GIỚI THIỆU VỀ VIỆC SẢN XUẤT BA GRAPHITE CAO

Than chì đặc biệt bao gồm một phạm vi rộng.Có nhiều cách hiểu và phương pháp phân loại khác nhau trong ngành công nghiệp sản phẩm carbon điện, ngành công nghiệp sản phẩm than chì tự nhiên và ngành công nghiệp sản phẩm carbon luyện kim.Theo phân loại và giải thích thông thường của ngành công nghiệp sản phẩm cacbon luyện kim, than chì đặc biệt chủ yếu đề cập đến các sản phẩm than chì có độ bền cao, mật độ cao và độ tinh khiết cao (gọi tắt là 'ba than chì cao').

Quá trình sản xuất than chì có độ tinh khiết cao phụ thuộc vào việc sản phẩm là than chì đẳng hướng hay than chì dị hướng.Quá trình này có thể được chia thành ba loại.Những điểm tương đồng và các vấn đề kỹ thuật chính giữa sản xuất than chì ba cao và sản xuất điện cực than chì được giới thiệu ngắn gọn như sau:

Lựa chọn nguyên liệu

Trong quá trình sản xuất than chì có độ tro thấp hoặc độ tinh khiết cao, trước tiên nên chọn than cốc dầu mỏ có ít tạp chất.Mặc dù hầu hết các tạp chất có thể được loại bỏ ở nhiệt độ 2600-3000 độ C trong quá trình than chì hóa, việc lựa chọn nguyên liệu thô vẫn là một mắt xích quan trọng.Hàm lượng tro của than cốc dầu mỏ thường được yêu cầu nhỏ hơn 0,1% và của nhựa đường than đá phải nhỏ hơn 0,3%.

Nghiền, sàng lọc và thành phần

Để sản xuất than chì ba cao có cấu trúc hạt mịn, hầu hết sử dụng bột -0,075mm, một số sử dụng bột -0,042mm hoặc -0,037mm;Để sản xuất than chì siêu mịn, kích thước hạt của bột nhỏ hơn 0,02mm hoặc nhỏ hơn, do đó than cốc nung khó sử dụng máy nghiền luồng khí hoặc thiết bị nghiền khác để tạo ra các hạt siêu mịn.Việc phân loại các hạt mịn rất khó và cần sử dụng công nghệ đặc biệt để phân loại.Kích thước hạt than cốc của sản phẩm ép đùn tỷ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang của sản phẩm.Diện tích mặt cắt ngang càng lớn thì càng cần nhiều hạt lớn.Kích thước hạt cốc tối đa ít có mối liên hệ với diện tích mặt cắt ngang của sản phẩm trong quá trình đúc.Tỷ lệ cân đối thường được coi là bí mật sản xuất, nhưng việc xác định nó chủ yếu dựa trên kinh nghiệm và liên tục được sửa đổi.Các phương pháp tạo hình khác nhau có tỷ lệ chất kết dính khác nhau ngay cả khi tỷ lệ vật liệu dạng hạt là như nhau.Qua thực tế sản xuất, người ta lựa chọn được điểm kết hợp tốt nhất giữa đảm bảo chỉ tiêu chất lượng và nâng cao năng suất.

Nhào và tạo hình

nhào

Nói chung, nồi trộn có hai trục được sử dụng để trộn và nhào.Đôi khi máy nhào áp lực được sử dụng.Khi sản xuất sản phẩm có nhiều vi bột, bột nhão không dễ trộn đều.Nhào áp lực có lợi cho việc cải thiện chất lượng trộn.

hình thành

Có ba phương pháp tạo hình để sản xuất than chì ba độ cao, đó là ép đùn, ép khuôn và ép đẳng tĩnh (Hình 2), mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm.Hiệu quả sản xuất của quá trình ép đùn cao, nhưng tính dị hướng của thành phẩm cao.Hiệu quả sản xuất khuôn thấp, thích hợp cho việc sản xuất than chì hạt mịn;tính dị hướng nhỏ hơn các sản phẩm ép đùn, nhiều sản phẩm có cấu trúc hạt mịn sau khi trộn bột nhão để cuộn thành tấm mỏng, để chất kết dính và bột than cốc kết hợp tốt hơn.Tấm cán được nghiền nát sau khi làm nguội rồi ép nguội vào khuôn hoặc nung nóng đến nhiệt độ nhất định để tạo hình (gọi là đúc ấm).

Có hai cách ép đẳng tĩnh: một là làm nóng sản phẩm thô sau khi ép đùn hoặc ép khuôn đến nhiệt độ nhất định rồi đưa vào khuôn ép đẳng tĩnh;cách còn lại là nạp bột đã chuẩn bị vào khuôn.Khuôn với vật liệu được đặt trong bình áp suất cao kín, được điều áp đồng đều.Áp suất thường là 100-200MPa.Quá trình ép đẳng tĩnh có hiệu suất sản xuất thấp nhất, nhưng nó có thể tạo ra than chì thành phẩm với tính đẳng hướng tốt hơn.Đúc rung thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm carbon cho điện cực nhôm hoặc than chì kích thước lớn và điện cực carbon.Hiện nay, nó cũng có thể được sử dụng để đúc than chì đặc biệt.Thiết bị đúc rung tương đối đơn giản và giá mua thấp.Nó đã trở thành thiết bị đúc chính của một số nhà máy sản xuất than chì đặc biệt nhỏ.

