炭素生產(chǎn)原料

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1、2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(lái)源和生產(chǎn)工藝的不同，其化學(xué)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(lái)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(wú)機(jī)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(wú)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。由于各種原料的作用和使用范圍不同，對(duì)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

2、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2-1。表2-1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品。石墨化性能較差。用于制造石墨電極、石墨陽(yáng)極、炭電阻棒、陽(yáng)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

3、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?fàn)t中經(jīng)高溫干餾而制得。機(jī)械強(qiáng)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(dǎo)熱和導(dǎo)電性優(yōu)于冶金焦。在生產(chǎn)炭塊、電極糊時(shí)少量加入，以提高導(dǎo)熱、導(dǎo)電性。硬瀝青焦天然硬瀝青經(jīng)焦化而制得。球狀，硬度、強(qiáng)度高，各向同性。用于制造密度各向同性石墨。無(wú)煙煤天然礦物，經(jīng)開(kāi)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(kāi)采?？寡趸?、耐熱性、

4、耐堿性好，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好，有自潤(rùn)滑性。用于制造電炭產(chǎn)品、機(jī)械用炭制品，不透性石墨、膨脹石墨等。炭墨低分子碳?xì)浠衔镉蓺庀嗵炕频米鳛楣橇咸砑觿?，以增加密度和硬度，減小各向異性，調(diào)整電阻率。用于電刷、核石墨等。2.1.1石油焦2.1.1.1石油焦的來(lái)源石油焦是各種石油渣油、石油瀝青或重質(zhì)油經(jīng)焦化而得到的固體產(chǎn)物。由于焦化的方式不同，石油焦可分為延遲焦和釜式焦。目前，石油行業(yè)生產(chǎn)的是延遲焦，釜式焦已被淘汰。延遲焦化是將原料油經(jīng)深度熱裂化轉(zhuǎn)化為氣體烴類，輕、中質(zhì)餾分油及焦炭的加工過(guò)程。其原料一般是深度脫鹽后

5、的原油經(jīng)減壓蒸餾所得的渣油。有時(shí)還在減壓渣油中配有一定比例的熱裂化渣油或頁(yè)巖油。石油焦的質(zhì)量主要取決于渣油的性質(zhì)，同時(shí)也受焦化條件的影響，我國(guó)幾種主要減壓渣油及其所產(chǎn)石油焦的性質(zhì)列于表2-2。表2-2幾種主要減壓渣油及其石油焦的性質(zhì)名稱產(chǎn)地大慶勝利遼河減壓渣油收率，%密度，g/cm3(20℃)運(yùn)動(dòng)粘度，mm2/s(100℃)元素分析，%CHSN殘?zhí)柯剩?軟化點(diǎn)(環(huán)球法)，℃42.90.922104.586.4312.270.170.297.235.047.10.970861.785.5011.601.26

6、0.8513.940.539.30.972549.987.5411.550.310.6014.042.1石油焦揮發(fā)分，%硫含量，%灰分，%真密度，g/cm3(1300℃煅后)熱膨脹系數(shù)，10-6/℃(1000℃燒成，室溫~600℃)8.90.380.352.1052.988.81.660.10——9.00.380.522.1125.62延遲焦化的主體設(shè)備由兩座直徑5.4m的焦炭塔和一座直徑3.2m的分餾塔組成。原料渣油首先與分餾塔餾出的餾分氣進(jìn)行間接換熱，然后經(jīng)加熱爐加熱到500±10℃，此溫度已達(dá)到渣油

7、的熱解溫度，但由于油料在爐管中具有較高的流速（冷油流速達(dá)1.4-2.2m/s），來(lái)不及反應(yīng)就離開(kāi)了加熱爐，使焦化反應(yīng)延遲到焦炭塔中進(jìn)行，故這種焦化工藝稱為延遲焦化。隨著油料的進(jìn)入，焦炭塔中焦層不斷增高，直到達(dá)到規(guī)定的高度為止。生產(chǎn)中，一個(gè)焦炭塔進(jìn)行反應(yīng)充焦，另一個(gè)已充焦的焦炭塔經(jīng)吹蒸汽與水冷后，用10-12Mpa的高壓水通過(guò)水龍帶從一個(gè)可以升降的焦炭切割器噴出，把焦炭塔內(nèi)的焦炭切碎，使之與水一起由塔底流入焦炭池中。焦炭池中的焦炭經(jīng)脫水后即得生石油焦。每個(gè)焦炭塔一次出焦約250t，循環(huán)周期約為48h。分餾塔

8、是分餾焦化餾分油的設(shè)備，為了避免塔內(nèi)結(jié)焦，要求控制塔底溫度不超過(guò)400℃。同時(shí)，還須采用塔底油循環(huán)過(guò)濾的方法濾去焦粉，提高油料的流動(dòng)性。延遲焦化的典型工藝流程如圖2-1所示。延遲焦化法生產(chǎn)效率高，勞動(dòng)條件好，但所得焦揮發(fā)分較高，結(jié)構(gòu)疏松，機(jī)械強(qiáng)度較差。2.1.1.2石油焦的性質(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(duì)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