ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड और नीडल कोक

कार्बन सामग्री उत्पादन प्रक्रिया एक कड़ाई से नियंत्रित सिस्टम इंजीनियरिंग है, जिसमें ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड, विशेष कार्बन सामग्री, एल्यूमीनियम कार्बन, नई उच्च-स्तरीय कार्बन सामग्री का उत्पादन कच्चे माल, उपकरण, प्रौद्योगिकी, प्रबंधन और संबंधित मालिकाना प्रौद्योगिकी के उपयोग से अविभाज्य रूप से जुड़ा हुआ है।

कच्चे माल कार्बन पदार्थों की मूलभूत विशेषताओं को निर्धारित करने वाले प्रमुख कारक हैं, और कच्चे माल का प्रदर्शन निर्मित कार्बन पदार्थों के प्रदर्शन को निर्धारित करता है। यूएचपी और एचपी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के उत्पादन के लिए, उच्च गुणवत्ता वाला नीडल कोक पहली पसंद है, साथ ही उच्च गुणवत्ता वाला बाइंडर एस्फाल्ट और इम्प्रैग्नेटिंग एजेंट एस्फाल्ट भी आवश्यक हैं। लेकिन केवल उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल के अभाव में, उपकरण, प्रौद्योगिकी, प्रबंधन कारकों और संबंधित मालिकाना तकनीक की कमी के कारण उच्च गुणवत्ता वाले यूएचपी और एचपी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उत्पादन संभव नहीं है।

यह लेख उच्च गुणवत्ता वाले नीडल कोक की विशेषताओं पर केंद्रित है और इसमें कुछ व्यक्तिगत विचारों को व्यक्त किया गया है, ताकि नीडल कोक निर्माता, इलेक्ट्रोड निर्माता और वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थान इस पर चर्चा कर सकें।

यद्यपि चीन में नीडल कोक का औद्योगिक उत्पादन विदेशी उद्यमों की तुलना में बाद में शुरू हुआ है, लेकिन हाल के वर्षों में इसमें तेजी से विकास हुआ है और यह आकार लेने लगा है। कुल उत्पादन मात्रा के संदर्भ में, यह घरेलू कार्बन उद्यमों द्वारा उत्पादित यूएचपी और एचपी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के लिए नीडल कोक की मांग को लगभग पूरा कर सकता है। हालांकि, विदेशी उद्यमों की तुलना में नीडल कोक की गुणवत्ता में अभी भी कुछ कमी है। बैच के प्रदर्शन में उतार-चढ़ाव बड़े आकार के यूएचपी और एचपी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के उत्पादन में उच्च गुणवत्ता वाले नीडल कोक की मांग को प्रभावित करता है, विशेष रूप से उच्च गुणवत्ता वाले संयुक्त नीडल कोक की उपलब्धता नहीं है जो ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड जॉइंट के उत्पादन की आवश्यकताओं को पूरा कर सके।

विदेशी कार्बन उद्यम जो उच्च गुणवत्ता वाले यूएचपी और एचपी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उत्पादन करते हैं, वे अक्सर उच्च गुणवत्ता वाले पेट्रोलियम नीडल कोक को मुख्य कच्चे माल के रूप में चुनते हैं। जापानी कार्बन उद्यम भी कुछ कोयला श्रृंखला के नीडल कोक का उपयोग कच्चे माल के रूप में करते हैं, लेकिन केवल 600 मिमी से कम व्यास वाले ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के उत्पादन के लिए। वर्तमान में, चीन में नीडल कोक मुख्य रूप से कोयला श्रृंखला का नीडल कोक है। कार्बन उद्यमों द्वारा उच्च गुणवत्ता वाले बड़े पैमाने पर यूएचपी ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उत्पादन अक्सर आयातित पेट्रोलियम श्रृंखला के नीडल कोक पर निर्भर करता है, विशेष रूप से उच्च गुणवत्ता वाले इलेक्ट्रोड के उत्पादन में आयातित जापानी सुइशिमा ऑयल श्रृंखला के नीडल कोक और ब्रिटिश एचएसपी ऑयल श्रृंखला के नीडल कोक का संयुक्त रूप से उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, विभिन्न उद्यमों द्वारा उत्पादित नीडल कोक की तुलना आमतौर पर राख की मात्रा, वास्तविक घनत्व, सल्फर की मात्रा, नाइट्रोजन की मात्रा, कण आकार वितरण, ऊष्मीय विस्तार गुणांक आदि जैसे पारंपरिक प्रदर्शन सूचकांकों के आधार पर विदेशी नीडल कोक के वाणिज्यिक प्रदर्शन सूचकांकों से की जाती है। हालांकि, विदेशी नीडल कोक की तुलना में अभी भी नीडल कोक के विभिन्न ग्रेडों के वर्गीकरण का अभाव है। इसलिए, नीडल कोक का उत्पादन आम बोलचाल में "एकीकृत उत्पाद" के रूप में किया जाता है, जो उच्च गुणवत्ता वाले प्रीमियम नीडल कोक के स्तर को प्रतिबिंबित नहीं करता है।

पारंपरिक प्रदर्शन तुलना के अलावा, कार्बन उद्यमों को नीडल कोक के गुणों पर भी ध्यान देना चाहिए, जैसे कि तापीय विस्तार गुणांक (CTE) का वर्गीकरण, कण शक्ति, विषमता की डिग्री, अप्रतिबंधित और प्रतिबंधित अवस्था में विस्तार डेटा, और विस्तार और संकुचन के बीच तापमान सीमा। चूंकि नीडल कोक के ये तापीय गुण ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के उत्पादन प्रक्रिया में ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया के नियंत्रण के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, इसलिए बाइंडर और इम्प्रैग्नेटिंग एजेंट एस्फाल्ट के भूनने के बाद बनने वाले एस्फाल्ट कोक के तापीय गुणों के प्रभाव को भी नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है।