Ép đẳng tĩnh

Quá trình đúc than chì đẳng hướng hầu hết được thay đổi từ đúc sang đúc đẳng hướng.Thiết bị tạo hình thủy tĩnh chủ yếu bao gồm khuôn đàn hồi, bình chịu áp lực cao, khung và hệ thống thủy lực.Khuôn đàn hồi thường được làm bằng vật liệu tổng hợp cao su hoặc nhựa.Kích thước và hình dạng của các hạt vật liệu có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của khuôn đàn hồi.Thiết kế khuôn là một vấn đề kỹ thuật quan trọng trong quá trình ép thủy tĩnh.Khuôn đàn hồi có liên quan chặt chẽ đến kích thước và tính đồng nhất của sản phẩm.Hầu hết các bình chịu áp lực cao là các bình kim loại có thành dày được làm bằng thép hợp kim cường độ cao được đúc và gia công trực tiếp bằng máy công cụ.Sức mạnh của chúng đủ mạnh để chống lại áp suất chất lỏng mạnh.Cấu trúc xi lanh cũng có nhiều dạng, chẳng hạn như xi lanh composite hai lớp, xi lanh gia cố bằng dây thép dự ứng lực, v.v. Hệ thống thủy lực bao gồm bơm áp suất thấp, bơm cao áp, bộ tăng áp và các loại van khác nhau.Nó bắt đầu với một máy bơm áp suất thấp tốc độ dòng chảy cao.Sau một áp suất nhất định, nó được cung cấp bởi một máy bơm áp suất cao, và bộ tăng áp tiếp tục làm tăng áp suất chất lỏng trong bình áp suất cao.

Có hai loại thiết bị ép đẳng tĩnh lỏng là máy ép đẳng tĩnh lạnh túi ướt và máy ép đẳng tĩnh lạnh túi khô.Hình 4 là sơ đồ cấu tạo của hai loại bể ép đẳng tĩnh lạnh.

Máy ép đẳng nhiệt lạnh túi ướt

Phương pháp này treo khuôn trong bình áp suất cao và có thể được nạp vào nhiều khuôn tùy theo kích thước của sản phẩm.Nó phù hợp cho các sản phẩm lô nhỏ, kích thước nhỏ và hình dạng phức tạp.Các sản phẩm carbon chủ yếu được sản xuất bằng máy ép đẳng tĩnh lạnh túi ướt.

Máy ép đẳng nhiệt lạnh túi khô

Phương pháp này phù hợp với những sản phẩm có kích thước lớn, năng lực sản xuất lớn.Lúc này, thiết bị ép đẳng tĩnh lạnh cũng khác với thiết bị ép đẳng tĩnh lạnh dùng trong quy trình túi ướt.Cú đấm áp suất, bộ giới hạn và đầu phun được thêm vào.Phương pháp này cố định khuôn đàn hồi trong bình áp suất cao và định vị bằng bộ giới hạn nên còn gọi là phương pháp khuôn cố định.Trong sản xuất, bột được nạp vào khuôn bằng một cú đấm áp lực và lỗ trên được đóng lại.Khi được điều áp, môi trường chất lỏng được bơm vào ngoại vi của khuôn đàn hồi trong thùng chứa để tạo áp suất cho khuôn.Khi tháo khuôn không cần lấy khuôn ra, phôi xanh sau khi đúc sẽ được đẩy ra ngoài bằng cơ chế phun.Loại thiết bị ép đẳng tĩnh này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hàng loạt vật liệu chịu lửa đặc biệt.

Quy trình ép đẳng tĩnh (Sản xuất sản phẩm cacbon)

Chuẩn bị khuôn

Khuôn nên được làm bằng vật liệu chịu dầu và chịu nhiệt, chẳng hạn như khuôn cao su tự nhiên ngâm trong dầu biến áp chỉ có thể sử dụng 1-2 lần, vì vậy khi sử dụng dầu biến áp làm môi trường áp suất, cao su chloroprene có khả năng chịu dầu tốt là thường được sử dụng, và màng nhựa polyvinyl clorua cũng có thể được sử dụng để làm khuôn.

