Прокаленный антрацит

Мировой рынок кальцинированного антрацита, как ожидается, достигнет 3,4 млрд долларов США в год к 2024 году(1), крайне важно, чтобы процессы для эффективного и надежного кальция антрацита были использованы - для производства наилучшего материала возможно. Для краткости, на протяжении всей этой работы электрически кальцинированный антрацит и "обычный" кальцинированный антрацит называются с аббревиациями ECA и CA соответственно.

Введение в кальцинированный антрацит

Антрацит является одним из высших форм качества углерода, сам по себе используется для различных применений. Он обычно расположен во всем мире и выгоды от высокоразвитого горнодобывающего и
распределения режима
. Процессы улучшения для и без того низкозолового и низколетучих органических, содержащих антрацит, такие как кальцинация уже давно используются для изменения антрацита, чтобы сделать его в огнеупорный материал, с пористой структурой.

Кальцинирование – это процесс, при котором материал значительно нагревается, но не может сгорать. Он часто используется для повышения прочности свойств материала, для повышения твердости, или просто обеспечить более длительный материал лучше устойчивы к эрозии или распада.

Антрацит часто кальцинированный материал, с кальцинированным антрацитом, имеющим широкий букет применений в литейном и металлическом производстве (2,3). Для применения, таких как электроды, кальцинация уменьшает электрические свойства резисточности материала и удаляет любые остаточные летучие органические соединения. Некальцинированный антрацит является электрическим изолятором (т.е. он плохо проводит). Исследования показали, что CA/ECA скальцинами, стоившие до 900 градусов по Цельсию, свидетельствуют о значительном повышении его электрической проводимости; достигая всего 1000 евро резистентности при температуре кальциния 1300 градусов по Цельсию (4,5).

shutterstock_337118396 высокий

В преддверии любого процесса кальцинации следует подчеркнуть, что в качестве исходного материала должен использоваться высококачественный антрацит (6).

shutterstock_1383606008 ширина

Кальцинированный антрацит (ЭКА)

ЭКА – это антрацит, который кальцинировался не газовой печью, а электрической печи, и этот процесс называется «электрокальциацией». Электрокальцинация функционально похожа на традиционный метод газового баллона и производит продукт, который в значительной степени неразличим, но он управляется как непрерывный процесс, предлагающий неотъемлемое преимущество эффективности по сравнению с обычной газовой печи (7). Первый пример непрерывного элетро-кальцинации в промышленных масштабах был продемонстрирован в Китае в 1980-х годах. Современные электрокальцинные установки используют прямой ток над переменным током, так как эффективность выше, несмотря на снижение мощности около 20(8). Одним из главных преимуществ электрокальцинации является гораздо более легкий контроль тепла и полностью равномерное распределение тепла. Это делает для полностью равномерного кальцинированного продукта, готового для дальнейшего использования.

Для сравнения с CA, ЭКА часто рассматривается как имеющая несколько более высокое электрическое сопротивление, но с лучшим долгосрочным профилем стабильности. В обрабатывающей промышленности ЭКА, как правило, нагревается при более высокой температуре, чем CA, но в течение гораздо более короткого времени. Было установлено, что выгодные свойства, присваиваемые кальцинацией, возникают из-за температуры кальцинации, а не времени(9)

Производство CA/ECA при самых высоких температурах производит продукт, который относится к полуграфитизированного антрацита. То есть применение значительной температуры вызывает процесс графитизации антрацита - делая материал более сложным и устойчивым. Кальцинирование (обоих типов) тесно связано с увеличением как сжимательной, так и структурной силы, связанной с уровнями пористости.

электричество, используемое для эклектрифицированного кальцина антрацита
печь с использованием clacined антрацита

Приложения

Во всем мире основными приложениями эка - производство электродов, электродной пасты и производство стали и алюминия. Как правило, ЭКА может использоваться везде, где используется CA. Одним из важнейших соображений при выборе между CA и ECA является экологическим - использование газовых печей для производства обычных CA производит значительное количество парниковых газов на месте. С другой стороны, ЭКА может быть произведена с использованием "чистой" или возобновляемой энергии, если поставка из подходящего источника.

Для производства алюминия ЭКА используется в подкладке горшок плавильного завода в качестве изолятора в дополнение к электродам (см. ниже). Для производства стали и других металлов используется в качестве электрода для электрических плавки (10). ЭКА/ЦА также может быть использована в литейных куполах (11).

В этом вопросе будут обсуждаться основные применения ЭКА, которые являются производством электродов и тараном паст. Что касается электродов, современные примеры, как правило, углерода или графита основе, с углеродом время CA / ECA. CA/ECA используются из-за их относительно недорогой природы и хорошо подходящих свойств электрического сопротивления (12).

