Elektrik yang lebih tegas

Secara counterintuitively, anthracite adalah bahan refraktori yang berdaya maju - tetapi lebih-lebih lagi apabila ia telah dikalsentuh - dan lebih lagi apabila musibah itu bersifat elektrik. Bukan sahaja kaedah yang lebih bertanggungjawab terhadap alam sekitar dan ekonomi untuk menentukur anthracite, tetapi anthracite berkalika elektrik mempunyai banyak ciri yang menjadikannya sesuai untuk kegunaan industri. Anthracite elektrik yang berkualiti terbaik bermula dengan anthracite unggul, seperti yang dibekalkan oleh Pegmatite Afrika.

Pasaran global untuk kerja-kerja ini dijangka akan mencecah 3.4 BN USD setiap tahun oleh 2024 (1), adalah penting bagi proses untuk memastikan bahawa ianya dapat dimanfaatkan dengan cekap dan berkesan untuk menghasilkan bahan yang terbaik. Bagi brevity, sepanjang kerja ini, secara elektrik calcined antrasit dan ' kerap ' calcined antrasit dirujuk dengan singkatan dan juga.

Pengenalan Kepada Anthracite Calcined

Anthracite adalah salah satu bentuk yang berkualiti tinggi karbon, sendiri digunakan untuk pelbagai aplikasi. Ia biasanya terletak di seluruh dunia dan mendapat faedah daripada rejim perlombongan dan
pengedaran
yang sangat maju. Proses pembaikan untuk yang sudah rendah dan tidak menentu rendah organik yang mengandungi antrasit yang telah lama digunakan untuk mengubah suai antrasit untuk membuatnya menjadi bahan refraktori, dengan struktur yang berliang.

Calcangan adalah satu proses yang bahan yang ketara dipanaskan tetapi tidak dibenarkan untuk mengdada. Ia sering digunakan untuk meningkatkan sifat kekuatan bahan, untuk meningkatkan kekerasan, atau untuk hanya menyediakan bahan yang lebih tahan lama yang lebih baik kepada hakisan atau kerosakan.

Antrasit adalah bahan yang sering calcined, dengan calcined antrasit mempunyai tempat yang luas menggunakan di dalam penggunaan dan pengeluaran logam (2, 3). Untuk aplikasi seperti dalam elektrod, calcangan mengurangkan sifat kerintangan elektrik bahan dan mengeluarkan apa-apa sebatian organik sisa yang tidak menentu. Non-calcined antrasit adalah penebat elektrik (iaitu ia menjalankan buruk). Kajian menunjukkan bahawa CA/ECA calcined serendah 900 ° c menunjukkan rangsangan yang besar kepada kekonduksian elektrik; mencapai hanya 1,000 μΩ rintangan pada suhu calcangan dari 1,300 ° c (4, 5).

shutterstock_337118396 tinggi

Di hadapan mana-mana proses calcangan, ia harus menekankan bahawa raket berkualiti tinggi mesti digunakan sebagai bahan permulaan (6).

shutterstock_1383606008 Wide

Anthracite Calcined Elektrik (ECA)

ECA ialah antrasit yang tidak dicalat oleh ketuhar gas tetapi bukan Relau elektrik, dan proses ini dirujuk sebagai ' elektrik o-calcangan '. Elektrik o-calcangan adalah fungsi yang sama dengan kaedah gas-dipecat tradisional dan menghasilkan produk yang sebahagian besarnya tidak dapat dibezakan, namun ia dikendalikan sebagai proses yang berterusan menawarkan kelebihan kecekapan yang wujud melalui Relau gas biasa (7). Contoh pertama eletro-calcangan secara berterusan pada skala industri telah ditunjukkan di China pada tahun 1980-an. Tumbuhan elektrik yang moden ini menggunakan tanaman yang sedia ada secara langsung, kerana kecekapan yang lebih besar walaupun pengurangan kuasa Circa 20 (8). Salah satu kelebihan utama Electric o-calcangan adalah kawalan haba yang lebih mudah, dan pengagihan haba yang seragam sepenuhnya. Ini dibuat untuk produk yang seragam, bersedia untuk kegunaan selanjutnya.

