球形石墨及高純石墨生產(chǎn)工藝

球形石墨及高純石墨生產(chǎn)的重要原料是鱗片石墨干精礦，是天然鱗片石墨經(jīng)選礦后成品，符合石墨牌號LG（-）147-95，粒度為100目篩下物，含碳量95%（高碳范疇）。生產(chǎn)球形石墨及高純石墨（各為10000t/a）時，年需要LG（-）147-95石墨干精礦44238t。根據(jù)規(guī)定石墨干精礦通過加工形成球形石墨后需要進(jìn)行高溫及高溫化學(xué)提純形成高純成分。高純石墨則采用石墨干精礦直接進(jìn)行高溫及高溫化學(xué)提純形成高純石墨。其產(chǎn)品方案以下表：產(chǎn)品方案表初步擬定各產(chǎn)品中含碳量99.9%，99.99%各占50%，即各為5000t。為確保球形石墨初始產(chǎn)品顆粒為球形，應(yīng)采用以下方式：限于原料粒度為（－）147mm，擬定球形石墨初始產(chǎn)品粒度為d50=30mm，碳含量95%。石墨粉料的平均顆粒大小用體積累積值達(dá)50%的值表達(dá)，可用激光衍射法得出，其平均粒徑在10μm-40μm之間。確保石墨顆粒為球形，可采用比表面積法進(jìn)行測定。單位質(zhì)量（體積）的樣本中全部的顆粒表面積和全部顆粒體積和，得出總面積S，總體積V。則可得出比表面積值。SSA=S/V，球形顆粒質(zhì)量（體積）比表面積值SSA=6/9ds。生產(chǎn)球形石墨需要在對應(yīng)嚴(yán)格的檢查制度下進(jìn)行。其產(chǎn)品率約在35%左右。其它經(jīng)加工、檢查不合格的產(chǎn)品，可作為冶金工業(yè)的增炭劑，或作為其它行業(yè)的原料。但在生產(chǎn)球形石墨過程中成為廢棄物料。生產(chǎn)的初始產(chǎn)品球形石墨和部分石墨干精礦，通過在純化爐高溫提純后，可成為高純球形石墨及高純石墨成品。球形石墨球形石墨需通過兩個工序過程，一是在球形石墨車間中將石墨干精礦經(jīng)粗碎、修整、磁選后形初始產(chǎn)品球形石墨，再進(jìn)入純化車間經(jīng)高溫純化后成為球形石墨（高純）。（2）高純石墨高純石墨是運用石墨干精礦直接加入純化爐內(nèi)進(jìn)行高溫、化學(xué)純化，得到高純石墨。為此根據(jù)生產(chǎn)的工藝狀況，分成兩個生產(chǎn)車間進(jìn)行生產(chǎn)，即球形石墨車間，純化車間?，F(xiàn)分別進(jìn)行敘述。4.3.1球形石墨車間球形石墨車間是運用石墨干精礦為原料生產(chǎn)初始球形石墨，其生產(chǎn)工序有粗碎、分級，修整、分級，磁選、分級?，F(xiàn)分別敘述。4.3.1.1生產(chǎn)工藝流程（1）粗碎、分級原料（鱗片石墨干精礦）來自選礦車間，貯存在原料跨間108m3石墨貯倉內(nèi)，通過氣力輸送機(jī)送到制造跨粗碎段高位料倉內(nèi)。設(shè)計采用機(jī)械沖擊式超細(xì)粉磨機(jī)(CM61型)，該機(jī)重要由給料部分，粉碎部分和物料輸送部分構(gòu)成。①給料部分：采用雙螺旋給料機(jī)進(jìn)行給料。通過調(diào)節(jié)螺旋速度調(diào)節(jié)給料量，并可控制過粗顆粒進(jìn)入機(jī)內(nèi)。