кальцинированные антрацитовые стержни
кальцинированный антрацитовый анод и катодные стержни

Электроды-катоды

CA и ECA уже давно используются для катодной части электрохимической клетки для производства/извлечения различных элементов из растворов и/или для выплавки цветных металлов. CA/ECA чаще всего используются в качестве катода (положительно заряженного «конца») и полагаются на отличные свойства электрической проводимости CA/ECA в дополнение к долгосрочной устойчивости навалом.

В электротермальной печи тепло обеспечивается путем прохождения тока через углеродосоловые электроды, такие электроды могут быть составлены в первую очередь или исключительно из ЭКА. Электроды для этого применения должны иметь высокую емкость для электрической проводимости, медленный темп окисления, высокая механическая прочность и низкая проводимость тепла. Высокое качество ЭКА обладает этими свойствами. Электроды могут образовываться из монолитов ЭКА, полумонолитов (см. таран пасты ниже) или через процесс, при котором измельченные ЭКА и смолы образуются в электрод через сжатие и нагревание (13).

При использовании для выплавки алюминия, электроды, основанные вокруг ЭКА содержат около 70 по весу ЭКА, который был теплообработано свыше 1200 градусов по Цельсию, с балансом состоит из смолы и измельченных графита. Интересно, что исследования показали, что электрическое сопротивление увеличивается с тепловым расширением катода, и это расширение увеличивается с большим содержанием серы в CA/ECA. Поэтому решающим фактором в производстве катода является выбор антрацита высочайшего качества (14).

Электроды-аноды

Хотя это и менее популярно, можно использовать ЭКА в качестве анода в производстве алюминия. Требуя тех же свойств, что и для катода, ЭКА в значительной степени заменила нефтяной кокс как идентичность анода (15). Исследования показали, что аноды с весом всего 20 по содержанию ЭКА возможны, но идеализированы на уровне около 40. Опять же, уголь высокой чистоты с низким содержанием золы следует использовать в первую очередь, так как высокое содержание золы частично отвечает за низкой продолжительности жизни и низкоэффективные электроды (16).

Электрод / набивные пасты

shutterstock_1093192019 высокий

Аноды и катоды, когда состоит из ЭКА известны своей долгосрочной стабильности, но иногда инциденты будут происходить вызывая трещины или другие аналогичные повреждения для них. В таких случаях ремонт часто предпочтительнее замены, и поэтому таранить пасты используются для ремонта электродной плиты таким же образом, как штукатурный наполнитель, используемый в отечественных стенах. Пасты самого высокого качества таран состоят из ЭКА.

Кроме того, полумонолитные электроды ECA могут быть сформированы с помощью таранных паст, чтобы соединить небольшие монолиты ЭКА вместе, где таранная паста ведет себя сродни клею - монолиты помещаются вместе с тарана пасты и вся система уплотняется, чтобы сформировать один большой полумонолит (17). Хотя производительность не так хороша, как для одного монолитного электрода, стоимость значительно снижается, а прочность ЭКА-содержащей таран пасты сильнее, чем те пасты, сделанные из CA или синтетического графита в соответствии со вторичной литературой (18). Та же работа показала, что связующего материала, используемого в пасте, которая была основана на квинолин, не влияет на плотность или сжатие силы пасты.

Пасты на основе ЭКА используются преимущественно в качестве холодных тарана пасты - т.е. они применяются и позволяют лечить при температуре окружающей среды. Это само по себе дает преимущество в том, что отопление не требуется. Такие таранные пасты имеют низкие электрические свойства сопротивления и высокие значения сжатия. Данные исследований, проведенных в Китае, свидетельствуют о том, что ЭКА таран пасты с использованием фенола формальдегида, так как связующее имеет сопротивление в 50-м регионе с около 30 МПа силы (19).

Согласно патентной литературе, таранные пасты содержат приблизительно 80 по весу углеродосодержащего порошкового агрегата и до 5 по весу связующего. Баланс, как правило, шаг (20). Кроме того, холодная таран паста на основе ЭКА может рассматриваться как "экологически чистый" материал из-за низкой токсичности измерения сбежавших газов с момента нагрева пасты (21). ЭКА может быть произведена из сколы / порошкообразных антрацита и является "углеродной порошковой совокупности" здесь. ЭКА таран пасты известны своей долгосрочной стабильности, а не только как "быстрое решение" для поврежденных монолитных электродов.