Dengan cara perbandingan kepada CA, ECA sering dianggap sebagai mempunyai rintangan elektrik yang lebih tinggi tetapi dengan profil kestabilan jangka panjang yang lebih baik. Dalam pembuatan, ECA cenderung untuk dipanaskan pada suhu yang lebih tinggi daripada CA, tetapi untuk masa yang lebih singkat. Telah didapati bahawa sifat-sifat yang berfaedah yang diberikan oleh pemisahan timbul daripada suhu pemisahan dan bukannya masa (9).

Penyelidikan telah menunjukkan bahawa keadaan optimum untuk menghasilkan anthracite berkaliber elektrik yang sesuai untuk aplikasi elektrod (lihat kemudian) adalah dalam Relau Elektrik 500 kW pada 1,500 hingga 1,650 °C, di mana berbanding dengan teknik pemanasan kontemporari yang lain, produktiviti telah ditingkatkan sebanyak 26.9% dan penggunaan tenaga dikurangkan sebanyak 21.3%(10).

Pembuatan CA/ECA pada suhu tertinggi menghasilkan produk yang dirujuk sebagai anthracite separa grafiti. Iaitu, aplikasi suhu yang ketara menyebabkan proses graphitisation pada antrasit-membuat bahan keras dan lebih berdaya tahan. Calcangan (dari kedua-dua jenis) telah dikaitkan dengan peningkatan dalam kekuatan mampatan dan struktur, yang berkaitan dengan tahap porositi.

elektrik yang digunakan untuk membuat eclectrified calcine antrasit
Relau menggunakan raket clacyang

Aplikasi

Ia mungkin counterintuitive bahawa anthracite telah lama digunakan sebagai refraktori - dengan alasan bahawa sebagai satu bentuk arang batu, ia akan mudah terbakar. Ia adalah contoh bahan refraktori neutral, yang bermaksud bahawa tidak ada reaktiviti dengan athasfera berasid atau asas atau papak. Oleh kerana versi anthracite yang dirawat haba, CA dan ECA lebih kuat, konduktor elektrik yang lebih berlubang dan lebih baik daripada anthracite yang tidak dirawat.

Di seluruh dunia, aplikasi utama untuk ECA adalah pembuatan elektrod, elektrod pes dan dalam pengeluaran keluli dan aluminium. Biasanya, ECA boleh digunakan di mana sahaja CA digunakan. Salah satu pertimbangan penting apabila memilih antara CA dan ECA alam sekitar – penggunaan Relau gas untuk menghasilkan CA konvensional menghasilkan sejumlah besar gas rumah hijau di tapak. Di sisi lain, ECA boleh dihasilkan menggunakan tenaga yang bersih atau boleh diperbaharui jika bekalan adalah dari sumber yang sesuai.

Bagi pengeluaran aluminium, ECA digunakan dalam lapisan pelanggar pasu sebagai penebat di samping elektrod (lihat di bawah). Untuk pengeluaran logam ferus keluli dan lain-lain, ia digunakan sebagai elektrod untuk proses pelusuk elektrik (11). ECA/CA juga boleh digunakan dalam cupolas pengasas (12).

Di sini, aplikasi utama ECA akan dibincangkan, iaitu pengeluaran elektrod dan ramming pastes. Berkenaan dengan elektrod, contoh moden biasanya karbon atau grafit berasaskan, dengan karbon sebagai CA/ECA. CA/ ECA digunakan kerana sifat mereka yang agak murah dan sifat rintangan elektrik yang sesuai (13).

Semasa anthracite calcination mula menjalani grafitisasi pada kira-kira 2,200 °C(14). Kesannya, disebabkan oleh grafik, graphite sintetik dibentuk sebagai sebahagian daripada proses menghasilkan ECA(15). Pembakaran elektrik adalah lebih cekap tenaga daripada mencapai pembakaran calcination oleh pemanasan gas. Graphite sendiri adalah bahan refraktori. CA mempunyai liang-liang bersaiz kecil dan konsisten. Anthracite calcined mendapati penggunaan yang meluas dalam refraktori grafik kasta monolitik yang merupakan utiliti yang hebat untuk pengeluaran logam ferus dan bukan ferus. Kebolehgunaan yang luas, tahap kesucian yang baik dan kos yang rendah menjadikan ECA pilihan popular dalam tetapan refraktori.

