Введение в Calcined 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).
В преддверии любого процесса кальцинации следует подчеркнуть, что в качестве исходного материала должен использоваться высококачественный антрацит (6).
Приложений
Это, возможно, нелогично, что антрацит уже давно используется в качестве огнеупорного - на том основании, что в качестве одной из форм угля, он будет легко сгорать. Это пример нейтрального огнеупорного материала, что означает отсутствие реактивности с кислыми или основными атмосферами или шлаки. Поскольку тепловые версии антрацита, CA и ECA сильнее, более пористые и лучшие электрические проводники, чем необработанный антрацит.
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 цветных металлов он используется в качестве электрода для электрических плавильных процессов (11). ECA/CA также может быть использован в литейных куполах (12).
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 недорогого характера и хорошо подходящих свойств электрического сопротивления (13).
Во время кальцинации антрацит начинает проходить графитацию при примерно 2200 градусах по Цельсию (14). Фактически, благодаря графитации, синтетический графит образуется в рамках процесса производства ЭКА (15). Электрическая кальцинация является более энергоэффективной, чем достижение кальцинации газовым отоплением. Графит сам по себе является огнеупорным материалом. CA имеет небольшие и последовательно размера поры. Кальцинированный антрацит находит широкое применение в монолитных литых графитических огнеупорных, что имеет большую полезность для производства ферросов и цветных металлов. Широкая применимость, хороший уровень чистоты и низкая стоимость делают ЭКА популярным выбором в огнеупорных условиях.
Специально для плавильного применения, ЭКА имеет интересное электрическое сопротивление, которое значительно ниже, чем антрацит (16); ЭКА является хорошим дирижером. Это делает его идеальным для использования в качестве электрода для выплавки алюминия (более поздний) и, кроме того, электроды на основе ЭКА для выплавки имеют медленный темп окисления. В сочетании с высоким уровнем механической и сжимающей прочности и низкой теплопроводностью, ECA является идеальным выбором. Электроды могут образовываться из монолитов ЭКА, полу монолитов или композитной принцессы, где смолы используются для склеить небольшие монолиты или порошкообразные ЭКА.
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 в качестве идентичности анода (19). 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 низкой эффективности электродов (20).
Как уже упоминалось, одним из высших качеств ЭКА является его высокопроводящий характер, и поэтому вполне вероятно, что быстро растущее применение для ECA находится в производстве анодов для современных аккумуляторных батарей. Четко определенная молекулярная структура и низкая плотность означают, что такие аноды легкие, а также высокопроводя. Случаи использования включают в высоком конце литий-ионных элементов (21) и в электрических батарей транспортного средства (22). Некоторые из наиболее эффективных примеров находятся в клетках натрия-ванадия-фосфата, где развертывание ЭКА в качестве электрода повышает свойства батарей с точки зрения повышения уровня плотности энергии и способности заряжаться быстро (23). В качестве электрода ЭКА может использоваться как все или часть массы электрода, часто превышающей 50%, или даже в качестве покрытия.
Электрод/таранные пасты
Аноды и катоды, состоящие из ЭКА, известны своей долгосрочной стабильностью, но иногда случаются инциденты, вызывающие трещины или другие подобные повреждения. 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. Самые качественные таранные пасты изготовлены в основном из ЭКА.
Кроме того, полу монолитные электроды ЭКА могут образовываться с помощью таранных паст, чтобы соединить вместе небольшие монолиты ЭКА, где таранная паста ведет себя сродни клею - монолиты размещаются вместе с таранной пастой, а вся система уплотняется, чтобы сформировать один большой полу монолит (24). Хотя производительность не так хороша, как для одного монолитного электрода, стоимость значительно снижается, и прочность ECA-содержащих таран пасты сильнее, чем те пасты из CA или синтетического графита в соответствии со вторичной литературой (25). 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 в Китае показывают, ECA таран пасты с использованием фенола формальдегида смолы в качестве связующего имеет сопротивление в 50 й регионе с около 30 МПа силы (26). Согласно патентной литературе, таранные пасты содержат приблизительно 80 по весу углеродосодержащего порошкового агрегата и до 5 по весу связующего. Баланс, как правило, шаг (27). Кроме того, холодная таранная паста на основе ЭКА может рассматриваться как «экологически чистый» материал из-за низкого измерения токсичности сбежавших газов при нагревании пасты (28). 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 ЭКА
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 структура пор CA/ECA вызывается для расширения из-за натрия и фторсодержащих соединений, проникающих в них (29), такое расширение вызывает неэффективность в электрической проводимости.
Во многих приложениях ЭКА (и CA), таких как электроды и таранные пасты, часть состава обычно включает в себя какой-то смолистый или углеродистый связующего и / или наполнителя материала. Исследования отметили важность этих материалов и их взаимодействия с кальцинированными материалами - с этими материалами также способствует долгосрочной стабильности электрода или таран пасты в вопросе. Когда наполнители для электродов сами были сделаны из ЭКА, их общая механическая прочность была менее связана с изменениями в структуре пор по сравнению с тем, когда простой кокс был использован в качестве наполнителя (30). При текущей замене кокса в таких ситуациях используется высококачественная ЭКА. Исследования с целью оптимизации для ЭКА показали, что при содержании золы установлен на уровне 0,95% по весу и плотности объема 1,452 гсм -3, могутбыть достигнуты высшие значения сжатия прочности 37,59 МПа и значения электрического сопротивления 54,72мк м -1 (31).
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.
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.