Соображения при использовании ECA

В некоторых дуговых печах предыдущего поколения может быть градиент радиальной температуры, что может привести к отсутствию однородности в процессе кальцинации. Смягченный современными нагревательными элементами, это больше не считается проблемой. Эффект Раппопорта является явлением, при котором поровая структура CA/ECA вызывается расширить сяртрию из-за натрия и фтора-содержащих соединений, проникающих в них (22), такое расширение вызывает неэффективность электрической проводимости.

shutterstock_1656132664 ширина

Другие приложения

В виду характера высокого качества ЭКА, проходящего процесс графитизации при нагревании, синтетический графит в конечном итоге может быть сформирован из ЭКА (23); антрацит начинает проходить графитизацию при примерно 2200 градусах по Цельсию (24). Хотя незначительное использование, порошкообразных ЭКА может быть использован в качестве высокопроизводительного карбюратора в производстве серого железа из стальных отходов (25). ЭКА воспринимается как значительно более качественный продукт, чем обычный CA, и как таковой не используется в общих приложениях CA, таких как в литье формы и как доменная печь накладки.

кальцинированный антрацит в кучу

Резюме

  • ЭКА является полезным материалом в производстве монолитных и полумонолитных электродов и таранных паст
  • ЭКА, как правило, используется в этих более высоких приложений, с обычными CA зарезервированы для более широкого использования навалом
  • Кальцинирование электрическими средствами считается превосходным по другим методам из-за более равномерного нагрева при более высокой температуре
  • ЭКА не требует сжигания ископаемого топлива на объекте
  • ЭКА обладает отличными свойствами с точки зрения электрической проводимости, механической/сжимательной прочности и долгосрочной стабильности

Если вы хотите получить ECA (Электрический Calcined Антрацит), то, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы поможем вам со всеми вашими требованиями

Горшок, наполненный измельченный антрацит

Ссылки

1 MarketWatch (онлайн), 2019, Электрические Calcined Антрацит рынка (ECA) Невероятные возможности, рост с отраслевым исследованием, подробный анализ и прогноз до 2025года , доступ к 28 февраля 2020 года, 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 С. Ге и др., Металлург. Матер. Транс. B, 1968, 20. 67

3 Патент США US9695088B2, 2010

4 И. В. Суроцева и др., Кокс овила и chem., 2012, 55, 231

5 В. И. Лакомский, Кока-кола и химия, 2012, 55, 266

6 M. M. Gasik et al., Моделирование и оптимизация антрацитового лечения в электрокальцинаторе, в: 12-й Международный конгресс ферросплавов, Хельсинки, 2010

7 H. Чжао и др., Разработка и применение электрокальцинеров с повышенной температурой кальцинации, в: О. Мартин (ред.) Светлые металлы 2018, TMS 2018, Минералы, Металлы и материалы серии. Спрингер, Кембридж, 2018

8 И.М. Кашлев и В.М. Страхов, Кокс и Хим, 2018,61, 136

9 B. G. Furdin et al., Carbon, 2000, 38, 1207

10 H. Hayashi et al., J. Металлы, 1968, 20, 63

11 А. Ф. Бейкер и др., Использование calcined Антрацитва в литейных куполах, Бюро шахт, Министерство внутренних дел США, Вашингтон, 1963

12 И. М. Кашлев и В.М. Страхов, Кокс и Хим, 2008, 61, 136

13 B. Chatterjee, Применение электродов в печах сплавов Ферро, в: 4-й курс refresher на сплавах Ферро, Джамедпур, Индия, 1994

14 Д. Белицкус, Металлург. Транс. B 1976, 7, 543

15 З. Чжи и др., Proc. Земля и планетарные Научные., 2009, 1, 694

16 C. P. Xie et al., Чистый уголь Tech., 2004, 10, 45

17 J. A. S. Belmonte et al., Денсификация Рамминговой пасты в Cathodes, в: А. Томсетт и Дж. Джонсон (ред.), Основные чтения в легких металлах, Springer, Кембридж, 2016

18 H. A. Sye et al., Механизмы раннего отказа в алюминиевых клеточных катодых, в: А. Томсетт и Дж.Джонсон (ред.), Основные чтения в легких металлах, Springer, Кембридж, 2016

19 Л. Тянь и др., Подбородок. Дж.Прок. Англ., 2011, 3, 1

20 Патент США US3925092A, 1974, истек

21 Дж. Цзэн и др., Adv. Матер. Res., 2011, 399, 1206

22 J. M. Peyneau, Дизайн высоконадежных горшок Подкладка, в: А. Томсетт и J. Джонсон (ред.), Основные чтения в легких металлов, Springer, Кембридж, 2016

23 C. E. Burgess-Clifford et al., Топливный процесс. Технологий., 2009, 90, 1515

24 А. Б. Гарсия и др., Топливный процесс. Технологий., 2002, 79, 245

25 К. Янерка и др., Adv. Матер. Res., 2012, 622, 685