給料電機(jī)與主機(jī)之間設(shè)有自動控制系統(tǒng)，根據(jù)主機(jī)的狀況可自動停止給料或恢復(fù)給料，給料速度的調(diào)節(jié)是通過螺桿，變速皮帶進(jìn)行無級調(diào)速。②粉碎部分：該磨機(jī)共分兩個粉碎室，每室各裝有兩排轉(zhuǎn)子，每排轉(zhuǎn)子上分別固定有可更換的錘頭。兩個粉碎室之間由可更換的擋料環(huán)隔開。更換不同內(nèi)徑料環(huán)，可調(diào)節(jié)磨機(jī)的解決能力及產(chǎn)品細(xì)度，每室兩排錘頭之間各裝有4枚撞針，通過調(diào)節(jié)撞針的偏心距來調(diào)節(jié)它與錘頭側(cè)面間隙的大小。各粉碎室內(nèi)壁均裝有可更換的帶有細(xì)齒形的襯極，它與各排錘頭的間隙約為3mm。③物料輸送部分在主風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的負(fù)壓和粉磨機(jī)主軸另一端的電扇作用下將已磨細(xì)至規(guī)格的粉料送入分級機(jī)內(nèi)進(jìn)行分級，合格的細(xì)顆粒進(jìn)入收集裝置，粗顆粒粉料沿壁落下料筒，或回到粉磨機(jī)再磨，形成閉路工藝配備。如果粗顆?？勺鳛榱硗獾漠a(chǎn)品，可不返回粉磨機(jī)，而就形成開路工藝配備。在氣流中仍帶有一定量的細(xì)顆粒，可隨氣流進(jìn)入袋式集料器內(nèi)進(jìn)行收集。以上分級機(jī)為QF6型氣流分級機(jī)，重要由電機(jī)，給料管(CM61磨機(jī)粉碎后規(guī)格粉料進(jìn)入管)，調(diào)節(jié)管，調(diào)節(jié)環(huán)、分級渦輪及傳動裝置，關(guān)風(fēng)器，中間桶體和下部桶體等構(gòu)成。規(guī)格粉料和空氣以一定比例混合經(jīng)給料管進(jìn)入分級機(jī)，規(guī)格粉料隨氣流通過渦輪葉片之間的間隙向上，經(jīng)物料排出口排至收集裝置，粗粒粉料被葉片阻留，沿中部機(jī)體的內(nèi)壁向下運動，從返料口排出。在粗粒下降的過程中，引入二次進(jìn)風(fēng)，進(jìn)一步淘析，使混入的規(guī)格粉料再次隨二次進(jìn)風(fēng)上升，再次進(jìn)行分級作業(yè)，可提高分級效率，淘析后的粗料沿桶壁從返料口排出。剩余氣流即進(jìn)入袋式集料器。袋式集料器事實上是脈沖噴吹板式文丘里布袋除器，過濾面積約162m2，濾袋108條，可解決氣量9720～38880m3／h。進(jìn)入布袋的氣體含塵量約在3～8mg／m3，除塵效率為99．9%，再經(jīng)高壓風(fēng)機(jī)混入大量空氣后，除塵后空氣中含塵量在2mg/m3符合碳黑塵排入原則。對磨機(jī)及輔助設(shè)施進(jìn)行了以上介紹，能夠看到磨機(jī)的工藝組合以下：該磨機(jī)的重要特點有：①以上配備方式為原則配備，磨機(jī)，分級機(jī)能夠單獨使用，也可和其它設(shè)備配套使用。②設(shè)備構(gòu)造緊湊，配套設(shè)備少，占地面積小，使一次性投資小，適合中、小型公司超細(xì)粉生產(chǎn)。③設(shè)備粉碎比大，入料粒度不大于8mm，可減小粗碎作業(yè)，簡化了工藝流程，由于采用LG(-)147-95，粒徑在147um左右，能夠較高地提高磨機(jī)的工作效率，同時也可較大地節(jié)省配件的消耗。