Làm đầy vật liệu

Có nhiều loại nguyên liệu thô được nạp vào khuôn, chẳng hạn như bột than cốc dầu thô không có chất kết dính, bột nhão được làm bằng cách trộn bột than cốc dầu mỏ nung với nhựa đường để nghiền, và bột than cốc dầu mỏ để nghiền và trộn với nhựa đường dạng bột để sử dụng.Các nguyên liệu thô và tỷ lệ khác nhau có thể thu được các hiệu ứng tạo hình khác nhau và các tính chất cơ lý khác nhau.Việc cấp liệu phải được rung đồng thời để làm cho vật liệu bột ban đầu đậm đặc trong khuôn.Sau khi đổ đầy, khuôn được tạo hình đúng cách bằng tay, đầu còn lại của khuôn được cắm bằng nút cao su hoặc nút nhựa và siết chặt bằng dây sắt để tránh môi trường lỏng xâm nhập vào khuôn.Để làm cho khí trong bột được thải ra hoàn toàn dưới áp suất, ống xả được đưa vào bột trước và bơm chân không được kết nối với lực hút.Trong sản xuất một số sản phẩm hình cầu, bột phải được ép trước thành hình cầu bằng cách đúc rồi cho vào khuôn ép đẳng tĩnh có kích thước tương ứng.Cấu trúc khuôn để ép các sản phẩm hình trụ được thể hiện trong Hình 5. Cuối cùng, khuôn bột được đặt vào bình áp suất cao và áp suất được tạo ra sau khi bịt kín lối vào của bình áp suất cao.

Tăng và giảm áp lực

Khởi động bơm cao áp, bơm môi trường lỏng vào bình áp suất cao và chú ý tăng áp và xả khí.Áp lực thường được thực hiện từng bước.Khi áp suất giảm xuống mức bình thường, mở đầu vào của bình áp suất cao và lấy khuôn ra.Phương pháp làm nóng bình áp suất cao cũng có thể được sử dụng để tăng áp suất.Bởi vì thể tích chất lỏng được làm nóng nở ra, áp suất sẽ tự động tăng lên sau khi đun nóng, nhưng áp suất sẽ tự động tăng đến một mức độ nhất định.

Rang và ngâm tẩm

Đối với các sản phẩm than chì yêu cầu mật độ khối cao hơn, chất thải nứt dễ xảy ra trong quá trình rang, do đó nên sử dụng đường cong gia nhiệt chậm hơn.Đối với những sản phẩm có kích thước nhỏ, có thể sử dụng tấm thép chịu nhiệt để làm hộp đựng hình vuông hoặc hình tròn để rang.Sản phẩm thô có thể được đặt trong các thùng chứa và đổ đầy chất độn để cách ly và che phủ, sau đó được nạp vào lò rang.Việc ngâm tẩm là quan trọng.Sản phẩm có mật độ cao nên được ngâm tẩm 2-4 lần và rang một lần sau mỗi lần ngâm tẩm.Điểm làm mềm của chất ngâm tẩm phải được chọn chính xác (liên quan đến độ nhớt của chất ngâm tẩm), đồng thời phải kiểm soát nhiệt độ gia nhiệt trước khi ngâm tẩm và các thông số công nghệ như nhiệt độ, áp suất, chân không và thời gian áp suất của nồi ngâm tẩm để đạt được hiệu quả ngâm tẩm tốt nhất.

Đồ họa hóa

Than chì ba độ cao lớn hơn được đóng gói trực tiếp trong lò than chì hóa, các sản phẩm nhỏ hơn được đóng gói trong nồi nấu bằng than chì, sau đó nồi nấu kim loại được đóng gói trong lò than chì hóa;các sản phẩm có yêu cầu điện trở ít hơn có thể được sạc ít hơn và các sản phẩm có yêu cầu điện trở cao hơn có thể được điện khí hóa để đáp ứng chỉ số chất lượng sản phẩm;Việc sản xuất than chì có độ tinh khiết cao cần phải được bơm vào khí tinh khiết (Chlorine và Freon) ở giai đoạn than chì hóa sau này và vào lò than chì hóa.Khí tinh khiết cần được thực hiện sau khi nhiệt độ lò tăng lên 1800 độ C.Nitơ được đưa vào đầu tiên, clo được đưa vào khi nhiệt độ lò đạt khoảng 1950 độ C và Freon được đưa vào khi nhiệt độ lò đạt khoảng 2350 độ C.Lúc này, clo tiếp tục đi vào, clo và Freon tiếp tục hoạt động trong vài giờ cho đến khi ngừng cấp điện.Điều này nhằm ngăn không cho khí tạp chất bay hơi khuếch tán theo hướng ngược lại với lõi lò.

Lời kết

Kể từ khi cải cách và mở cửa, ngành công nghiệp carbon của Trung Quốc đã phát triển vượt bậc và trở thành nhà sản xuất các sản phẩm carbon lớn.Tuy nhiên, so với các nước công nghiệp phát triển trên thế giới vẫn còn một số khoảng cách về chất lượng, sự đa dạng và mức tiêu thụ năng lượng.Cho đến nay, nhiều loại than chì đặc biệt chất lượng cao cần thiết ở Trung Quốc vẫn phải phụ thuộc vào nhập khẩu.Còn một chặng đường dài để bắt kịp công nghệ tiên tiến quốc tế trong lĩnh vực sản xuất than chì đặc biệt.