חומרי גלם ותהליך ייצור של אלקטרודות גרפיט

חומרי הגלם לייצור אלקטרודות גרפיט הם קולה נפט, קוק מחט וזפת פחם
קוקה נפט היא מוצר מוצק דליק המתקבל על ידי בישול שאריות נפט ואספלט נפט. הוא שחור ונקבובי, עם פחמן כמרכיב העיקרי ותכולת אפר נמוכה מאוד, בדרך כלל מתחת ל-0.5%. קוקה נפט שייכת לקטגוריה של פחמן שניתן לגרפיט בקלות. קולה נפט נמצא בשימוש נרחב בתעשיות כימיות ומתכות והוא חומר הגלם העיקרי לייצור מוצרי גרפיט מלאכותיים ומוצרי פחמן לאלומיניום אלקטרוליטי.
ניתן לחלק קוקה נפט לקולה גולמית וקולה מבויל בהתאם לטמפרטורת הטיפול בחום. הראשון הוא קולה נפט המתקבל על ידי קוקינג מושהה, מכיל כמות גדולה של חומרים נדיפים ובעל חוזק מכני נמוך. קוקה קלצינה מתקבלת על ידי קלצינה של קוקה גולמית. רוב בתי הזיקוק בסין מייצרים רק קוק גולמי, ופעולות ההסתייד מתבצעות בעיקר במפעלי פחמן.
ניתן לחלק קוקה נפט לשלושה סוגים לפי תכולת הגופרית: קוקה עתירת גופרית (תכולת גופרית מעל 1.5%), קוקה בינונית גופרית (תכולת גופרית 0.5%-1.5%) , וקולה דלת גופרית (תכולת גופרית מתחת ל-0.5%). אלקטרודות גרפיט ומוצרי גרפיט מלאכותיים אחרים מיוצרים בדרך כלל באמצעות קולה דל גופרית. קוקה מחט היא קולה איכותית עם מרקם סיבי ברור, מקדם התפשטות תרמית נמוך במיוחד וגרפיטיזציה קלה. כאשר גוש הקוקס נשבר, ניתן לפצל אותו לחלקיקי רצועות ארוכות ודקות (יחס הרוחב-גובה הוא בדרך כלל מעל 1.75) בהתאם למרקם. ניתן לראות את המבנה הסיבי האניזוטרופי תחת מיקרוסקופ מקטב, ולכן הוא נקרא קוקי מחט. האניזוטרופיה של התכונות הפיזיקליות והמכניות של קוקה מחט ברורה מאוד. יש לו מוליכות חשמלית ותרמית טובה במקביל לציר הארוך של החלקיק, ובעל מקדם התפשטות תרמית נמוך. במהלך יציקת שחול, הציר הארוך של רוב החלקיקים מסודר בכיוון האקסטרוזיה. לכן, קולה מחט הוא חומר הגלם העיקרי לייצור אלקטרודות גרפיט בעלות הספק גבוה או אולטרה-גבוה. לאלקטרודות הגרפיט המיוצרות יש התנגדות נמוכה, מקדם התפשטות תרמית קטן ועמידות בפני זעזועים תרמית טובה. קוק מחט מתחלק לקוק מחט על בסיס שמן המיוצר עם שאריות נפט כחומר גלם וקוק מחט על בסיס פחם המיוצר עם זפת פחם מזוקקת כחומר גלם. זפת פחם היא אחד המוצרים העיקריים של עיבוד עמוק של זפת פחם. זוהי תערובת של פחמימנים שונים. זהו מוצק למחצה שחור בעל צמיגות גבוהה או מוצק בטמפרטורת החדר. אין לו נקודת התכה קבועה. הוא מתרכך ואז נמס לאחר החימום. הצפיפות היא 1.25-1.35g/cm3. לפי נקודת הריכוך הוא מתחלק לשלושה סוגים: אספלט בטמפרטורה נמוכה, בטמפרטורה בינונית ובטמפרטורה גבוהה. התפוקה של אספלט בטמפרטורה בינונית היא 54-56% מזפת פחם. הרכב זפת הפחם מורכב ביותר, הקשור לתכונות זפת הפחם ולתכולת ההטרואטומים, ומושפע גם ממערכת תהליך הקוקינג ומתנאי עיבוד זפת הפחם. ישנם אינדיקטורים רבים לאפיון המאפיינים של זפת פחם, כגון נקודת ריכוך אספלט, חומר בלתי מסיס בטולואן (TI), חומר בלתי מסיס בקינולין (QI), ערך קוקוס ותכונות ריאולוגיות של זפת פחם. זפת פחם משמשת כחומר מקשר וכספג בתעשיית הפחמן, ולביצועיה יש השפעה רבה על תהליך הייצור ואיכות המוצר של מוצרי פחמן. אספלט קלסר משתמש בדרך כלל באספלט שונה בטמפרטורה בינונית או בטמפרטורה בינונית עם נקודת ריכוך בינונית, ערך קוקוס גבוה ושרף גבוה. יש להשתמש באספלט בטמפרטורה בינונית עם נקודת ריכוך נמוכה, QI נמוך ותכונות ריאולוגיות טובות.