Grafiet en koolstof zijn twee populaire materialen om elektroden van te maken. Beide zijn goede geleiders van elektriciteit. Toch zijn hun eigenschappen, levensduur, toepassingen en productieprocessen verschillend.
In dit artikel over grafietelektroden versus koolstofelektroden worden deze elektroden grondig met elkaar vergeleken. Het doel is om ze duidelijk te begrijpen.
Grafietelektrode vs. koolstofelektrode: Vergelijking van verschillende factoren
Definitie
Een grafietelektrode is een geleidende component met een cilindrische structuur. Het wordt gebruikt in vlamboogovens om staal, metalen of metaallegeringen te smelten.
De elektrode bestaat uit fijne kwaliteit petroleumnaaldcoke en bindmiddelen.
Over het algemeen zijn er drie soorten: Normale grafietelektrode, hoogvermogen grafietelektrode en ultra hoogvermogen grafietelektrode.
De koolstofelektrode bestaat uit gecalcineerde antracietkool, petroleumcoke, grafiet en andere grondstoffen.
Een koolstofelektrode wordt gebruikt in vlamboogovens om silicium, ferrolegeringen, gele fosfor, calciumcarbide, korund en nog veel meer te smelten.
Productieproces
Grafietelektrode
De productie van grafietelektroden omvat verschillende stappen. Het begint met het verzamelen van grondstoffen zoals petroleumnaaldcoke en asfalt.
Deze grondstoffen worden fijngemalen en gezeefd. In de volgende stap worden ze gemengd tot een pasta-achtige consistentie.
Ingenieurs kneden deze pasta tot cilindrische elektroden met behulp van een extrusiepers. Dankzij dit proces behouden de elektroden hun structuur.
Vervolgens worden de gegoten elektroden gebakken bij een hoge temperatuur. De temperatuur kan oplopen tot 1000 °C. Het bakken wordt gevolgd door het impregnatieproces met pek.
In een autoclaaf dringt een impregnaat onder bepaalde druk en temperatuur in de poriën van de elektroden.
Het proces verbetert de sterkte en elektrische weerstand van de elektroden.
Grafitisatie is het tweede bakproces waarbij elektroden worden omgezet in grafiet-koolstofelektroden. De temperatuur voor dit proces loopt op tot 3000°C.
Ten slotte bewerken fabrikanten elektroden om specifieke afmetingen te verkrijgen.
Koolstofelektrode
De productie van koolstofelektroden verloopt volgens vergelijkbare stappen. Eerst verzamelen de makers grondstoffen zoals gecalcineerde antracietkool, petroleumcoke en grafiet. Ze vermalen deze materialen tot een fijn poeder.
Daarna wordt het poeder gemengd met een bindmiddel (koolteerpek) tot een fijn mengsel. Het mengproces bindt alle koolstofdeeltjes samen.
In de volgende stap wordt dit mengsel met behulp van extrusie tot elektroden gevormd. Daarna worden ze gebakken bij temperaturen tussen 1000°C en 1200°C. Het bakken maakt de elektroden hard.
Als elektroden enkele poriën hebben, vullen ingenieurs deze met een bindmiddel. Dit impregneren doen ze in een autoclaaf.
Net als grafietelektroden ondergaan ook deze elektroden een grafitiseringsproces. Hierbij worden ze opnieuw gebakken bij een hoge temperatuur (ongeveer 3000°C).
Ten slotte vormen makers ze tot specifieke afmetingen, afhankelijk van hun toepassingen.
Fysieke en chemische eigenschappen
Grafietelektrode
- Grafietelektroden zijn voornamelijk gemaakt van natuurlijk of synthetisch grafiet.
- Grafiet is een uitstekende geleider van elektriciteit dankzij de gedelokaliseerde elektronen die vrij bewegen.
- Grafietelektroden hebben een hoge thermische geleidbaarheid door hun kristallijne structuur. Het kan snel warmte afvoeren tijdens toepassingen bij hoge temperaturen.
