Обожженный антрацит высокой чистоты (CAC): углеродистая добавка нового поколения для сталеплавильного производства

Прокаленный антрацитовый кокс (CAC) уже давно является одним из наиболее надежных науглероживателей, используемых в сталелитейной и литейной промышленности. CAC, известный своей низкой зольностью, низким содержанием серы, фосфора и высоким содержанием углерода, обеспечивает стабильную производительность во время плавки и рафинирования. После высокотемпературного обжига в электрических или специализированных печах обжига продукт приобретает высокую прочность, низкое удельное сопротивление и отличную теплопроводность, что делает его идеальным материалом для повышения содержания углерода в расплавленной стали.

Однако традиционные CAC и обычные устройства для повышения углерода часто сталкиваются с проблемами во время производства, особенно с загрязнением примесями. Эти остаточные примеси не только ограничивают выход углерода, но и требуют дополнительных стадий очистки, что увеличивает энергопотребление и производственные затраты.

Для решения этих задач появилась более совершенная технология производства: аддитивное производство из графитированного углерода.

Традиционное производство поглотителей углерода может привести к появлению свежих примесей во время смешивания, формования или прокаливания. Затем необходимо добавить дополнительные этапы удаления примесей, что продлевает общий производственный цикл.

Новый метод фундаментально улучшает качество продукции за счет графитационной обработки, эффективно повышая чистоту углерода и одновременно улучшая электрические и термические свойства. В результате сталелитейные и литейные заводы получают более эффективную, чистую и стабильную углеродную добавку, подходящую для производства высококачественной стали.

Обзор нового процесса производства углеродных присадок

Ниже приведено упрощенное и оптимизированное описание усовершенствованного способа производства на основе графитации.

1. Подготовка и смешивание сырья.

Нефтяной кокс сначала измельчается в мелкий порошок размером 300 меш и тщательно смешивается с материалами, богатыми углеродом. Асфальт добавляется для повышения прочности сцепления.
Типичный состав (по весу):

• Нефтяной кокс: 15–25%

• Асфальт: 1–3%

• Углеродсодержащие материалы: 60–80%

• Композитная смесь микроочищенного графита + свободный углерод (соотношение 3:2)

Такое сбалансированное соотношение обеспечивает достаточную плотность углерода, механическую прочность и реакцию на графитацию.

2. Предварительная обработка грануляцией

К смеси добавляют воду и влажную смесь подают во вращающийся гранулятор. В результате .
этого процесса образуются однородные сферические гранулы, которые улучшают тепловое распределение во время прокаливания.

3. Выравнивание поверхности (4–10 часов)

Гранулы помещаются во вращающийся барабан для полировки поверхности.
Этот шаг:

• Удаляет заусенцы и выступы

• Улучшает однородность частиц

• Улучшает равномерность нагрева во время графитации.

• Уменьшает структурные дефекты

Недостаточная обработка поверхности может привести к неравномерному нагреву и снижению качества конечного продукта.

4. Просеивание и контроль размера

Обработанные гранулы просеивают для удаления кусочков размером более 8 мм. Крупногабаритные частицы измельчаются и повторно обрабатываются до достижения нужного размера.

Точный размер частиц обеспечивает постоянное поглощение углерода и повышенную эффективность плавления.

5. Низкотемпературная сушка.

Частицы сушат в вертикальной сушилке при температуре 80–120°C в течение 60–80 минут до достижения влажности материала ≤1%. .
Это обеспечивает структурную стабильность при высокотемпературной графитизации.

6. Высокотемпературная графитизация (8–10 дней).

Высушенные гранулы помещают в печь графитации и нагревают при температуре от 2300°C до 2800°C..

К преимуществам графитации относятся:

• Удаление более 90% примесей.

• Значительное снижение удельного сопротивления

• Более высокая чистота углерода

• Улучшенная кристаллическая структура, увеличение проводимости и прочности.

Увеличение температуры к верхнему пределу усиливает испарение примесей и структурную трансформацию.

7. Охлаждение и окончательная упаковка.

После охлаждения графитированную углеродную присадку классифицируют и упаковывают по размерам:

• 0–2 мм

• 2–5 мм

• 5–8 мм

Эти размеры частиц широко используются в производстве стали, точном литье и производстве высококачественных материалов.

Сравнение четырех тестовых случаев: ключевые выводы

В ходе экспериментальных испытаний были опробованы четыре варианта производства. Результаты показывают:

1. Температура графитизации.

Более высокие температуры (до 2800°C ) значительно увеличивают удаление примесей, позволяя получать углерод сверхвысокой чистоты.

2. Время обработки поверхности

Более длительное время сглаживания создает более однородную поверхность частиц, обеспечивая:

• Улучшенная теплопередача во время сушки.

• Более высокая однородность при графитации

• Улучшенная консистенция конечного продукта

3. Соотношение сырья

Регулирование соотношения нефтяного кокса, асфальта и графита напрямую влияет на механические свойства и конечный диапазон применения.

Преимущества новой технологии присадок графитированного углерода

• Более высокая чистота – удаление примесей > 90 %.

• Низкое удельное сопротивление – улучшенная электро- и теплопроводность.

• Улучшение степени восстановления углерода в сталелитейном производстве

• Более плотная углеродная структура и улучшенная прочность на сжатие.

• Сокращение энергетических отходов и снижение производственных затрат

• Постоянный размер частиц и однородная структура

• Идеально подходит для высококачественных сталей и специальных сплавов.

Этот оптимизированный процесс предлагает сталелитейным и литейным заводам по всему миру более стабильное и эффективное углеродное решение. В статье описываются несколько производственных сценариев, которые инженеры по всему миру могут адаптировать и усовершенствовать с учетом местных производственных условий.