Ηλεκτρόδια άνθρακα και ηλεκτρόδια γραφίτη: για την εξερεύνηση της διαφοράς

Ο γραφίτης και ο άνθρακας είναι δύο δημοφιλή υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ηλεκτροδίων. Και τα δύο είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Ωστόσο, οι ιδιότητές τους, η διάρκεια ζωής τους, οι εφαρμογές και οι διαδικασίες παραγωγής τους είναι διαφορετικές.  

Αυτή η δημοσίευση ηλεκτροδίου γραφίτη έναντι ηλεκτροδίου άνθρακα κάνει μια σε βάθος σύγκριση αυτών των ηλεκτροδίων. Στόχος της είναι να παρέχει μια σαφή κατανόηση αυτών. 

Ηλεκτρόδιο γραφίτη έναντι ηλεκτροδίου άνθρακα: Σύγκριση διαφορετικών παραγόντων

Ορισμός

Ηλεκτρόδιο γραφίτη

Το ηλεκτρόδιο γραφίτη είναι ένα κυλινδρικά δομημένο αγώγιμο στοιχείο. Χρησιμοποιείται σε φούρνους ηλεκτρικού τόξου για την τήξη χάλυβα, την τήξη μετάλλων ή μεταλλικών κραμάτων.

Το ηλεκτρόδιο αποτελείται από υψηλής ποιότητας οπτάνθρακα βελόνας πετρελαίου και συνδετικούς παράγοντες. 

Γενικά, υπάρχουν τρεις τύποι: Ηλεκτρόδιο γραφίτη, ηλεκτρόδιο γραφίτη υψηλής ισχύος και ηλεκτρόδιο γραφίτη εξαιρετικά υψηλής ισχύος.

Ηλεκτρόδιο άνθρακα

Το ηλεκτρόδιο άνθρακα περιλαμβάνει πυρωμένο άνθρακα ανθρακίτη, πετρελαϊκό κοκ, γραφίτη και άλλες πρώτες ύλες. 

Ένα ηλεκτρόδιο άνθρακα χρησιμοποιείται σε κλιβάνους ηλεκτρικού τόξου για την τήξη πυριτίου, σιδηροκραμάτων, κίτρινου φωσφόρου, καρβιδίου του ασβεστίου, κορούνδιο και άλλα.

Διαδικασία παραγωγής

Ηλεκτρόδιο γραφίτη

Η παραγωγή ηλεκτροδίων γραφίτη περιλαμβάνει διάφορα στάδια. Ξεκινά με τη συλλογή πρώτων υλών, όπως το πετρελαϊκό κοκ και η άσφαλτος. 

Αυτές οι πρώτες ύλες θρυμματίζονται και αποστέλλονται για διαλογή. Στο επόμενο στάδιο, αναμειγνύονται για να αποκτήσουν μια συνοχή σαν πάστα. 

Οι μηχανικοί διαμορφώνουν αυτή την πάστα σε κυλινδρικά ηλεκτρόδια χρησιμοποιώντας μια πρέσα εξώθησης. Η διαδικασία αυτή βοηθά τα ηλεκτρόδια να διατηρήσουν τη δομή τους.

Στη συνέχεια, ψήνουν τα χυτευμένα ηλεκτρόδια σε υψηλή θερμοκρασία. Η θερμοκρασία μπορεί να φτάσει τους 1000 °C. Το ψήσιμο ακολουθείται από τη διαδικασία εμποτισμού με πίσσα. 

Σε ένα αυτόκαυστο, ένα εμποτιστικό διεισδύει στους πόρους των ηλεκτροδίων υπό ορισμένη πίεση και θερμοκρασία. 

Η διαδικασία βελτιώνει την αντοχή και την ηλεκτρική αντίσταση των ηλεκτροδίων.

Γραφιτοποίηση είναι η δεύτερη διαδικασία ψησίματος που μετατρέπει τα ηλεκτρόδια σε ηλεκτρόδια άνθρακα γραφίτη. Η θερμοκρασία φτάνει τους 3000°C για αυτή τη διαδικασία. 

Τέλος, οι κατασκευαστές επεξεργάζονται τα ηλεκτρόδια για να επιτύχουν συγκεκριμένες διαστάσεις.