Khususnya untuk aplikasi peleburan, ECA mempunyai rintangan elektrik yang menarik yang jauh lebih rendah daripada anthracite(16); ECA adalah konduktor yang baik. Ini menjadikannya ideal untuk digunakan sebagai elektrod untuk peleburan aluminium (lebih kemudian) dan di samping itu, elektrod berdasarkan ECA untuk peleburan mempunyai kadar pengoksidaan yang perlahan. Digabungkan dengan tahap kekuatan mekanikal dan mampatan yang tinggi dan kekonduksian haba yang rendah, ECA adalah pilihan yang ideal. Elektrod boleh terbentuk daripada monoliths ECA, separa monoliths atau puteri komposit di mana resin digunakan untuk gam bersama-sama monolith kecil atau ECA serbuk.

Rod raket
calcined antrasit katod dan rod katod

Elektrod-katod

CA dan ECA telah lama digunakan untuk bahagian cathodic sel elektrokimia untuk menghasilkan/mengekstrak pelbagai elemen dari penyelesaian dan/atau untuk Smelting logam bukan ferus. CA/ECA paling sering digunakan sebagai katod (' End ' yang positif ') dan bergantung kepada pengaliran elektrik yang cemerlang CA/ECA di samping kestabilan pukal jangka panjang.

Dalam Relau elektrohaba, haba yang disediakan dengan lulus semasa melalui elektrod Carbon, elektrod tersebut boleh terdiri terutamanya atau semata-mata dari ECA. Elektrod untuk permohonan ini mesti mempunyai kapasiti yang tinggi untuk kekonduksian elektrik, kadar yang perlahan pengoksidaan, kekuatan mekanikal yang tinggi dan kekonduksian haba yang rendah. High Quality ECA mempunyai hartanah ini. Elektrod boleh dibentuk dari monoliths ECA, semi-monoliths (lihat ramming pes di bawah) atau melalui proses di mana yang dihancurkan ECA dan resin terbentuk ke dalam elektrod melalui mampatan dan pemanasan (13).

Apabila digunakan untuk aluminium Smelting, elektrod yang berpangkalan di sekitar ECA mengandungi sekitar 70 oleh berat ECA yang telah dirawat dengan lebihan sebanyak 1,200 ° c, dengan bakinya terdiri daripada tar dan berbucu. Menariknya, kajian telah menunjukkan bahawa rintangan elektrik meningkat dengan pengembangan haba katod, dan peningkatan ini meningkat dengan kandungan sulfur yang lebih besar dalam CA/ECA. Oleh itu, faktor penting dalam pengeluaran katod ialah pemilihan anthracite berkualiti tinggi (14).

Elektrod-anodes

Walaupun kurang popular, ia adalah mungkin untuk menggunakan ECA sebagai katod dalam pengeluaran aluminium. Memerlukan sifat yang sama untuk katod, ECA telah menggantikan kok petroleum sebagai identiti anod(19). Kajian menunjukkan bahawa anod dengan serendah 20 oleh kandungan berat ECA boleh dilaksanakan, tetapi ideologi di sekitar 40. Sekali lagi, arang batu kesucian yang tinggi dengan kandungan abu yang rendah harus digunakan pada mulanya, kerana kandungan abu yang tinggi sebahagiannya bertanggungjawab untuk elektrod rendah seumur hidup dan kecekapan rendah (20).

Seperti yang telah disebutkan, salah satu kualiti unggul ECA adalah sifat konduktif yang sangat konduktif dan oleh itu ia adalah apt bahawa aplikasi yang berkembang pesat untuk ECA adalah dalam pengeluaran anodes untuk sel bateri moden. Struktur molekul yang jelas dan ketumpatan rendah bermakna bahawa anodes sedemikian ringan selain menjadi sangat konduktif. Kes penggunaan termasuk dalam sel litium ion mewah (21) dan dalam pelbagai bateri kenderaan elektrik (22). Beberapa contoh prestasi tertinggi didapati dalam sel natrium-vanadium-fosfat di mana penggunaan ECA sebagai elektrod meningkatkan sifat bateri dari segi tahap ketumpatan tenaga yang dipertingkatkan dan keupayaan untuk dicaj dengan cepat (23). Sebagai elektrod, ECA boleh digunakan sebagai semua atau sebahagian daripada jisim elektrod, sering melebihi 50%, atau bahkan sebagai penyapu.

