高純石墨的原材料及生產(chǎn)工藝簡介

1、高純石墨的原材料及生產(chǎn)工藝簡介(點擊免費下載)1. 原材料 石油焦、針狀焦、煤瀝青(1) 、石油焦：是石油渣油、石油瀝青經(jīng)焦化后得到的可燃固體產(chǎn)物，黑色多空。主要元 素為碳，灰分含量很低。石油焦屬于易石墨化碳一類，石油焦在化工、冶金中廣泛應用，是 生產(chǎn)人造石墨制品及電解鋁用碳素制品的主要原材料。石油焦按熱處理溫度分為：生焦和燧燒焦2種。前者由延遲焦化所得的石油焦，含有大量灰分,機械強度低，燧燒焦是生焦經(jīng)燧燒而得。中國多數(shù)煉油廠只生產(chǎn)生焦，燧燒作業(yè)在碳 素廠進行。石油焦按硫分的高低區(qū)分，可分為高硫焦(含硫1.5%以上)、中硫焦(含硫 0.5-1.5%)、和低硫焦(含硫 0.5%以下)三種。人造石

2、墨生產(chǎn)一般使用低硫焦。(2) 、針狀焦針狀焦是外觀具有明顯纖維紋理， 熱膨脹系數(shù)特別低和容易石墨化的一種優(yōu)質焦炭，焦塊破裂時能按紋理分裂成細長條狀顆粒。 在偏光顯微鏡下可觀察到各項異性的纖維狀結構，因而稱之為針狀焦。針狀焦物理機械性制的各項異性十分明顯，平行于顆粒長軸方向具有良好的導電導熱性 能，熱膨脹系數(shù)小，抗熱震性能好。針狀焦分為以石油油渣為原料生產(chǎn)的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產(chǎn)的煤系針狀焦。(3) 、煤瀝青煤瀝青是煤焦油深加工的主要產(chǎn)品之一。 為多種碳氫化合物的混合物，常溫下為黑色高粘度 半固體或固體，無固定的熔點，受熱后軟化，繼而融化，密度為 1.25-1.35克每平方厘米。(g/

3、cm3)按其軟化點的高低分為低溫、中溫和高溫三種。中溫瀝青的產(chǎn)量為煤焦油的54-56%。煤瀝青的組成極為復雜， 與煤焦油的性質及雜原子的含量有關， 又受煉焦工藝制度 和煤焦油加工條件的影響。表征煤瀝青特性的指標很多，如瀝青的軟化點、甲苯不溶物、結焦值和煤瀝青流變性等。煤瀝青在他素工業(yè)中作為粘結劑和浸漬劑使用，其性能對碳素制品生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質量品質影響極大。粘結劑瀝青一般使用軟化點適中、結焦值高的中溫或中溫改質瀝青，浸漬劑使用軟化點較低、流變性好的中溫瀝青。2. 制作工藝(1)、燧燒碳質原料在高溫下進行熱處理，排除所含水分和揮發(fā)分， 并相應提高原料理化性能的生產(chǎn)工序稱為燧燒。一般碳質原料采用燃氣

4、及自身揮發(fā)分作為熱源進行燧燒，最高溫度為1250 C-1350 Co 、燧燒使碳質原料的組織結構和物理化學性能發(fā)生深刻變化，主要體現(xiàn)在提高了焦炭的密度、機械強度和導電性，提高了焦炭的化學穩(wěn)定性和抗氧化性能， 為后續(xù)工序奠定了基礎。燧燒設備主要有罐式燧燒爐、回轉窯和電燧燒爐。燧燒質量控制指標是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，電阻率不大于 550 Q .m ,針狀焦真密度不小于 2.12g/cm3 ,電阻率不大于500Q .m。 、原料的破碎處理和配料在配料之前，須對大塊燧后石油焦和針狀焦進行中碎、磨粉、篩分處理中碎：通常是將 50mm左右的物料通過顆式破碎機、錘式破碎機等破碎設備進一步破碎