④整個工藝系統(tǒng)是負(fù)壓干法作業(yè)，生產(chǎn)時無粉塵外泄污染狀況。（2）修整、分級根據(jù)規(guī)定球形石墨規(guī)定達(dá)成各個方向均成為球形，如前所述即球形顆粒質(zhì)量比表面積SSA=S/V=6/9ds，為此通過粗碎后分級得到的d50=40um的石墨規(guī)格粉粉料，尚需要進(jìn)行必要的修整后，即使規(guī)格粉料的邊沿得到修整。使SSA=6/9ds。得到滿足成立，從而形成球形石墨。為此需要較低速度的磨機(jī)，可使石墨微粉得到整形，不致使石墨有較大地減少粒徑，僅使邊角得以圓整。形成球形，采用振動磨機(jī)時，可通過調(diào)節(jié)磨機(jī)的振幅，頻率，介質(zhì)配比，介質(zhì)材質(zhì)，形狀等?？墒故㈩w粒得到邊沿的修整，其粒徑得到較小的變化，即外形得到較大的修整。采用振動磨的優(yōu)點在于，適宜調(diào)節(jié)給料速度的上限，從而可達(dá)成成品料粒度的大小和分布范疇的控制。能夠變化介質(zhì)材質(zhì)和形狀，對成品外形進(jìn)行控制，由于該磨機(jī)經(jīng)上述調(diào)節(jié)后成為以修整作用為主，可使成品粒徑減少很小，對介質(zhì)可采用棒狀。外徑稍粗某些約10mm左右。同時材質(zhì)選用比重較低的耐磨材料制成如剛玉、鋯英石棒等，從而可確保生產(chǎn)的成品不摻有其它金屬成分和雜質(zhì)成分可確保成品的純度。其分級機(jī)可采用通風(fēng)機(jī)(或壓縮空氣)將成品送到QF6氣流分級機(jī)，基本上能夠收得約50％的球形成品。由于系規(guī)格原料（CM61的合格產(chǎn)品d50=38um）分級機(jī)在控制風(fēng)量的狀況下，和調(diào)節(jié)渦輪葉片的轉(zhuǎn)速的狀況下，可將d50=30mm迫降下來，由粗料出口下來，形成產(chǎn)品。在布袋集器內(nèi)收集的顆粒多為在修整時得到較大破損的顆粒，能夠作為他用或廢棄。（3）磁選分級石墨粗碎修整均在鋼鐵制品中粉碎修整，分級，或多或少會產(chǎn)生鋼鐵物的夾雜，運用磁選機(jī)使球形石墨在不均磁場中，運用其中夾雜物磁性，而使其夾雜和球形石墨分離，并使球形成品得到提純的過程及目的。磁選是在振動磨機(jī)形成的成品通過密閉皮帶機(jī)過程中，運用磁選機(jī)(中場強(qiáng)永磁輥筒)產(chǎn)生的磁場將球形石墨的鋼鐵等磁性夾雜吸附。純凈了的球形石墨繼續(xù)在皮帶機(jī)中運行。磁選機(jī)采用磁感強(qiáng)度300mT(毫特斯拉)共4臺。經(jīng)磁選后的球形石墨內(nèi)尚含有一定量的非球形狀石墨，需要進(jìn)行剔除?？刹捎脺u輪式微細(xì)分級機(jī)，其構(gòu)造特點是，在分級室頂部設(shè)立了多個相似直徑的發(fā)級輪，在分級輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力及分級氣流的滯阻力作用下進(jìn)行分級，微細(xì)物料經(jīng)微細(xì)物料出口排出(送布袋收集器解決)。粗粒物料從下部粗粒物料排出口排出，成為成品，此時的成品約相稱于進(jìn)入CM61磨機(jī)的原料量的35％左右。