Pes Elektrod/ramming

shutterstock_1093192019 tinggi

Anodes dan katod apabila terdiri daripada ECA dikenali kerana kestabilan jangka panjang mereka, tetapi kadang-kadang insiden akan berlaku menyebabkan retak atau kerosakan lain yang serupa kepada mereka. Dalam keadaan seperti ini, pembaikan adalah sering lebih baik untuk penggantian, dan oleh itu ramming pes digunakan untuk pembaikan ke papak elektrod dalam cara yang sama untuk pengisi plaster yang digunakan di dinding domestik. Pes ramming berkualiti tinggi dibuat terutamanya dari ECA.

Tambahan pula, elektrod ECA separa monolitik boleh dibentuk dengan menggunakan pes ramming untuk menyertai monolith ECA yang lebih kecil bersama-sama, di mana pes ramming berkelakuan serupa dengan gam - monolith ditempatkan bersama-sama dengan pes ramming dan keseluruhan sistem dipaksa untuk membentuk satu separa monolith besar (24). Walaupun prestasi tidak sebaik elektrod monolitik tunggal, kos dikurangkan dengan ketara, dan kekuatan pes ramming yang mengandungi ECA lebih kuat daripada pes yang diperbuat daripada CA atau graphite sintetik mengikut kesusasteraan sekunder(25). Kerja yang sama mencadangkan bahawa bahan Binder yang digunakan dalam pes, yang telah berasaskan quinoline, tidak mempunyai kesan ke atas kekuatan ketumpatan atau mampatan pes.

Yang berasaskan ECA ramming pes digunakan lebih tinggi sebagai ramming pes sejuk-iaitu ia digunakan dan dibenarkan untuk mengubati pada suhu ambien. Ini sahaja menceritakan kelebihan dalam Pemanasan itu tidak diperlukan. Ramming pes menikmati sifat rintangan elektrik yang rendah dan nilai kekuatan mampatan yang tinggi. Data daripada kajian di China menunjukkan pes ramming ECA menggunakan resin formaldehid phenol sebagai pengikat mempunyai rintangan di rantau 50 μΩ dengan circa 30 MPa kekuatan (26). Seperti juga dengan Sastera paten, ramming pes mengandungi kira-kira 80 oleh serbuk berpemberat berat dan sehingga 5 oleh Binder berat. Bakinya biasanya padang (27). Di samping itu, pes ramming sejuk berdasarkan ECA boleh dianggap sebagai bahan 'mesra alam' kerana pengukuran keradangan rendah gas melarikan diri dari apabila pes dipanaskan(28). ECA boleh dihasilkan daripada dihasakat/serbuk dan merupakan ' serbuk bergas ' di sini. ECA ramming pes dikenali untuk kestabilan jangka panjang mereka, dan bukan hanya sebagai ' pembaikan cepat ' untuk monolitik elektrod rosak.

Pertimbangan Semasa Menggunakan ECA

Dalam sesetengah generasi lebih awal, Arka, mungkin terdapat kecerunan suhu jejarian, yang boleh mengakibatkan kekurangan homogen dalam proses calcitas. Mengurangkan dengan elemen pemanasan moden, ini tidak lagi dianggap sebagai masalah. Kesan Rappoport adalah satu fenomena di mana struktur liang CA/ECA disebabkan oleh berkembang disebabkan oleh natrium- dan sebatian yang mengandungi fluorin menembusi mereka (29), pengembangan tersebut menyebabkan ketidakcekapan dalam kekonduksian elektrik.

