高純石墨的原材料及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

1、高純石墨的原材料及生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介(點(diǎn)擊免費(fèi)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(yīng)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(jī)械強(qiáng)度低，燧燒焦是生焦經(jīng)燧燒而得。中國(guó)多數(shù)煉油廠只生產(chǎn)生焦，燧燒作業(yè)在碳 素廠進(jìn)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(zhì)焦炭，焦塊破裂時(shí)能按紋理分裂成細(xì)長(zhǎng)條狀顆粒。 在偏光顯微鏡下可觀察到各項(xiàng)異性的纖維狀結(jié)構(gòu)，因而稱之為針狀焦。針狀焦物理機(jī)械性制的各項(xiàng)異性十分明顯，平行于顆粒長(zhǎng)軸方向具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)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?xì)浠衔锏幕旌衔?，常溫下為黑色高粘?半固體或固體，無(wú)固定的熔點(diǎn)，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(diǎn)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(fù)雜， 與煤焦油的性質(zhì)及雜原子的含量有關(guān)， 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(biāo)很多，如瀝青的軟化點(diǎn)、甲苯不溶物、結(jié)焦值和煤瀝青流變性等。煤瀝青在他素工業(yè)中作為粘結(jié)劑和浸漬劑使用，其性能對(duì)碳素制品生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)影響極大。粘結(jié)劑瀝青一般使用軟化點(diǎn)適中、結(jié)焦值高的中溫或中溫改質(zhì)瀝青，浸漬劑使用軟化點(diǎn)較低、流變性好的中溫瀝青。2. 制作工藝(1)、燧燒碳質(zhì)原料在高溫下進(jìn)行熱處理，排除所含水分和揮發(fā)分， 并相應(yīng)提高原料理化性能的生產(chǎn)工序稱為燧燒。一般碳質(zhì)原料采用燃?xì)?/p>

4、及自身?yè)]發(fā)分作為熱源進(jìn)行燧燒，最高溫度為1250 C-1350 Co 、燧燒使碳質(zhì)原料的組織結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能發(fā)生深刻變化，主要體現(xiàn)在提高了焦炭的密度、機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，提高了焦炭的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能， 為后續(xù)工序奠定了基礎(chǔ)。燧燒設(shè)備主要有罐式燧燒爐、回轉(zhuǎn)窯和電燧燒爐。燧燒質(zhì)量控制指標(biāo)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(duì)大塊燧后石油焦和針狀焦進(jìn)行中碎、磨粉、篩分處理中碎：通常是將 50mm左右的物料通過(guò)顆式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)等破碎設(shè)備進(jìn)一步破碎

5、到配料所需的0.5-20mm磨粉:通過(guò)磨粉機(jī)（球磨機(jī)、環(huán)棍式環(huán)輾磨粉機(jī)）將碳質(zhì)原料磨細(xì)到 0.075mm粒徑以下的粉 末狀小顆粒的過(guò)程。篩分：通過(guò)具有均勻開(kāi)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(jí)的過(guò)程。配料：是按配方要求，對(duì)各種粒度的骨料和粉料、粘結(jié)劑分別計(jì)算、稱量、聚焦的生產(chǎn)過(guò)程。（配方的科學(xué)性和配料操作的穩(wěn)定性是影響產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)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(zhì)顆粒料和粉料與定量的粘結(jié)劑攪拌混合均勻，捏合成可塑性糊料的工藝過(guò)程稱為混捏。 混捏的作用：干混時(shí)使各種原料混合均勻，同時(shí)使不同粒度大小的固體碳質(zhì)物料均勻的混合和填充

6、，提高混合料的密實(shí)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(rùn)顆粒表面，形成一層瀝青粘結(jié)層，把所有物料粘結(jié)在一起， 進(jìn)而形成均質(zhì)的可塑性糊料， 有利于成型。部分煤瀝青浸透到碳質(zhì)物料內(nèi)部空隙，進(jìn)一步提高了糊料的密度和粘結(jié)性。3成型碳材料的成型是指混捏好的碳質(zhì)糊料在成型設(shè)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(qiáng)度的生坯（生制品）的工藝過(guò)程。成型的種類：模壓、擠壓、震動(dòng)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(xì)結(jié)構(gòu)石墨 .擠壓成型坯料在三向不均勻壓應(yīng)力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截面積減小長(zhǎng)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(dòng)成型利用振動(dòng)作用使泥料制成坯體的成型方法稱為振動(dòng)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(guò)增壓系統(tǒng)進(jìn)行逐步加壓對(duì)物體的各個(gè)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(zhì)的物理性質(zhì)。主要產(chǎn)品：各項(xiàng)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(mén)設(shè)計(jì)的加熱爐內(nèi)

8、進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚股髦械拿簽r青炭化的工藝過(guò)程。煤瀝青炭化后形成的瀝青焦將炭質(zhì)骨料和粉料顆粒固結(jié)在一起，焙燒后的碳制品具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、較低的電阻率、較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)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(zhǎng)，在 22-30天（多焙時(shí)間略短）， 而且能耗較高，生坯焙燒的質(zhì)量對(duì)成品質(zhì)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(guò)程中焦化，配出 10%左右的揮發(fā)分，同時(shí)體積產(chǎn)生2-3%的收縮，質(zhì)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(jī)械強(qiáng)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(jìn)行再次焙燒，使浸入焙燒品空隙中的瀝青炭化的工藝過(guò)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(guò)程。目的是降低制品氣孔率， 增加制品體積密度和機(jī)械強(qiáng)度，改善制品的導(dǎo)電和導(dǎo)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(jìn)行的，故工業(yè)上只有通過(guò)電加熱方式才能實(shí)現(xiàn)，即電流直接通過(guò)被加熱的焙燒品，這是裝入爐內(nèi)的焙燒品既是通過(guò)電流產(chǎn)生高溫的導(dǎo)體，又是被加熱到高溫的對(duì)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(shí)間50-80小時(shí)，產(chǎn)量大