Какое свойство графита используется при изготовлении электродов?

Графит в производстве электродовКак важное сырье для электродов, графит незаменим в производстве электродов благодаря своим уникальным свойствам. Электроды широко используются в самых разных отраслях промышленности, от аккумуляторов и электролиза в электрохимической области до выплавки стали в электродуговой печи в электрической области. От их характеристик напрямую зависит эффективность сопутствующих процессов, качество продукции и энергопотребление.

Основная информация о графите

Внешний вид

Графит имеет темно-серый цвет, металлический блеск, мягкую текстуру, гладкое прикосновение, особую кристаллическую структуру, может играть смазывающую роль при трении. Его плотность составляет около 2,09-2,23 г/см3, а электрод, изготовленный из него, обладает хорошей производительностью и малым весом. Он подходит для оборудования с требованиями к весу.

Химическая структура

Графит представляет собой типичную слоистую структуру. Атомы углерода в слоях образуют гексагональную планарную сеть с ковалентными связями, и слои удерживаются слабыми ван-дер-ваальсовыми силами. Межслойные ковалентные связи придают графиту стабильность и прочность. А слабое межслоевое взаимодействие позволяет ему образовывать интеркаляционные соединения, что расширяет область применения.

Характеристики графита, используемого для изготовления электродов

Хорошая электропроводность

Одной из самых выдающихся характеристик графита является его хорошая электропроводность. В его кристаллической структуре каждый атом углерода связан ковалентными связями только с тремя окружающими атомами углерода. А оставшийся один валентный электрон может свободно перемещаться внутри слоя, образуя свободный электронный газ. Эти свободные электроны могут быстро и направленно перемещаться под действием приложенного электрического поля. Таким образом, образуется электрический ток, благодаря чему графит обладает превосходной электропроводностью.

По сравнению со многими металлами, хотя его электропроводность может немного уступать в численном выражении. В некоторых специфических сценариях применения, например, в некоторых требования к электропроводности не являются чрезвычайно высокими. Но существуют строгие ограничения на химическую стабильность и стоимость материала, его электропроводность способна удовлетворить потребности. А его преимущества в стоимости и химическая стабильность делают его более подходящим выбором. Например, в обычных сухих батареях графитовый электрод играет хорошую проводящую роль. Он проводит электроны, образующиеся в результате химической реакции внутри батареи, формируя стабильный ток на выходе.

Высокая температура плавления и устойчивость к высоким температурам

Он имеет очень высокую температуру плавления - около 3652-3697°C. Благодаря этому он способен сохранять стабильные физические и химические свойства в условиях высоких температур. Эта высокая температура плавления и устойчивость к высоким температурам играют решающую роль в производстве электродов. Во многих промышленных процессах, таких как выплавка стали в электродуговой печи, электролитический алюминий и т.д., электроды должны работать при очень высоких температурах. В процессе выплавки стали дуга, возникающая между электродом и шихтой, может создавать высокую температуру в тысячи градусов Цельсия.

Графитовые электроды в такой высокотемпературной среде не только не плавятся и не деформируются, но и могут продолжать стабильно работать. Он эффективно преобразует электрическую энергию в тепловую, чтобы добиться нагрева и плавления заряда. Если температура плавления материала электрода низкая, он будет быстро плавиться при высоких температурах. Это приведет к повреждению электрода, что не только повлияет на эффективность производства, но и увеличит производственные затраты.

Химическая стабильность

Графит демонстрирует хорошую химическую стабильность в большинстве химических сред. Он нелегко вступает в химическую реакцию с обычными кислотами, основаниями, солями и другими химическими веществами. Он может сохранять свою структуру и стабильность характеристик в различных агрессивных средах. В процессе электролиза электрод должен быть погружен в электролит на длительное время. Если химическая стабильность материала электрода не очень хорошая, он будет подвергаться коррозии под воздействием электролита. В результате срок службы электрода сокращается, и это также влияет на нормальный ход электролитического процесса.