Dalam banyak aplikasi ECA (dan CA) seperti dalam elektrod dan pes ramming, sebahagian daripada komposisi biasanya termasuk beberapa jenis pengikat resinous atau karbonaceous dan / atau bahan pengisi. Penyelidikan telah menyatakan kepentingan bahan-bahan ini dan interaksi mereka dengan bahan-bahan berkaliber - dengan bahan-bahan ini juga menyumbang kepada kestabilan jangka panjang elektrod atau pes ramming yang dipersoalkan. Apabila pengisi untuk elektrod telah dibuat dari ECA, kekuatan keseluruhan mekanikal mereka kurang berkaitan dengan variasi dalam struktur liang berbanding dengan apabila coke mudah telah digunakan sebagai pengisi (30). Dalam penggantian kok yang berterusan dalam situasi ini, ECA berkualiti tinggi digunakan. Kajian dengan matlamat untuk mengoptimumkan ECA telah menunjukkan bahawa apabila kandungan abu ditetapkan pada 0.95% mengikut berat dan ketumpatan kelantangan 1.452 g cm-3, nilai kekuatan mampatan tertinggi 37.59 MPa dan nilai rintangan elektrik 54.72 μΩ m-1 boleh dicapai (31).

shutterstock_1656132664 Wide

Aplikasi lain

Oleh kerana sifat berkualiti tinggi ECA menjalani proses graphitisation di bawah Pemanasan, grafit sintetik akhirnya boleh dibentuk dari ECA (23); antrasit mula menjalani graphitisation pada kira-kira 2,200 ° c (24). Walaupun penggunaan kecil, serbuk yang boleh digunakan sebagai carburiser berprestasi tinggi dalam pengeluaran besi kelabu daripada sisa keluli (25). ECA dianggap sebagai produk yang lebih berkualiti tinggi berbanding dengan CA konvensional, dan oleh itu tidak digunakan dalam aplikasi CA biasa seperti dalam acuan pemutus dan sebagai letupan Relau Blast.

Calcined Anthracite Dan Graphetised karbon

Grafitisasi adalah proses yang boleh berlaku dalam banyak bahan karbonaceous yang diberikan keadaan suhu dan suasana yang sesuai. Dengan betul ia merujuk kepada proses yang menukarkan bahan karbon supaya mereka mengambil sifat-sifat graphite melalui pembentukan struktur molekul serupa dengan graphite (lembaran berlapis, berbanding dengan bon berjalur berterusan seperti berlian). Salah satu kelebihan utama graphite adalah kekelirian elektrik yang unggul. Grafiti berlaku apabila bahan karbon pepejal mencapai 2,200 °C; grafisi separa boleh berlaku dari serendah 1,400 °C yang mungkin di bawah suhu pemisahan (35). Ia boleh difikirkan sebagai berfaedah untuk dapat merebut bahan yang murah seperti anthracite ke dalam bahan graphite yang berharga dan sangat konduktif seperti.

calcined antrasit dalam longgokan

Ringkasan

  • ECA adalah bahan yang berguna dalam pengeluaran monolitik dan semi-monolitik elektrod dan ramming pes
  • ECA cenderung untuk digunakan dalam aplikasi yang lebih tinggi ini, dengan CA konvensional yang dikhaskan untuk kegunaan pukal yang lebih luas
  • Calcangan dengan cara elektrik dianggap sebagai lebih kepada kaedah lain kerana pemanasan yang lebih banyak walaupun, pada suhu yang lebih tinggi
  • ECA tidak memerlukan pembakaran bahan api fosil di tapak
  • ECA mempunyai hartanah yang cemerlang dari segi kekonduksian elektrik, kekuatan mekanikal/mampatan dan kestabilan jangka panjang

 

Pegmatite Afrika adalah pembekal pilihan kepada industri refraktori, peburu dan pemutus logam untuk bekalan yang boleh dipercayai anthracite berkualiti tinggi, anthracite berkalika dan anthracite berkalika elektrik untuk aplikasi yang paling menuntut. Pegmatite Afrika mempunyai jangkauan yang luas, pengalaman yang luas dan pengetahuan untuk menyediakan produk terbaik pada masa yang tepat.

