炭素新工藝

1、2炭素生產(chǎn)用原材料炭素生產(chǎn)用原材料生產(chǎn)炭和石墨材料的原料都是炭素原料。由于來源和生產(chǎn)工藝的不同，其化學結(jié)構(gòu)、形態(tài)特征及理化性能均存在很大差異。按照物態(tài)來分類，它們可以分為固體原料（即骨料）和液體原料（即粘結(jié)劑和浸漬劑）。其中，固體原料按其無機雜質(zhì)含量的多少又可以分為多灰原料和少灰原料。少灰原料的灰分一般小于1％，例如石油焦、瀝青焦等。多灰原料的灰分一般為10％左右，如冶金焦、無煙煤等。此外，生產(chǎn)中的返回料如石墨碎等也可作為固體原料。由于

2、各種原料的作用和使用范圍不同，對它們也有不同的質(zhì)量要求。在炭素生產(chǎn)中還使用石英砂等作為輔助材料。2.1固體原料（骨料）骨料的種類、制造方法及主要特征和用途歸納于表21。表21骨料的種類、制法及主要特征和用途骨料的種類、制法及主要特征和用途骨料種類制造方法主要特征及用途石油焦石油重質(zhì)油輕延遲焦化而制得?；曳州^低石墨化性能好熱膨脹系數(shù)小用于制造人造石墨制品等。瀝青焦煤瀝青用延遲焦化法或爐室法制得。瀝青焦比石油焦易于獲得密度高而各向異性小的制

3、品。石墨化性能較差。用于制造石墨電極、石墨陽極、炭電阻棒、陽極糊等。針狀焦石油重質(zhì)油或煤瀝青脫除雜質(zhì)及原生QI后，經(jīng)延遲焦化而制得。各向異性明顯，石墨化性能最好、熱膨脹系數(shù)小。用于制造超高功率石墨電極或高功率石墨電極。冶金焦煤在煉焦爐中經(jīng)高溫干餾而制得。機械強度較高，但灰分也較高。用于生產(chǎn)炭電極、炭塊、電極糊等，又是焙燒爐的填充料和石墨化爐的電阻料。石墨化冶金焦冶金焦經(jīng)石墨化制得。導熱和導電性優(yōu)于冶金焦。在生產(chǎn)炭塊、電極糊時少量加入，以

4、提高導熱、導電性。硬瀝青焦天然硬瀝青經(jīng)焦化而制得。球狀，硬度、強度高，各向同性。用于制造密度各向同性石墨。無煙煤天然礦物，經(jīng)開采。組織致密、氣孔少，耐磨、耐蝕性好。用于制造炭塊，電極糊，填縫及粘結(jié)炭糊等。天然石墨天然礦物，經(jīng)開采?？寡趸?、耐熱性、耐堿性好，導電、導熱性良好，有自潤滑性。用于制造電炭產(chǎn)品、機械用炭制品，不透性石墨、膨脹石墨等。炭墨低分子碳氫化合物由氣相炭化而制得作為骨料添加劑，以增加密度和硬度，減較差。2.1.1.2石油

5、焦的性質(zhì)與質(zhì)量要求石油焦是一種黑色或暗灰色的蜂窩狀焦，焦塊內(nèi)氣孔多數(shù)呈橢圓形，且一般相互貫通。對其使用影響較大的有灰分、硫分、揮發(fā)分和煅后真密度。（1）灰分石油焦的灰分主要來源于原油中的鹽類雜質(zhì)。原油經(jīng)脫鹽處理后殘留的雜質(zhì)一般都富集于渣油中，然后又全部轉(zhuǎn)入石油焦。我國原油鹽類雜質(zhì)較少，故灰分含量較低。石油焦的灰分還與延遲焦化的冷卻水質(zhì)以及原料場的管理水平有關(guān)。生產(chǎn)一般炭素制品的石油焦，要求灰分不高于0.5％，生產(chǎn)高純石墨制品的石油焦，要

6、求灰分不高于0.15％。（2）硫分石油焦中的硫來源于原油，其存在形式可分為有機硫和無機硫兩種，而無機硫又可分為硫化鐵硫和硫酸鹽硫兩類。石油焦中的硫以有機硫為主，其次是硫化鐵硫，而硫酸鹽硫的含量很少。（3）揮發(fā)分揮發(fā)分含量是石油焦焦化成熟程度的標志。它與炭素制品的最終質(zhì)量雖然沒有直接關(guān)系，但對煅燒操作影響很大。早期生產(chǎn)的釜式焦成焦溫度較高，約700℃，所以焦炭的揮發(fā)分只有3％7％。而延遲焦的成焦溫度只有500℃左右，故揮發(fā)分含量高達10％

7、18％，因此，必須經(jīng)過煅燒。延遲焦在煅燒時不僅實收率低，而且給煅燒作業(yè)帶來不少困難，如在罐式爐中單獨煅燒時容易結(jié)焦堵爐等。目前經(jīng)過煅燒設備的改造和操作工藝的改進，這方面問題已基本解決。（4）真密度石油焦在1300℃溫度下煅燒后的真密度大小，可作為其石墨化難易程度的表征。一般認為，石油焦煅后真密度愈大，則愈容易石墨化。這是因為石油焦的真密度在一定程度上反映了其化學結(jié)構(gòu)中芳香碳環(huán)的縮合程度。我國生產(chǎn)的石油焦的質(zhì)量要求如表23所示，其中1號焦