Сайт графитовый электродБлагодаря своей превосходной химической стабильности, может стабильно работать в электролите в течение длительного времени. Для обеспечения эффективной и непрерывной электролитической реакции. Например, в хлорно-щелочной промышленности его можно использовать для электролиза соленой воды с целью получения хлора, водорода и гидроксида натрия. И в среде сильного щелочного электролита он может стабильно работать, обеспечивая надежную гарантию для промышленного производства.

Обрабатываемость

Обладает хорошей обрабатываемостью, что позволяет изготавливать из него электроды различных форм и размеров. Для удовлетворения потребностей различных сценариев применения. Благодаря относительно мягкой текстуре графита, его легче обрабатывать обычными методами. Такими как резка, сверление, шлифовка и т.д. При производстве электронного оборудования необходимо перерабатывать графит в ультратонкие, высокоточные электродные листы. С помощью прецизионной резки и шлифовки можно добиться точной обработки графита, чтобы удовлетворить строгие требования электронного оборудования к размеру и точности электродов. Кроме того, в процессе обработки нелегко получить деформацию и трещины. Это может гарантировать, что электрод после обработки имеет хорошее качество и производительность.

Процесс изготовления и применение графитовых электродов

Процесс производства

Предварительная обработка сырья:

Выберите высококачественное графитовое сырье, такое как нефтяной кокс. И прокаливание при высокой температуре для удаления примесей, воды и летучих компонентов для повышения чистоты и стабильности.

Формовка смешанного замеса:

Смешайте в пропорции сырье и связующие вещества, такие как угольная смола. После нагрева и перемешивания сформуйте его в заданную форму.

Обжаривание:

Обжарьте тело при температуре 1000-1300 °C, чтобы карбонизировать связующего вещества и повышает прочность и плотность электрода.

Пропитка:

Замочите прокаленный электрод в асфальте или другом пропитывающем веществе, заполните поры под давлением и температурой, чтобы улучшить характеристики.

Графитизация:

Графитизируйте пропитанный электрод при температуре 2500-3000 °C, чтобы атомы углерода располагались более равномерно и улучшались характеристики.

Обработка:

Резка и шлифовка графитированных электродов в соответствии с требованиями для достижения точности размеров и качества поверхности.

Области применения электродов из графита

Черная металлургия:

При производстве стали в электродуговой печи графитовый электрод имеет решающее значение. Используя его высокую проводимость и устойчивость к высоким температурам, на вход подается сильный ток для получения высокотемпературной дуговой плавки. С улучшением требований сталелитейной промышленности, это способствует развитию технологии производства графитовых электродов.

Электролитическая алюминиевая промышленность:

Вы можете использовать его в качестве анода в электролитическом алюминии. И ток проводимости стабилен в электролите с высокой температурой плавления и сильной коррозией. В связи с большим масштабом и высоким энергопотреблением электролитического производства алюминия, требуется электропроводность, химическая стабильность и срок службы электрода.

Электрохимическая промышленность:

Вы можете широко использовать его в хлорно-щелочной промышленности, гальваническое покрытие, электролитическое рафинирование и другие области. В хлорно-щелочной промышленности графитовый электрод-анод обеспечивает высокую эффективность электролиза в сильном щелочном электролите. При нанесении гальванических покрытий он обеспечивает столовый ток для гальванического раствора, что гарантирует высокое качество гальванического покрытия.

Электронное поле:

В литий-ионных батареях его можно использовать в качестве отрицательного электрода. Благодаря хорошей проводимости и химической стабильности достигается встраивание и удаление ионов лития, полная зарядка и разрядка. В производстве полупроводников и других областях можно использовать его для специальных процессов, таких как EDM. Для удовлетворения потребностей высокоточной обработки.

Заключение

Графит - идеальный электродный материал благодаря своей хорошей электропроводности, высокой температуре плавления, химической стабильности и простоте обработки. Высокоэффективный электрод изготавливается по сложной технологии и широко используется. Развитие науки и техники способствует его технологическим инновациям. И ожидается, что в будущем он поможет во многих областях. И необходимо оптимизировать процесс, чтобы способствовать промышленному развитию.