5、到配料所需的0.5-20mm磨粉:通過磨粉機（球磨機、環(huán)棍式環(huán)輾磨粉機）將碳質原料磨細到 0.075mm粒徑以下的粉 末狀小顆粒的過程。篩分：通過具有均勻開孔的一系列篩子，將破碎后尺寸范圍較寬的物料分成尺寸范圍較窄的幾中顆粒粒級的過程。配料：是按配方要求，對各種粒度的骨料和粉料、粘結劑分別計算、稱量、聚焦的生產(chǎn)過程。（配方的科學性和配料操作的穩(wěn)定性是影響產(chǎn)品質量指標和使用性的最重要因素之一）2. 混捏在一定溫度下將定量的各種粒度炭質顆粒料和粉料與定量的粘結劑攪拌混合均勻，捏合成可塑性糊料的工藝過程稱為混捏。 混捏的作用：干混時使各種原料混合均勻，同時使不同粒度大小的固體碳質物料均勻的混合和填充

6、，提高混合料的密實度。加入煤瀝青后使干料和瀝青混合均勻，液態(tài)瀝青均勻涂布和浸潤顆粒表面，形成一層瀝青粘結層，把所有物料粘結在一起， 進而形成均質的可塑性糊料， 有利于成型。部分煤瀝青浸透到碳質物料內(nèi)部空隙，進一步提高了糊料的密度和粘結性。3成型碳材料的成型是指混捏好的碳質糊料在成型設備施加外部作用力下產(chǎn)生塑性變形，最終形成具有一定形狀、尺寸、密度和強度的生坯（生制品）的工藝過程。成型的種類：模壓、擠壓、震動成型、等靜壓 .模壓成型模壓成型（又稱壓制成型或壓縮成型）是先將粉狀，粒狀或纖維狀的塑料放入成型溫度下的 模具型腔中，然后閉模加壓而使其成型并固化的作業(yè)。模壓成型可兼用于 熱固性塑料，熱塑性

7、塑料和橡膠材料。主要產(chǎn)品：電碳、低檔次細結構石墨 .擠壓成型坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截面積減小長度增加，成為所需制品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。主要產(chǎn)品：石墨電極、方電極 .震動成型利用振動作用使泥料制成坯體的成型方法稱為振動成型法。主要產(chǎn)品：鋁用碳磚、高爐碳磚 .等靜壓等靜壓處理是把被加工物體放置于盛滿液體的密閉容器中，通過增壓系統(tǒng)進行逐步加壓對物體的各個表面施加以相等的壓力，使其在不改變外觀形狀的情況下縮小分子間的距離增大密 度而改善物質的物理性質。主要產(chǎn)品：各項同性石墨、異性石墨4.焙燒是碳制品生坯在填充料包華夏， 裝入專門設計的加熱爐內(nèi)

8、進行高溫熱處理，使生坯中的煤瀝青炭化的工藝過程。煤瀝青炭化后形成的瀝青焦將炭質骨料和粉料顆粒固結在一起，焙燒后的碳制品具有較高的機械強度、較低的電阻率、較好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。焙燒是炭素制品生產(chǎn)的主要工序之一，生產(chǎn)周期較長，在 22-30天（多焙時間略短）， 而且能耗較高，生坯焙燒的質量對成品質量和生產(chǎn)成本都有一定的影響。生坯內(nèi)煤瀝青在焙燒過程中焦化，配出 10%左右的揮發(fā)分，同時體積產(chǎn)生2-3%的收縮，質量損失 8-10%。炭坯的理化性能也發(fā)生了顯著的變化，由于氣孔率的增加體積密度由1.7g/cm3降為1.6g/cm3電阻率10000 .m左右降為40-50.m，焙燒坯的機械強度也 大為

9、提高。焙燒的最高溫度：1250 C二焙略低二次焙燒是焙燒品浸漬后進行再次焙燒，使浸入焙燒品空隙中的瀝青炭化的工藝過程。浸漬是將炭材料置于壓力容器中，在一定的溫度和壓力條件下將液態(tài)浸漬劑瀝青浸入滲透 到制品空隙中的工藝過程。目的是降低制品氣孔率， 增加制品體積密度和機械強度，改善制品的導電和導熱性能。浸漬品增重率：一浸14% 二浸A 9% 三浸方5%5. 石墨化炭材料的石墨化是在 2300-3000 C高溫下進行的，故工業(yè)上只有通過電加熱方式才能實現(xiàn)，即電流直接通過被加熱的焙燒品，這是裝入爐內(nèi)的焙燒品既是通過電流產(chǎn)生高溫的導體，又是被加熱到高溫的對象。目前廣泛采用的爐型有艾奇遜石墨化爐和內(nèi)熱串接爐，前者通電時間50-80小時，產(chǎn)量大