Le graphite et le carbone sont deux matériaux couramment utilisés pour fabriquer des électrodes. Tous deux sont de bons conducteurs d'électricité. Néanmoins, leurs propriétés, leur durée de vie, leurs applications et leurs processus de production sont différents.
Cet article sur les électrodes en graphite et les électrodes en carbone établit une comparaison approfondie de ces électrodes. Il a pour but de fournir une compréhension claire de celles-ci.
Electrode en graphite vs. électrode en carbone : Comparaison de différents facteurs
Définition
Une électrode en graphite est un composant conducteur à structure cylindrique. Elle est utilisée dans les fours électriques à arc pour fondre l'acier, les métaux ou les alliages métalliques.
L'électrode est composée de coke d'aiguille de pétrole de qualité fine et de liants.
Il existe généralement trois types d'électrodes : L'électrode graphite ordinaire, l'électrode graphite haute puissance et l'électrode graphite ultra-haute puissance.
L'électrode de carbone est composée de charbon anthracite calciné, de coke de pétrole, de graphite et d'autres matières premières.
Une électrode de carbone est utilisée dans les fours électriques à arc pour fondre le silicium, les ferro-alliages, le phosphore jaune, le carbure de calcium, le corindon, etc.
Processus de production
Électrode en graphite
La production d'électrodes en graphite comporte plusieurs étapes. Elle commence par la collecte de matières premières telles que le coke de pétrole et l'asphalte.
Ces matières premières sont broyées et envoyées au criblage. À l'étape suivante, elles sont mélangées pour obtenir une consistance pâteuse.
Les ingénieurs moulent cette pâte en électrodes cylindriques à l'aide d'une presse à extrusion. Ce procédé permet aux électrodes de conserver leur structure.
Ensuite, les électrodes moulées sont cuites à haute température. La température peut atteindre 1 000 °C. La cuisson est suivie du processus d'imprégnation de la poix.
Dans un autoclave, un produit d'imprégnation pénètre dans les pores des électrodes sous une certaine pression et à une certaine température.
Ce processus améliore la solidité et la résistance électrique des électrodes.
Graphitisation est le deuxième processus de cuisson qui transforme les électrodes en électrodes de carbone graphite. La température atteint 3000°C pour ce processus.
Enfin, les fabricants traitent les électrodes pour obtenir des dimensions spécifiques.
Électrode de carbone
La production d'électrodes de carbone suit des étapes similaires. Tout d'abord, les fabricants collectent des matières premières telles que le charbon anthracite calciné, le coke de pétrole et le graphite. Ils broient ces matières pour en faire une fine poudre.
La poudre est ensuite mélangée à un liant (brai de goudron de houille) pour créer un mélange fin. Le processus de mélange permet de lier toutes les particules de carbone entre elles.
Au cours de l'étape suivante, ce mélange est façonné en électrodes par extrusion. Ensuite, les fabricants les cuisent à des températures comprises entre 1000°C et 1200°C. La cuisson rend les électrodes dures.
Si les électrodes présentent des pores, les ingénieurs les remplissent d'un matériau liant. Cette imprégnation se fait en autoclave.
Comme les électrodes en graphite, ces électrodes subissent également un processus de graphitisation. Il s'agit d'une nouvelle cuisson à haute température (environ 3000°C).
Enfin, les fabricants les façonnent pour obtenir des dimensions spécifiques en fonction de leurs applications.
Propriétés physiques et chimiques
Électrode en graphite
- Les électrodes en graphite sont principalement constituées de graphite naturel ou synthétique.
- Le graphite est un excellent conducteur d'électricité grâce à ses électrons délocalisés qui se déplacent librement.
- Les électrodes en graphite offrent une conductivité thermique élevée en raison de leur structure cristalline. Elles peuvent rapidement disperser la chaleur lors d'applications à haute température.
- Les électrodes en graphite ont une grande inertie chimique. Elles peuvent supporter tous les types de produits chimiques grâce à leur résistance à l'oxydation et à la corrosion.
- Les atomes de carbone du graphite forment une forte liaison covalente. C'est pourquoi les électrodes en graphite ont un point de fusion élevé (environ 3600 °C).
Électrode de carbone
- Les électrodes de carbone comprennent du carbone amorphe ou des matériaux à base de carbone mixte.
- Les électrodes en carbone ont une conductivité électrique modérée.
- Ces électrodes ont une bonne stabilité thermique. Toutefois, elle est inférieure à celle du graphite.
- Comme le graphite, le carbone est chimiquement inerte. Il ne se dégrade pas par des réactions électrochimiques.
Applications
Électrode en graphite
- Les électrodes en graphite sont des composants essentiels des fours à arc électrique. Diverses industries utilisent ce four pour la fabrication de l'acier et la fusion de la ferraille.
- Les fours à poche d'affinage utilisent également des électrodes en graphite pour l'affinage secondaire de l'acier.
- Les fours à arc submergé utilisent également des électrodes en graphite pour produire des ferro-alliages.
- Ces électrodes peuvent également être utilisées dans des fours à résistance pour produire du verre, du silicium et du carbure.
Électrode de carbone
- Les électrodes de carbone sont utilisées comme électrodes conductrices dans les fours à minerai pour fondre le phosphore jaune, le silicium, les ferro-alliages, etc.
- Les électrodes de carbone jouent un rôle essentiel dans les processus d'électrolyse pour la production de chlore.
- Les fabricants de batteries utilisent ces électrodes comme matériau d'anode dans diverses batteries.
- Les électrodes en carbone produisent une chaleur élevée lorsqu'elles sont traversées par un courant électrique. C'est pourquoi elles sont utilisées dans diverses applications de chauffage par résistance.
Coût de production
Le coût de production des électrodes en graphite et en carbone varie en fonction de divers facteurs. Il peut s'agir du prix actuel des matières premières, du coût de l'énergie, de la qualité/grade des électrodes et de la complexité de la fabrication.
Électrode en graphite
En général, les coûts de production des électrodes en graphite sont plus élevés que ceux des électrodes en carbone. Les matières premières telles que le coke d'aiguille sont chères. En outre, la production globale d'électrodes en graphite est complexe.
Électrode de carbone
La production d'électrodes en carbone est comparativement moins coûteuse. Son processus de production ne nécessite pas de graphitisation, ses coûts de production sont faibles et ses avantages économiques élevés.
Durée de vie
La durée de vie des électrodes dépend de plusieurs facteurs. Il s'agit notamment de la qualité des matières premières, de la manipulation des électrodes, du fonctionnement, de la conception et de l'intensité du courant des fours à arc électrique.
Électrode en graphite
Dans les applications pratiques, la durée de vie moyenne des électrodes en graphite se situe entre 50 et 80 fois la durée de fusion, et elles doivent généralement être remplacées. Pour les grands équipements de fusion tels que les hauts fourneaux, la durée de vie moyenne peut atteindre plus de 100 fois.
Électrode de carbone
Les électrodes en carbone ont une durée de vie relativement courte. Leur faible résistance et leur vulnérabilité à l'oxydation les rendent inadaptées aux applications exigeantes.
Conclusion
Les électrodes de carbone et les électrodes de graphite présentent de nombreuses différences, mais aussi des caractéristiques similaires. Comprendre leurs performances et leurs applications permet de mieux les utiliser et d'améliorer l'efficacité de votre production industrielle. Si vous souhaitez en savoir plus, vous pouvez contacter Jinsun dès aujourd'hui.
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