    25 K. Janerka et al.<\/em>, Adv. Mater. Res.<\/em>, 2012<\/strong>, 622, 685<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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