Ηλεκτρόδιο άνθρακα 

Η παραγωγή ηλεκτροδίων άνθρακα ακολουθεί παρόμοια βήματα. Αρχικά, οι κατασκευαστές συλλέγουν πρώτες ύλες όπως πυρωμένο ανθρακίτη, πετρελαϊκό κοκ και γραφίτη. Θρυμματίζουν αυτά τα υλικά για να φτιάξουν μια λεπτή σκόνη.

Στη συνέχεια, η σκόνη αναμιγνύεται με ένα συνδετικό υλικό (πίσσα πίσσας άνθρακα) για να δημιουργηθεί ένα λεπτό μίγμα. Η διαδικασία ανάμιξης δεσμεύει όλα τα σωματίδια άνθρακα μεταξύ τους.  

Στο επόμενο βήμα, το μείγμα αυτό διαμορφώνεται σε ηλεκτρόδια με εξώθηση. Στη συνέχεια, οι κατασκευαστές τα ψήνουν σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται μεταξύ 1000°C και 1200°C. Το ψήσιμο καθιστά τα ηλεκτρόδια σκληρά.

Εάν τα ηλεκτρόδια έχουν κάποιους πόρους, οι μηχανικοί τους γεμίζουν με ένα συνδετικό υλικό. Κάνουν αυτόν τον εμποτισμό σε ένα αυτόκλειστο.

Όπως και τα ηλεκτρόδια γραφίτη, τα ηλεκτρόδια αυτά υφίστανται επίσης μια διαδικασία γραφίτωσης. Πρόκειται για επαναψήσιμο σε υψηλή θερμοκρασία (περίπου 3000°C).

Τέλος, οι κατασκευαστές τα διαμορφώνουν για να επιτύχουν συγκεκριμένες διαστάσεις ανάλογα με τις εφαρμογές τους.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Ηλεκτρόδιο γραφίτη

• Τα ηλεκτρόδια γραφίτη κατασκευάζονται κυρίως από φυσικό ή συνθετικό γραφίτη.

• Ο γραφίτης είναι εξαιρετικός αγωγός του ηλεκτρισμού λόγω των αποεστιασμένων ηλεκτρονίων του που κινούνται ελεύθερα.

• Τα ηλεκτρόδια γραφίτη προσφέρουν υψηλή θερμική αγωγιμότητα λόγω της κρυσταλλικής τους δομής. Μπορεί να διαχέει γρήγορα τη θερμότητα κατά τη διάρκεια εφαρμογών υψηλής θερμοκρασίας.

• Τα ηλεκτρόδια γραφίτη έχουν υψηλή χημική αδράνεια. Μπορούν να αντέξουν όλους τους τύπους χημικών ουσιών λόγω της αντοχής τους στην οξείδωση και τη διάβρωση.

• Τα άτομα άνθρακα του γραφίτη δημιουργούν έναν ισχυρό ομοιοπολικό δεσμό. Ως εκ τούτου, τα ηλεκτρόδια γραφίτη έχουν υψηλό σημείο τήξης (περίπου 3600 °C).

Ηλεκτρόδιο άνθρακα

• Τα ηλεκτρόδια άνθρακα περιλαμβάνουν άμορφο άνθρακα ή μικτά υλικά άνθρακα.
• Τα ηλεκτρόδια άνθρακα έχουν μέτρια ηλεκτρική αγωγιμότητα.
• Αυτά τα ηλεκτρόδια έχουν αξιοπρεπή θερμική σταθερότητα. Ωστόσο, είναι χαμηλότερη από εκείνη του γραφίτη.
• Όπως και ο γραφίτης, ο άνθρακας είναι επίσης χημικά αδρανής. Δεν υποβαθμίζεται από ηλεκτροχημικές αντιδράσεις.

Εφαρμογές

Ηλεκτρόδιο γραφίτη

• Τα ηλεκτρόδια γραφίτη είναι πρωταρχικά συστατικά των EAF (Electric Arc Furnace). Διάφορες βιομηχανίες χρησιμοποιούν αυτόν τον κλίβανο για τη χαλυβουργία και την τήξη παλαιών μετάλλων.

• Οι κλίβανοι καμίνια λεκάνης διύλισης χρησιμοποιούν επίσης ηλεκτρόδια γραφίτη για τη δευτερογενή διύλιση χάλυβα.  