生產(chǎn)過程中，對各工序應(yīng)及時進(jìn)行檢查，及時調(diào)節(jié)磨機(jī)的對應(yīng)參數(shù)。經(jīng)檢查合格方可轉(zhuǎn)入下工序生產(chǎn)。4..3.1.2車間構(gòu)成年產(chǎn)11060t球形石墨車間構(gòu)成狀況以下表。為避免雨水的侵入，車間地坪應(yīng)高出車間外地坪150mm～300mm。車間共設(shè)有偏廈，制造跨、原料、成品跨三個跨間。制造跨重要是按置生產(chǎn)球團(tuán)石墨的各類磨機(jī)，按照生產(chǎn)工藝流程進(jìn)進(jìn)布置。粗碎磨機(jī)CM61按在一端，其配備的分級機(jī)QF6型氣流分級機(jī)，布袋集料器(BC-1233布袋收集器)則按置在偏廈內(nèi)。振動磨機(jī)(2mz-1600)靠CM61磨機(jī)安置，其分級機(jī)，布袋集料器亦安置在偏廈內(nèi)。磁選機(jī)安置在靠近振動磨機(jī)處。經(jīng)磁選后設(shè)有ATP分級機(jī)(200/4型)。布袋收集器(BC-1233)按置在偏夏內(nèi)。各流程互不干擾，物料流程暢通。原料，成品跨重要是接受由選礦廠送來的石墨干精礦，由密閉汽車送來。跨問內(nèi)設(shè)有108m3密閉礦倉，考慮卸礦，送礦時可能產(chǎn)生石墨粉塵的狀況，采用風(fēng)力輸送機(jī)向礦倉卸礦，礦倉供料亦采用風(fēng)力輸送機(jī)，石墨礦倉頂部設(shè)有小型除塵設(shè)施。考慮到生產(chǎn)過程成品率只有35%左右，其它廢棄物料可裝入對應(yīng)貯存設(shè)施內(nèi)?？稍诖丝鐑?nèi)堆放。其成品球形石墨運用貯倉，亦在此跨間設(shè)立。4.3.1.3化檢查對球形石墨需要進(jìn)行檢查項目重要有：（1）粒度和粒度的分布。（2）成分的檢測。（3）比表面積的分析（4）真密度測定。根據(jù)以上需檢測項目，采用以下化驗設(shè)備?；炇覒?yīng)獨立在一處或和廠部辦公室合建在一起，根據(jù)上述設(shè)備狀況，規(guī)定采用空調(diào)對室內(nèi)溫度，濕度進(jìn)行對應(yīng)的調(diào)節(jié)。其電源采用UPS不間斷電源。球形石墨化驗和純化石墨化驗合建一起，人員36人，面積為36m2。生產(chǎn)工藝流程簡圖采礦-↓→原料-↓→粉碎↓→純化↓→烘干↓→篩選↓→融合→包覆↓→輕碎↓→包裝入庫（1）產(chǎn)品技術(shù)分析及制作過程控制：1.1）采礦：從礦石中提?。ǜ∵x法）石墨。1.3）粉碎.粉碎可使用粉碎機(jī),為了實現(xiàn)對石墨粉晶體微觀構(gòu)造及顆粒外形的控制,需要通過兩個過程對石墨粉進(jìn)行粉碎和整形。在本工藝中,石墨粉的平均顆粒大小用體積值達(dá)D50的值表達(dá),用激光衍射法得出,其平均粒徑在10-30微米之間。球形石墨生產(chǎn)流水線（見上圖）生產(chǎn)球形石墨設(shè)備功效流程（見上圖）1.5）烘干：將提純后的球形石墨進(jìn)行加熱烘干，去除里面的水分。1.6）篩選：將烘干后的球形石墨，通過震動篩網(wǎng)篩選，去除較大的雜質(zhì)。1.7）融合：將烘干后球形石墨和樹脂進(jìn)行充足的混合，大概2個小時。1.9）輕碎：將燒結(jié)的負(fù)極材料，通過不銹鋼輕碎機(jī)將其打成粉