Общая схема производства УГМ

Общая схема производства УГМ
Лекция №4
Преимущества УГМ
 углерод не плавится при температурах,
которые применяют в технике;
 обладает низким давлением паров при
высоких температурах;
 хорошо проводит электрический ток и тепло;
 механическая прочность изделий из
углеграфитовых материалов остается
постоянной и даже увеличивается при
повышении температуры до 2000–2500 оС.
Склад графита
Склад углеродистых материалов
1
Склад связующего
Предварительное дробление
Плавление
2, 9, 10 –
термические
стадии;
1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 11 –
механические
стадии
2
Прокаливание
3
Дробление
4
Грохочение
5
Тонкий помол (< 2 мм)
6
Смешение
7
Уплотнение массы (бегуны, вальцы)
8
Прессование
9
Обжиг
10
Графитация
11
Механическая обработка
Склад готовой продукции
1. Предварительное дробление
 Дроблению подвергаются исходные
материалы перед прокаливанием
для достижения равномерного
прогрева.
 Равномерность прогрева достигается
в том случае, когда куски
наполнителя одинаковы по размеру.
Схемы дробления
Д
Д
К
Д
К
Открытые циклы
К
Д
Замкнутые циклы
К– классификаторы, Д – дробилки
Принцип действия дробилок
Щековая дробилка
Барабанные
мельницы
Молотковые
дробилки
Валковые дробилки
Характеристика дробилок и области
их применения
Вид дробилки
Способ дробления
Область применения
Щековые дробилки. Раздавливание
Конусные дробилки
Дробление крупных
кусков
Валковые: с
гладкими валками,с
зубчатыми валками
Раздавливание и
истирание
+раскалывание
Кокс крупных классов
для хрупких
материалов
Барабанные
Удар
Среднее и мелкое
дробление
Молотковые
Удар
Мелкое дробление
Барабанные
мельницы
Истирание, удар и
раздавливание
Тонкий помол
2. Прокаливание углеродистых
материалов
Термическая обработка исходных
углеродных материалов осуществляется
без доступа воздуха при высокой
температуре (1300–1400 °С)
 цель предварительная усадка
углеродного материала (для нефтяных
коксов усадка составляет 20–24 %).
Процессы, протекающие при прокаливании
При прокаливании происходят следующие
изменения УМ:
 удаляются летучие соединения (в том числе и Sсодержащие соединения);
 увеличивается плотность и механическая
прочность;
 упорядочивается углеродная структура;
 увеличивается электропроводность.
Температура прокаливания для различных УГМ
(°С): для кокса – до 1300, антрацита – до 1400,
нефтяного кокса – до 1500–1700.
Выделение летучих веществ
 200–250 °С – начало выделения летучих
веществ;
 550–850 °С – максимум выделения
летучих веществ;
 1100–1400 °С– завершение выделения
летучих веществ;
 1500–1700 °С – обессеривание нефтяного
кокса.
Зависимость содержания серы от
температуры прокаливания
Содержание серы, % мас.
4
а
3
2
б
1
0
500
1000
1500
2000
2500
Температура, ºС
а – кокс сернистый из гудрона,
б – кокс малосернистый пиролизный
Увеличение плотности и механической
прочности
 При температурах 700–750 °С летучие
продукты выделяются в результате
прямой дистилляции с частичным
пиролизом. Пористость увеличивается
примерно до 1200 °С.
 Образующийся пиролитический углерод
отлагается плотным слоем в порах и на
поверхности прокаливаемого материала,
увеличивая плотность материала.
Упорядочивание углеродной
структуры
 Одновременно с пиролизом происходит
конденсация и полимеризация
углеводородов с обогащением их
углеродом, что и обусловливает усадку.
 Этот процесс завершается образованием
плоских углеродистых сеток (плоских
углеродистых гексагональных решеток).
Но на этом этапе еще не происходит
образование трехмерной упорядоченной
структуры.
Электрическое сопротивление,
Ом/см
Электропроводность
7
10
6
10
3
10
1
-3
10
500
1000
1500
2000
Температура, ºС
2500
3000
Можно выделить четыре температурные
интервала:
1) 500–700 °С – очень высокое
электрическое сопротивление;
2) 700–1200 °С – резкое падение
сопротивления;
3) 1200–2100 °С – изменение отсутствует;
4) выше 2100 °С – новое падение
сопротивления (процесс графитации).
Оборудование процесса прокаливания
Углеродные материалы прокаливают
в специальных печах, различных
конструкций:
 ретортные печи;
 вращающиеся печи:
– барабанные печи;
– печи с вращающейся подиной;
 электрические печи.
Ретортная прокалочная печь
Ретортная прокалочная печь
Описание схемы:
1 – реторта;
2 – охлаждающее устройство;
3 – рекуператор;
4 –горелка;
5 – сборный канал для летучих веществ;
6 – окно для летучих веществ;
7 – канал для горячего воздуха.
Барабанная вращающаяся печь
Барабанная вращающаяся печь
1, 6 – холодная и горячая головки;
2 – загрузочная течка;
3 – барабан печи;
4 – привод печи;
5 – шибер;
7 – горелка;
8 – песочный затвор;
9 – горячая головка холодильника;
10 – холодильник
Печь с вращающейся подиной
Печь с вращающейся подиной
Описание схемы:
1 – скребки-ворошители;
2 – воздухопровод;
3 – неподвижная часть печи;
4 – газопровод;
5 – гидрозатвор;
6 – вращающаяся часть печи;
7 – опорные ролики;
8 – разгрузочное устройство
Электрические печи
 Электрические печи используют для
прокаливания антрацитов.
 Печь представляет собой цилиндрическую
шахту из шамотного кирпича высотой 2,5
м, диаметром 1860 мм.
 Печь питается переменным однофазным
током силой до 5 кА (подводится медными
шинами к подвешенному электроду).
Характеристики процесса
 Постоянство гранулометрического состава
кокса (6–25 мм).
 Выгрузка осуществляется порциями по
15 –20 кг.
 Производительность печи мощностью 500
кВт составляет 700 кг/ч.
 Недостатки: трудность управления
процессом, неравномерное распределение
температур по объему печи.