1. सुईनुमा कोक की विषमता की तुलना

अति उच्च शक्ति वाले ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के उत्पादन में विषमता की डिग्री के प्रदर्शन का विश्लेषण, नीडल कोक कच्चे माल की गुणवत्ता का आकलन करने की एक महत्वपूर्ण विधि है। विषमता की डिग्री का आकार, निश्चित रूप से, इलेक्ट्रोड उत्पादन प्रक्रिया पर भी एक निश्चित प्रभाव डालता है। विद्युत की विषमता की डिग्री वाले अत्यंत ऊष्मीय झटके के प्रति प्रदर्शन, कम विषमता वाले इलेक्ट्रोड की तुलना में बेहतर होता है।

वर्तमान में, चीन में कोयले से प्राप्त नीडल कोक का उत्पादन पेट्रोलियम नीडल कोक की तुलना में कहीं अधिक है। कच्चे माल की उच्च लागत और कार्बन युक्त उद्यमों की उच्च कीमत के कारण, यूएचपी इलेक्ट्रोड के उत्पादन में 100% घरेलू नीडल कोक का उपयोग करना कठिन है, जबकि इलेक्ट्रोड बनाने के लिए इसमें एक निश्चित अनुपात में परिकलित पेट्रोलियम कोक और ग्रेफाइट पाउडर मिलाया जाता है। इसलिए, घरेलू नीडल कोक की विषमता का मूल्यांकन करना भी कठिन है।

2. नीडल कोक के रेखीय और आयतनिक गुणधर्म

इलेक्ट्रोड द्वारा उत्पादित ग्रेफाइट प्रक्रिया में नीडल कोक के रैखिक और आयतनिक परिवर्तन का प्रदर्शन मुख्य रूप से परिलक्षित होता है। तापमान में परिवर्तन के साथ, ग्रेफाइट प्रक्रिया के दौरान नीडल कोक में रैखिक और आयतनिक विस्तार और संकुचन होता है, जो ग्रेफाइट प्रक्रिया में इलेक्ट्रोड द्वारा भुने गए बिलेट के रैखिक और आयतनिक परिवर्तन को सीधे प्रभावित करता है। कच्चे कोक के विभिन्न गुणों और नीडल कोक के विभिन्न ग्रेडों के उपयोग के लिए यह परिवर्तन समान नहीं होता है। इसके अलावा, नीडल कोक और कैल्सीनेटेड पेट्रोलियम कोक के विभिन्न ग्रेडों के रैखिक और आयतनिक परिवर्तनों की तापमान सीमा भी भिन्न होती है। कच्चे कोक की इस विशेषता को समझकर ही हम ग्रेफाइट रासायनिक अनुक्रम के उत्पादन को बेहतर ढंग से नियंत्रित और अनुकूलित कर सकते हैं। यह विशेष रूप से श्रृंखला ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया में स्पष्ट होता है।

तेल नीडल कोक के गर्म होने पर सबसे पहले रेखीय विस्तार होता है, लेकिन रेखीय संकुचन की शुरुआत का तापमान आमतौर पर अधिकतम कैल्सीनेशन तापमान से पीछे रहता है। 1525℃ से 1725℃ के बीच रेखीय विस्तार शुरू होता है, और पूरे रेखीय संकुचन का तापमान दायरा संकीर्ण होता है, केवल 200℃ तक। सामान्य विलंबित पेट्रोलियम कोक के पूरे रेखीय संकुचन का तापमान दायरा नीडल कोक की तुलना में काफी अधिक होता है, और कोयला नीडल कोक इन दोनों के बीच होता है, जो तेल नीडल कोक से थोड़ा अधिक होता है। जापान के ओसाका औद्योगिक प्रौद्योगिकी परीक्षण संस्थान के परीक्षण परिणामों से पता चलता है कि कोक का तापीय प्रदर्शन जितना खराब होता है, रेखीय संकुचन का तापमान दायरा उतना ही अधिक होता है, जो 500 ~ 600℃ तक होता है, और रेखीय संकुचन का प्रारंभिक तापमान कम होता है, 1150 ~ 1200℃ पर रेखीय संकुचन शुरू होता है, जो सामान्य विलंबित पेट्रोलियम कोक की भी विशेषता है।

नीडल कोक के ऊष्मीय गुण जितने बेहतर होंगे और उसकी विषमता जितनी अधिक होगी, रेखीय संकुचन का तापमान दायरा उतना ही कम होगा। कुछ उच्च गुणवत्ता वाले तेल नीडल कोक का रेखीय संकुचन तापमान दायरा केवल 100 से 150 डिग्री सेल्सियस होता है। कार्बन उद्यमों के लिए विभिन्न कच्चे माल के कोक के रेखीय विस्तार, संकुचन और पुन: विस्तार की विशेषताओं को समझने के बाद ग्रेफाइटीकरण प्रक्रिया उत्पादन का मार्गदर्शन करना बहुत लाभदायक है, जिससे पारंपरिक प्रायोगिक पद्धति के कारण होने वाले कुछ अनावश्यक गुणवत्ता संबंधी अपशिष्टों से बचा जा सकता है।