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炭電極

鎖定
炭電極是以電煅無煙煤、石油焦、石墨碎、煤瀝青等為主要原料,經配料、成型、焙燒、機械加工而成的炭質導電材料,它是21世紀以來在我國逐步推廣運用的一種新型節能環保材料,作為礦熱爐用導電電極可以廣泛應用於工業硅、鐵合金、電石、黃磷等金屬或非金屬冶煉過程中。炭電極是節能、環保型產品,在電石鐵合金礦熱爐上使用可大大地降低冶煉電耗,減輕污染。是電極糊的更新換代產品。
中文名
炭電極
外文名
charcoal electrode
類    屬
新型節能環保材料
應    用
工業硅、鐵合金、電石
原    料
石油焦、針狀焦
學    科
冶金工程

目錄

炭電極簡介

炭電極,主要以石油焦、針狀焦為原料,煤瀝青作結合劑,經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而製成,是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體,根據其質量指標高低,可分為普通功率、高功率和超高功率。 [1] 

炭電極組成

一、原電池中的電極
電極是原電池的基本組成部分。利用自發氧化還原反應產生電流的裝置叫原電池,一個原電池必須由兩個基本部分組成:兩個電極和電解質溶液。給出電子發生氧化反應的電極,如丹尼爾電池中的Zn極,由於其電勢較低,被稱為負極(negative electrode);而接受電子發生還原反應的一極,如Cu極,由於其電勢較高,而稱作正極(positive electrode)。
根據組成電極物質的狀態,可以把電極分為三類。第一類電極是金屬電極和氣體電極,如丹尼爾電池中鋅電極和銅電極,還有標準電極;第二類電極是金屬-金屬難溶鹽電極及金屬-金屬難溶氧化物電極,如Ag-AgCl電極。第三類電極是氧化還原電極(任一電極皆為氧化還原電極,這裏所説的氧化還原電極是專指參加電極反應的物質均在同一個溶液中),如Fe3+,Fe2+溶液組成的電極。
二、電解槽中的電極
電極是電解過程中,電流進入或離開電解液的導體。電解過程就是在電極相界面上發生氧化還原反應。
電極分為陰極和陽極,和電源正極相連的是陽極,陽極上發生氧化反應;和電源負極相連的是陰極,陰極上發生還原反應。
電解材料的種類很多,常用的是碳電極,此外鈦等金屬也可以做電極。在電鍍中,含有鍍層金屬的金屬往往作為陽極,待鍍製品作為陰極。
三、電極
電池的組成部分,它由一連串相互接觸的物相構成,其一端是電子導體──金屬(包括石墨)或半導體,另一端必須是離子導體──電解質(這裏專指電解質溶液,簡稱“電解液”或“電液”)。結構最簡單的電極應包括兩個物相和一個相界面,即〔金屬|電液〕。上述定義的電極也稱“半電池”。
四、電極的表示
通常在電池上會標有“+”的符號,那是正極,在另一端會標有“-”符號那是負極,同時在蓄電池上只有正極有“+”,而負極沒有。顏色也可以表示正負極:紅色代表正極,黑色代表負極。 [1] 

炭電極特點

提高冶煉礦熱爐產量,降低電耗15-20%;降低勞動強度(冶煉1噸鐵合金消耗電極糊60kg左右,消耗炭電極僅12kg左右,降低電極的操作次數),簡化了生產工藝; 避免或減少自焙電極經常發生的“軟斷”與“硬斷”事故,改善工作環境,節省運行費用。
炭電極包括:
(1)普通功率炭電極。允許使用電流密度低於 17A/釐米2的炭電極,主要用於鍊鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。
(2)抗氧化塗層炭電極。表面塗覆一層抗氧化保護層的炭電極,形成既能導電又耐高温氧化的保護層,降低鍊鋼時的電極消耗。
(3)高功率炭電極。允許使用電流密度為18~25A/釐米2的炭電極,主要用於鍊鋼的高功率電弧爐。
(4)超高功率炭電極。允許使用電流密度大於 25A/釐米 2的炭電極。主要用於超高功率鍊鋼電弧爐。 [2] 

炭電極使用現狀

目前在工業硅和黃磷冶煉爐上已開始替代價格較高的石墨電極。在同樣容量的埋弧礦熱爐上,與石墨電極相比,炭電極的直徑可以做的較大(現國內可生產Φ650-Φ1200mm的炭電極,石墨電極現國內只能做到Φ600mm),使爐內弧帶增寬,弧線穩定,保證了熱熔效率,增加產品產量,降低產品電耗。噸硅鐵冶煉成本降低300-400元,噸電石冶煉成本降低100多元。炭電極與其他炭素製品相比具有使用領域廣的特點,可以在工業硅、黃磷、電石、鐵合金等冶煉礦熱爐上使用。現發達國家在礦熱爐上已全部使用炭電極。
市面上有零售的這些炭電極的地方好像不是很常見啊,如果你對於實驗 要求不高的話,那只有從電池上把電池裏面的炭電極拆下來,洗乾淨就可以了。那些電池上的炭電極是完全可以用來做電解實驗的。
但是因為如果你對於電解後的溶液質量要求比較高的,那最好不要用炭,因為炭點解如果長期電解那些溶液,它裏面的炭粉會混在溶液裏,造成點解後的溶液完全就像是一瓶黑色的墨水,要經過沉澱才行。如果是第二種情況的話,建議你用金屬做電極了。金屬中也有不少是可以做陽極的,如果不是做一些如電解熔融氯化鈉之類的高温電解實驗的話,只是電解一些溶液,那建議用如鈦,或鉭這類的金屬做電極了,用炭來做電極,並不好。 [2] 
參考資料
  • 1.    徐斌,張浩,曹高萍,張文峯,楊裕生. 超級電容器炭電極材料的研究[J]. 化學進展,2011,(Z1):605-611.
  • 2.    王金鐸,崔東生. 我國炭電極發展方向與措施[J]. 輕金屬,2006,(02):44-47.