高纯石墨的原材料及生产工艺简介

1、高纯石墨的原材料及生产工艺简介1.原材料 石油焦、针状焦、煤沥青（1）、石油焦：是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物，黑色多空。主要元 素为碳，灰分含量很低。石油焦属于易石墨化碳一类，石油焦在化工、冶金中广泛应用，是 生产人造石墨制品及电解铝用碳素制品的主要原材料。石油焦按热处理温度分为：生焦和煅烧焦 2 种。前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量 灰分,机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业在碳 素厂进行。石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（含硫%以上）、中硫焦（含硫）、和低硫焦（含 硫%以下）三种。人造石墨生产一般使用低硫焦。（2）、针状焦针状焦是

2、外观具有明显纤维纹理，热膨胀系数特别低和容易石墨化的一种优质焦炭，焦块 破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒。在偏光显微镜下可观察到各项异性的纤维状结构，因 而称之为针状焦。针状焦物理机械性制的各项异性十分明显，平行于颗粒长轴方向具有良好的导电导热性 能，热膨胀系数小，抗热震性能好。针状焦分为以石油油渣为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料生产的煤系针状焦。 （3）、煤沥青煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常温下为黑色高粘度 半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而融化，密度为克每平方厘米。（g/cm3） 按其软化点的高低分为低温、中温和高温三种。中温沥青的产量为

3、煤焦油的 54-56%。煤沥 青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工 条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青的软化点、甲苯不溶物、结焦值和煤沥青 流变性等。煤沥青在他素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对碳素制品生产工艺和产品质量品 质影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高的中温或中温改质沥青，浸渍剂使 用软化点较低、流变性好的中温沥青。2.制作工艺（1）、煅烧碳质原料在高温下进行热处理，排除所含水分和挥发分，并相应提高原料理化性能的生产工 序称为煅烧。一般碳质原料采用燃气及自身挥发分作为热源进行煅烧，最高温度为 1250 -1350

4、。、煅烧使碳质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的 密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后续工序奠定了基础。 煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小 于 cm3，电阻率不大于 550.m，针状焦真密度不小于 cm3，电阻率不大于 500.m。 、原料的破碎处理和配料在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理中碎：通常是将 50mm 左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到 配料所需的磨粉:通过磨粉机（球磨机、环棍式环辊磨粉机）将碳质原料磨细到粒径以下的粉末状小颗

5、粒的过程。筛分：通过具有均匀开孔的一系列筛子，将破碎后尺寸范围较宽的物料分成尺寸范围较窄的 几中颗粒粒级的过程。配料：是按配方要求，对各种粒度的骨料和粉料、粘结剂分别计算、称量、聚焦的生产过程。 （配方的科学性和配料操作的稳定性是影响产品质量指标和使用性的最重要因素之一） 2.混捏在一定温度下将定量的各种粒度炭质颗粒料和粉料与定量的粘结剂搅拌混合均匀，捏合成可 塑性糊料的工艺过程称为混捏。混捏的作用：干混时使各种原料混合均匀，同时使不同粒度大小的固体碳质物料均匀的混合 和填充，提高混合料的密实度。加入煤沥青后使干料和沥青混合均匀，液态沥青均匀涂布和 浸润颗粒表面，形成一层沥青粘结层，把所有物料

6、粘结在一起，进而形成均质的可塑性糊料， 有利于成型。部分煤沥青浸透到碳质物料内部空隙，进一步提高了糊料的密度和粘结性。 3.成型碳材料的成型是指混捏好的碳质糊料在成型设备施加外部作用力下产生塑性变形，最终形成 具有一定形状、尺寸、密度和强度的生坯（生制品）的工艺过程。成型的种类：模压、挤压、震动成型、等静压模压成型模压成型（又称压制成型或压缩成型）是先将粉状，粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的 模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的作业。模压成型可兼用于塑料，塑料和橡胶 材料。主要产品：电碳、低档次细结构石墨挤压成型坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出使之横截面积减小长度增

7、加，成 为所需制品的加工方法叫，坯料的这种加工叫挤压成型。主要产品：石墨电极、方电极震动成型利用振动作用使泥料制成坯体的成型方法称为振动成型法。主要产品：铝用碳砖、高炉碳砖等静压等静压处理是把被加工物体放置于盛满液体的密闭容器中，通过增压系统进行逐步加压对物 体的各个表面施加以相等的压力，使其在不改变外观形状的情况下缩小分子间的距离增大密 度而改善物质的物理性质。主要产品：各项同性石墨、异性石墨4.焙烧是碳制品生坯在填充料包华夏，装入专门设计的加热炉内进行高温热处理，使生坯中的煤 沥青炭化的工艺过程。煤沥青炭化后形成的沥青焦将炭质骨料和粉料颗粒固结在一起，焙烧 后的碳制品具有较高的机械强度、较

8、低的电阻率、较好的热稳定性和化学稳定性。 焙烧是炭素制品生产的主要工序之一，生产周期较长，在 22-30 天（多焙时间略短）， 而且能耗较高，生坯焙烧的质量对成品质量和生产成本都有一定的影响。生坯内煤沥青在焙烧过程中焦化，配出 10%左右的挥发分，同时体积产生 2-3%的收缩， 质量损失 8-10%。炭坯的理化性能也发生了显着的变化，由于气孔率的增加体积密度由 cm3 降为 cm3 电阻率 10000.m 左右降为 40-50.m，焙烧坯的机械强度也大为提高。 焙烧的最高温度：1250二焙略低二次焙烧是焙烧品浸渍后进行再次焙烧，使浸入焙烧品空隙中的沥青炭化的工艺过程。 浸渍是将炭材料置于压力容器中，在一定的温度和压力条件下将液态浸渍剂沥青浸入渗透 到制品空隙中的工艺过程。目的是降低制品气孔率，增加制品体积密度和机械强度，改善制 品的导电和导热性能。浸渍品增重率：一浸14% 二浸9% 三浸5%5.石墨化炭材料的石墨化是在 2300-3000高温下进行的，故工业上只有通过电加热方式才能实现， 即电流直接通过被加热的焙烧品，这是装入炉内的焙烧品既是通过电流产生高温的导体，又 是被加热到高温的对象。目前广泛采用的炉型有艾奇逊石墨化炉和内热串接炉，前者通电时间 50-80 小时，产量大、 温差大、电耗