- Grafietelektroden hebben een hoge chemische inertie. Ze zijn bestand tegen alle soorten chemicaliën dankzij hun weerstand tegen oxidatie en corrosie.
- De koolstofatomen van grafiet vormen een sterke covalente binding. Daarom hebben grafietelektroden een hoog smeltpunt (rond 3600 °C).
Koolstofelektrode
- Koolstofelektroden bestaan uit amorfe koolstof of gemengde koolstofmaterialen.
- Koolstofelektroden hebben een matig elektrisch geleidingsvermogen.
- Deze elektroden hebben een behoorlijke thermische stabiliteit. Deze is echter lager dan die van grafiet.
- Net als grafiet is koolstof ook chemisch inert. Het wordt niet afgebroken door elektrochemische reacties.
Toepassingen
Grafietelektrode
- Grafietelektroden zijn primaire onderdelen van vlamboogovens (Electric Arc Furnace). Verschillende industrieën gebruiken deze ovens voor de productie van staal en het smelten van schroot.
- Raffineerpanovens gebruiken ook grafietelektroden voor secundaire staalraffinage.
- In vlamboogovens worden ook grafietelektroden gebruikt om ferrolegeringen te produceren.
- Je kunt deze elektroden ook gebruiken in weerstandsovens om glas, silicium en carbide te produceren.
Koolstofelektrode
- Koolstofelektroden worden gebruikt als geleidende elektroden in ertsovens voor het smelten van gele fosfor, silicium, ferrolegeringen enz.
- Koolstofelektroden spelen een primaire rol in elektrolyseprocessen voor de productie van chloor.
- Batterijproducenten gebruiken deze elektroden als anodemateriaal in verschillende batterijen.
- Koolstofelektroden produceren grote hitte wanneer er een elektrische stroom doorheen loopt. Daarom worden ze in verschillende toepassingen voor weerstandsverwarming gebruikt.
Productiekosten
De productiekosten van grafiet- en koolstofelektroden variëren afhankelijk van verschillende factoren. Dit kunnen de huidige prijs van grondstoffen zijn, energiekosten, kwaliteit/kwaliteit van de elektroden en de complexiteit van de productie.
Grafietelektrode
Meestal zijn de productiekosten van grafietelektroden hoger dan die van koolstofelektroden. Grondstoffen zoals naaldcoke zijn duur. Daarnaast is de algehele productie van grafietelektroden complex.
Koolstofelektrode
Het is relatief goedkoper om koolstofelektroden te produceren. Het productieproces vereist geen grafitisering, heeft lage productiekosten en grote economische voordelen.
Levensduur
De levensduur van elektroden hangt af van verschillende factoren. Deze omvatten de kwaliteit van de grondstoffen, de behandeling van de elektroden, de werking, het ontwerp en de stroomsterkte van vlamboogovens.
Grafietelektrode
In praktische toepassingen ligt de gemiddelde levensduur van grafietelektroden tussen 50-80 keer smelten en moeten ze meestal worden vervangen. Voor grote smeltinstallaties zoals hoogovens kan de gemiddelde levensduur oplopen tot meer dan 100 keer.
Koolstofelektrode
Koolstofelektroden hebben een relatief kortere levensduur. Door hun lage sterkte en gevoeligheid voor oxidatie zijn ze ongeschikt voor veeleisende toepassingen.
Conclusie
Koolstofelektroden en grafietelektroden hebben veel verschillen, maar ook vergelijkbare kenmerken. Als je hun prestaties en toepassing begrijpt, kun je ze beter gebruiken en de efficiëntie van je industriële productie verbeteren. Als u meer wilt weten, kunt u vandaag nog contact opnemen met Jinsun.
NL 
EN 
RU 
TR 
FR 
DE 
KO 
UK 
JA 
PT 
CEB 
AZ 
BN 
VI 
ES 
ES_ES 
ID 
IT 
ES_AR 
HI 
AR 
KK 
EL 
ZH 
FA