ТЕХНОЛОГИЯ

Нефтяной кокс.Продукт перегонки нефти. Сначала получают не­фтяной пек (смолу), которая составляет 8... 10 % от перерабатываемой нефти. Это - тяжелая фракция или крекинг-остаток. Из полученного пека путем полимеризации и карбонизации получают нефтяной кокс. Он также составляет 10 % от пека или 1 % от перегоняемой нефти.

Пековый кокс.Продукт разложения каменноугольного пека, который образуется при коксовании углей.

Антрацит.Разновидность каменного угля, отличающаяся пони­женной зольностью и повышенным содержанием углерода (93...97 %).

Натуральные графиты.Добываются как сырье из графитовых руд, которые представляют смесь кристаллов графита и глины, из­влекаются методом флотации. Содержание графита в зависимости от месторождения колеблется от 15 % до 90 %.

Сажа.Продукт разложения углеводородов при ограниченном доступе воздуха или при полном его отсутствии. Имеется много раз­новидностей сажи, отличающиеся способом получения и исходным сырьем. Бывает газовая, канальная, ламповая, ацетиленовая и т. п.

Обладает высокой химической активностью, малыми размерами час­тиц, особой кристаллической структурой, подобной структуре графи­та, но ее шестиугольные сетки изогнуты. С открытием карбинов и фул- леренов взгляд на кристаллическую структуру сажи, возможно, изме­нится. Качество сажи зависит от температуры графитизации, которая может достигать 3 100 К. Размер частиц - 10...350 нм (100...3 500 А). Иногда говорят о белой саже, но это может быть аморфный оксид крем­ния, нитриды, которые вводятся как пигменты или твердые смазки.

Древесный уголь.Выжигается из березовых дров в специальных ретортах при температуре 600...650 К без доступа воздуха.

Связующие материалы.Это - нефтяной и каменноугольные пеки, каменноугольные, фенольные, фурановые и другие смолы, деготь.

Специальные добавки.Вводятся для придания необходимых свойств угольным материалам в таких изделиях, как щетки, контак­ты и т. п. В качестве добавок используют медь, серебро и др.

Измельченные сырьевые материалы и связующее смешиваются в определенных пропорциях. Из смеси прессуются заготовки или го­товые изделия - в пресс-формах или на прошивных прессах.

Спрессованные заготовки подвергаются обжигу, который про­исходит в три стадии:

- полимеризация и удаление летучих веществ при температуре 500...550 К;

- пиролиз и коксование связующего в камерных печах при температуре 1 200... 1 700 К, при этом происходит дальнейшее удале­ние летучих, перестройка коксового вещества, образование пор; в целом этот процесс называется карбонизацией.

- графитация - процесс высокотемпературной обработки угле­родных материалов, при котором происходит перевод их в состоя­ние кристаллического графита; температура полной графитации в зависимости от сырья, назначения готовых изделий колеблется от 2 500 до 3 300 К, при этом, повышение температуры сокращает весь процесс и улучшает качество.

Все названные превращения происходят и при работе полимерных эрозионностойких материалов в высокотемпературных газовых пото­ках, что очень важно, т. к. при этом повышается эффективная энтальпия ТЗП. Так как при полимеризации, карбонизации и графитации происхо­дит удаление летучих веществ, структурная перестройка, в углеродис­тых и графитизованных материалах образуются поры, причем порис­тость может доходить до 50 %, например в графите ПроГ-2400.

Иногда специально получают пористые заготовки углеродных материалов с тем, чтобы затем подвергнуть их пропитке необходи­мыми компонентами в зависимости от применения.

Если необходим плотный графит, то полученные заготовки по­сле графитации или карбонизации пропитывают пеками или смола­ми - под давлением в специальных ретортах или гидроклавах. Пос­ле этого заготовки снова подвергают всем стадиям обжига.

Операции пропитки-обжига повторяются несколько раз. Мар­кировка некоторых графитов полностью отражает количество этих операций. Например, маркировка ЗОПГ означает: 3 обжига, про­питки, графитации; 50ПГ-3000-24 - это 5 циклов, плюс 24 часа об­жига при температуре 3 000 °С (3 273 К).

Графитация производится в печах сопротивления или индукци­онных, в которых в качестве нагревателя служат сами графитируе- мые заготовки с уплотненными зазорами между ними с помощью графитовой крошки.

Процесс этот очень ответственный, особенно чревато последстви­ями непредусмотренное отключение электроэнергии, т. к. при этом разрушаются водоохлаждаемые токоподводы и другие системы, что может вывести печь из строя и нарушить весь ход процесса, прервать или совсем остановить графитацию. Продолжительность полного цик­ла изготовления некоторых графитизованных материалов составляет несколько месяцев (иногда более 6). Поэтому на заводах, производя­щих подобную продукцию и по традиции называемых электродными, устанавливаются несколько параллельных линий [25-31].