• Οι κλίβανοι βυθισμένου τόξου χρησιμοποιούν επίσης ηλεκτρόδια γραφίτη για την παραγωγή σιδηροκραμάτων.

• Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε αυτά τα ηλεκτρόδια σε φούρνους αντίστασης για την παραγωγή γυαλιού, πυριτίου και καρβιδίου.

Ηλεκτρόδιο άνθρακα

• Τα ηλεκτρόδια άνθρακα χρησιμοποιούνται για αγώγιμα ηλεκτρόδια σε καμίνους που τροφοδοτούνται με μεταλλεύματα για την τήξη κίτρινου φωσφόρου, πυριτίου, σιδηροκραμάτων κ.λπ.

• Τα ηλεκτρόδια άνθρακα έχουν πρωταρχικό ρόλο στις διεργασίες ηλεκτρόλυσης για την παραγωγή χλωρίου.

• Οι εταιρείες κατασκευής μπαταριών χρησιμοποιούν αυτά τα ηλεκτρόδια ως υλικό ανόδου σε διάφορες μπαταρίες.

• Τα ηλεκτρόδια άνθρακα παράγουν υψηλή θερμότητα όταν τα διαρρέει ηλεκτρικό ρεύμα. Ως αποτέλεσμα, τα άτομα τα χρησιμοποιούν σε διάφορες εφαρμογές θέρμανσης αντίστασης.

Κόστος παραγωγής

Το κόστος παραγωγής ηλεκτροδίων γραφίτη και άνθρακα ποικίλλει ανάλογα με διάφορους παράγοντες. Αυτοί μπορεί να είναι η τρέχουσα τιμή των πρώτων υλών, το ενεργειακό κόστος, η ποιότητα/βαθμολογία των ηλεκτροδίων και η πολυπλοκότητα της κατασκευής.

Ηλεκτρόδιο γραφίτη

Συνήθως, το κόστος παραγωγής ηλεκτροδίων γραφίτη είναι υψηλότερο από εκείνο των ηλεκτροδίων άνθρακα. Οι πρώτες ύλες όπως το κοκ από βελόνες είναι ακριβές. Εκτός αυτού, η συνολική παραγωγή ηλεκτροδίων γραφίτη είναι πολύπλοκη.  

Ηλεκτρόδιο άνθρακα

Η παραγωγή ηλεκτροδίων άνθρακα είναι συγκριτικά φθηνότερη. Η διαδικασία παραγωγής του δεν απαιτεί γραφιτοποίηση, έχει χαμηλό κόστος παραγωγής και υψηλά οικονομικά οφέλη.

Διάρκεια ζωής

Η διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Σε αυτούς περιλαμβάνονται η ποιότητα των πρώτων υλών, ο χειρισμός των ηλεκτροδίων, η λειτουργία, ο σχεδιασμός και η ένταση του ρεύματος των κλιβάνων ηλεκτρικού τόξου. 

Ηλεκτρόδιο γραφίτη

Στις πρακτικές εφαρμογές, η μέση διάρκεια ζωής των ηλεκτροδίων γραφίτη είναι μεταξύ 50-80 φορές τήξης και γενικά χρειάζεται αντικατάσταση. Για μεγάλο εξοπλισμό τήξης, όπως οι υψικαμίνους, η μέση διάρκεια ζωής μπορεί να ξεπεράσει τις 100 φορές.

Ηλεκτρόδιο άνθρακα

Τα ηλεκτρόδια άνθρακα έχουν σχετικά μικρότερη διάρκεια ζωής. Η χαμηλή αντοχή τους και η ευπάθειά τους στην οξείδωση τα καθιστούν ακατάλληλα για απαιτητικές εφαρμογές.

Συμπέρασμα

Τα ηλεκτρόδια άνθρακα και τα ηλεκτρόδια γραφίτη έχουν πολλές διαφορές αλλά και παρόμοια χαρακτηριστικά. Η κατανόηση της απόδοσης και της εφαρμογής τους μπορεί να τα αξιοποιήσει καλύτερα και να βελτιώσει την αποδοτικότητα της βιομηχανικής σας παραγωγής. Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερα, μπορείτε να επικοινωνήσετε με την Jinsun σήμερα.