Grafīta un oglekļa elektrodu pamatdalījumu un pielietojuma scenāriji 

Grafīta un oglekļa elektrodi ievērojami atšķiras ražošanas metodēs, fizikālajās īpašībās un lietojumos - nosakot to lomu metalurģijas, elektroķīmijas un topošās enerģijas tehnoloģijās.

1. Materiāla kompozīcijas un ražošanas process

Grafīta elektrodi sastāv no adatu koksa un ogļu piķa un iziet 12 precīzas ražošanas pakāpes, ieskaitot grafitizāciju un piesūcināšanu. Šī procesa rezultātā rodas īpaši augsta tīrība (> 99% oglekļa saturs) un lieliska termiskā pretestība (> 3600 ° C). Turpretī oglekļa elektrodi tiek ražoti no metalurģiskā koksa un antracīta, izmantojot vienkāršāku cepšanas procesu, iegūstot oglekļa saturu 90% –95% tikai no 1/3 līdz 1/5 no izmaksām.

2.Fiziskā īpašuma salīdzinājums

Grafīta elektrodiem ir augsta stingrība (lieces stiprība: 15–25 MPa) un zema elektriskā pretestība (5–10 μΩ · m). Viņu termiskās izplešanās koeficients (CTE) ir tikpat zems kā 2–4 × 10⁻⁶/° C, nodrošinot strukturālo stabilitāti paaugstinātā temperatūrā līdz 1600 ° C. Turpretī oglekļa elektrodi ir elastīgāki (biezums: 0,1–5 mm), ar augstāku CTE 8–12 × 10⁻⁶/° C, padarot tos piemērotākus dinamiskai termiskai videi.

3. Piemērošanās lauka pozicionēšana

Grafīta elektrodi dominē aptuveni 95% no elektriskās loka krāsns (EAF) tērauda ražošanas tirgus, kas veicina vairāk nekā 60% no globālās neapstrādātas tērauda izlaides. Liela diametra īpaši augstas jaudas (UHP) grafīta elektrodus (piemēram, φ750 mm) arvien vairāk izmanto litija jonu akumulatora anoda ražošanā, panākot enerģijas patēriņa samazinājumu par 18%. No otras puses, oglekļa elektrodi izceļas ar elektroķīmiskiem pielietojumiem, piemēram, alumīnija elektrolīze ar 95% strāvas efektivitāti un kapacitīvo dejonizāciju (CDI) ar atsāļošanas spēju 40 mg/g.

4.Izvēles attīstības tendences

Vadošie ķīniešu ražotāji, piemēram, Fangda ogleklis, ir sasnieguši masveida ražošanu φ800 MM UHP grafīta elektrodos, palielinot Ķīnas tirgus daļu no 65% 2023. gadā līdz plānotajiem 75% līdz 2030. gadam. Oglekļa elektrodos inovācijas ir vērstas uz ilgtspējīgu pielietojumu-piemēram, vistas tauku iegūšanas oglekļa elektrodiem, kas iegūti 89, kas iegūti no vistas taukiem.

5.cost-ieguvumu analīze

Ūdens elektrolīzes sistēmās oglekļa elektrodi piedāvā sākotnējās ieguldījumu izmaksas, kas ir tikai 25% no grafīta elektrodiem, bet kurām nepieciešama 30% lielāka gada uzturēšana. Un otrādi, EAF tērauda ražošanā grafīta elektrodi ietaupa 50 kWh uz tonnu tērauda 1 MTPA rūpnīcās, kas nozīmē, ka gada izmaksu ietaupījums ir 20 miljoni.

6. Sagatavošana tehnoloģiskā evolūcija

Grafīta elektrodu tehnoloģija virzās uz pretestības samazināšanos par 15%, izmantojot nano-modifikāciju. Oglekļa elektrodi tiek uzlaboti, izmantojot B-N koeknicēšanas metodes, lai sasniegtu siltumvadītspēju pat 300 W/(M · K). Reaģējot uz ES oglekļa tarifiem, nozares paātrina tīras enerģijas kalcinēšanas pieņemšanu, veicinot turpmāku tehnoloģisko diferenciāciju.