Periuk yang penuh dengan imrasite

Rujukan

1 MarketWatch (online), 2019, elektrik Calcined Anthracite Market (ECA) kemungkinan luar biasa, pertumbuhan dengan kajian industri, analisis terperinci dan ramalan kepada 2025, dicapai 28 Feb 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

2 S. GE et Al., Metallurg. Mater. Trans. B, 1968, 20. 67

3 US paten US9695088B2, 2010

4 I. V. Surotseva et Al., Coke dan Chem., 2012, 55, 231

5 V. I. Lakomskii, Coke dan kimia, 2012, 55, 266

6 m. M. Gasik et Al., pemodelan dan pengoptimuman rawatan Anthracite dalam Elektrocalcinator, di dalam: ke- 12 Kongres feraloi Antarabangsa, Helsinki, 2010

7 H. Zhao et Al., pembangunan dan aplikasi Elektrocalciners dengan peningkatan suhu yang meningkat, dalam: O. Martin (ed) logam cahaya 2018, TMS 2018, mineral, logam & bahan siri. Springer, Cambridge, 2018

8 I. M. Kashlev dan V. M. Strakhov, Coke dan Chem., 2018, 61, 136

9 B. G. Furdin et Al., karbon, 2000, 38, 1207

10 Saya .M. Kashlev dan V.M. Strakhov, Coke, 2018, 61, 136

11 H. Hayashi et al., J. Metals, 1968, 20, 63

12 A. F. Baker et al., Penggunaan Calcined Anthracite di Foundry Cupolas, Biro Periuk Api, Jabatan Pedalaman Amerika Syarikat, Washington DC, 1963

13 Saya.M Kashlev dan V.M. Strakhov, Coke dan Chem., 2008, 61, 136

14 E.M.M. Ewais, J. Ceram. SoC. Jepun, 2004, 112, 517

15 C. E. Burgess-Clifford et al., Proses bahan api. Tech., 2009, 90, 1515

16 P. Jelínek dan J. Beňo, Arch. Faundri. Eng., 2000, 8, 67

17 B. Chatterjee, Permohonan Elektrod dalam Relau Aloi Ferro, dalam: Kursus Refresher ke-4 pada Aloi Ferro, Jamedpur, India, 1994

18 D. Belitskus, Metallurg. Trans. B 1976, 7, 543

19 Z. Zhi et al., Proc. Bumi dan planet Sci., 2009, 1, 694

20 C. P. Xie et al., Clean Coal Tech., 2004, 10, 45

21 Y. Yu et al., J. Aloi Sebatian, 2019, 779, 202

22 Q. Zhang et al., eTransportation, 2019, 2, 100033

23 S. Yan et Al. Adv. Mater., 2015, 27, 6670

24 J. A. S. Belmonte et al., Ketumpatan Pes Ramming di Katodes, dalam: A. Tomsett dan J. Johnson (eds), Bacaan Penting dalam Logam Ringan, Springer, Cambridge, 2016

25 H. A. Øye et al., Mekanisme Kegagalan Awal dalam Katod Sel Aluminium, dalam: A. Tomsett dan J. Johnson (eds), Bacaan Penting dalam Logam Ringan, Springer, Cambridge, 2016

26 L. Tian et al., Chin. J. Eng., 2011, 3, 1

27 Paten AS US3925092A, 1974, tamat tempoh

28 J. Zeng et al., Adv. Mater. Res., 2011, 399, 1206

29 J.M. Peyneau, Reka bentuk Lapisan Periuk YangSangat Dipercayai , dalam: A. Tomsett dan J. Johnson (eds), Bacaan Penting dalam Logam Ringan, Springer, Cambridge, 2016

30 J. W. Patrick, Ikatan antara zarah pengikat dan pengisi dalam elektrod karbon dan graphite, Suruhanjaya Eropah, Luxembourg, 1992

31 R. Yao-jian et al., Proc. Bumi Planet. Sci., 2009, 1, 694

32 C. E. Burgess-Clifford et al., Proses bahan api. Tech., 2009, 90, 1515

33 A.B. Garcia et Al., proses bahan api. Tech., 2002, 79, 245

34 K. Janerka et al., Adv. Mater. Res., 2012, 622, 685

35 V. I. Lakomskii, Coke dan Kimia, 2012, 55, 266