浅析石墨电极的高功率和超高功率

更新时间2019-12-24 11:53:53  点击次数:304次 关键词:石墨电极 网址:www.yhsmdj.com

浅析石墨电极的高功率和超高功率

在电解槽中,电流从此处流入电解液中的一级叫做石墨阳极板,电解行业,将阳极一般做成板状,故叫做石墨阳极板,广泛应用在电渡、废水处理、工业防腐设备上或作特殊材料。

在电解工业中,使用石墨阳极板作为阳极已有一百多年的历史,以金属做阳极却是近几十年的事,我国对金属阳极的研究和应用更晚,上世纪七十年代才对金属阳极的有关技术进行研究和试验,就电解行业的阳极而言,主要经历了高银(2%)低银(0.5%)即铅银合金、铅银锡锑合金、铅钙合金、铅银加成核剂合金等几个阶段。

与其他材质相比石墨阳极板具有耐高温、导电导热性能良好,易机械加工,化学稳定性好,耐酸碱腐蚀,灰份低等优点;用于电解水溶液,制取氯,苛性纳,电解食盐溶液制取碱;例如应用石墨阳极板可作为电解食盐溶液制取烧碱的导电阳极。应用石墨阳极板可作为电镀行业的导电阳极,是用于各种电镀的理想材料;使电镀的产品具有光滑、细腻、耐磨、耐腐蚀、亮度高、不易变色等优点。

二、石墨阴极炭块用途

以优质无烟煤、焦炭、石墨等为原料制成的炭块。用作铝电解槽的阴极。它砌筑在电解槽底部亦称底部炭块。特性阴极炭块起导电和构成电解槽内衬双重作用。铝电解生产要求阴极炭块有耐高温。耐熔盐侵蚀和导电、导热性能良好及机械强度高、抗热震性好和抗钠侵蚀性强等特性,这有利于和铝电解生产节能和槽寿命的提高。

阴极炭块的种类根据制品的质量要求、选用的原料和采用工艺条件,中国对阴极炭块基本划分为普通阴极炭块、半石墨质炭块和石墨质炭块3大类。普通阴极炭块以1250~1350℃煅烧的无烟煤为主要原料。半石墨质炭块根据生产工艺不同分为两种。

一种是以优质高温电煅烧无烟煤或者,以较多的石墨碎块甚至全部用石墨碎块为骨料,成型后的生坯制品只经过焙烧(焙烧温度不超过1200℃)不再进入石墨化炉热处理,这种炭块称半石墨质炭块。

另一种用较多的易石墨化的焦炭为骨料,生制品焙烧以后再进入石墨化炉在1800~2000℃的温度下进行热处理,这种炭块称半石墨(化)炭块。前者的强度、硬度较高,后者的导电性能及整体性效果较好。石墨质炭块,以易石墨化焦为原料,其石墨化处理温度应达到2500℃左右。

半石墨质炭块与石墨炭块的区别在于制品晶格有序排列的程度的不同,即石墨化度的不同。可以用制品电阻率的大小来表示石墨化程度的高低。石墨质炭块的晶格基本完全处于有序排列的状态,电阻率小于15μΩ?m;半石墨质炭块的石墨化程度较低或只有部分石墨化,电阻率15~45μΩ?m。在工艺上表现为热处理温度,半石墨质炭块的热处理最高温度2000℃左右,石墨质炭块的石墨化处理温度为2500~2800℃。普通阴极炭块,电阻率50~60μΩ?m。

石墨化阴极是铝电解槽阴极使用的导电材料,代表着电解铝行业的发展方向。随着电解铝工业的技术进步和发展,电解槽向300KVA以上大容量方向发展,对阴极材料的要求更高。石墨化阴极主要优点是强化电流,提高电流效率,达到增产节能的目的,并使电解槽运行稳定,槽型越大运行稳定效果越明显,提高电流效率越明显,使用石墨化阴极的铝电解槽单位产能提高10——15%,吨铝节电600KWh以上。石墨化阴极铝电解槽由于节能降耗减排效果明显,是国家在电解铝行业优先推广发展的材料之一。

三、石墨电极用途

石墨电极,主要以石油焦、针状焦为原料,煤沥青作结合剂,经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成,是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体,主要使用于电炉炼钢,根据其质量指标高低,可分为普通功率、高功率和超高功率。

石墨电极包括:

(1)普通功率石墨电极

允许使用电流密度低于 17A/厘米2的石墨电极,主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。

(2)抗氧化涂层石墨电极

表面涂覆一层抗氧化保护层(石墨电极抗氧化剂)的石墨电极。形成既能导电又耐高温氧化的保护层,降低炼钢时的电极消耗(19%~50%),延长电极的使用寿命(22%~60%),降低电极的电能消耗。这项技术的推广使用可以带来这样的经济社会效应:

① 石墨电极单位消耗的较少,生产成本有一定的降低。例如某炼钢厂,按全年未发生停产一级LF精炼炉每周35根石墨电极左右,精炼处理165炉的消耗量计算,采用石墨电极抗氧化技术后,每年可节省373根(153吨)电极,每年每吨超高功率电极16,900元人民币计算,可节省258.57万元人民币。

② 石墨电极所耗电能的较少,节约的单位炼钢电消耗量,节约了生产成本,节能!

③ 由于石墨电极换次数较少,就较少了操作工人劳动量和危险系数,提高了生产效率。

④ 石墨电极是低消耗和低污染产品,在节能减排环保提倡的今天,具有非常重要的社会意义。

这种技术在国内尚处于研究开发阶段,也有些国内厂家也开始生产。在日本等发达国家有得到比较广泛的应用。目前国内也出现了专门进口这种抗氧化保护涂层的公司。

(3)高功率石墨电极。允许使用电流密度为18~25A/厘米2的石墨电极,主要用于炼钢的高功率电弧炉。

(4)超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于 25A/厘米 2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。

石墨电极的用途主要体现在以下几点:

(1)用于电弧炼钢炉

石墨电极主要用于电炉炼钢。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,强大的电流在电极下端通过气体产生电弧放电,利用电弧产生的热量来进行冶炼。根据电炉容量的大小,配用不同直径的石墨电极,为使电极连续使用,电极之间靠电极螺纹接头进行连接。炼钢用石墨电极约占石墨电极总用量的70~80%。

(2)用于矿热电炉

石墨电极矿热电炉主要用于生产铁合金,纯硅、黄磷、冰铜和电石等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,因此除电板和炉料之间的电弧产生热量外,电流通过炉料时由炉料的电阻也产生热量。每吨硅需消耗石墨电极150kg左右,每吨黄磷需消耗石墨电极约40kg。

(3)用于电阻炉

生产石墨制品用的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都是电阻炉,炉内所装物料既是发热电阻,又是被加热的对象。通常,导电用的石墨电极插入炉床端部的炉头墙中,故导电电极并不连续消耗。

此外,大量的石墨电极毛坯还用于加工成各种坩埚、石墨舟皿、热压铸模和真空电炉发热体等异型产品。如在石英玻璃行业,每生产lt电熔管需用石墨电极坯料10t,每生产lt石英砖消耗电极坯料100kg。



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