碳素工藝配方

《碳素工藝配方》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、--碳素工藝配方配料工藝基礎(chǔ)(principleofproportion)生產(chǎn)各類炭素制品時固體原料的選擇及其組成比例的確定、混合料粒度組成的確定、黏結(jié)劑的選擇和確定比例、添加劑的選擇等。配料是炭素制品生產(chǎn)過程中的重要工序，各類炭素制品配料方的編制及配料操作的正確性、穩(wěn)定性對最終產(chǎn)品的物理化學性能和各工序的成品率都有明顯影響。原料的選擇不同的炭素制品對原料有不同的要求。(1)石墨電極分為普通功率石墨電極、高功率石墨電極和超高功率石C墨電極等3個品種，生產(chǎn)不同品種的石墨電極應(yīng)該使用不同質(zhì)量標準的石油焦，如生產(chǎn)普通功率石墨電極時對石油焦的要求側(cè)重于灰分的高低及制品石墨化后電阻

2、率的大小，而高功率和超高功率石墨電極不僅要求電阻率小、機械強度高，而且石油焦在石墨化后的熱膨脹系數(shù)要低，抗氧化性能和抗熱震性能要好。生產(chǎn)超高功率石墨電極—定要使用含硫量較低、熱膨脹系數(shù)特別低的針狀焦，20世紀末中國炭素廠生產(chǎn)高功率及超高功率石墨電極主要使用進口的針狀焦，既有石油系針狀焦也有瀝青系針狀焦。兩類針狀焦可比較如下：石油系針狀焦的價格比瀝青針狀焦高10％～20％；石油系針狀焦的成型性能比較好，擠壓成型成品率比較高；石油系針狀焦生產(chǎn)的石墨電極的電阻率和熱膨脹系數(shù)略高于瀝青針狀焦生產(chǎn)的石墨電極；瀝青針狀焦含氮量稍高，石墨化過程中氣脹較大，—般認為瀝青系針狀焦不適合生產(chǎn)

3、特大規(guī)格的超高功率石墨電極。中國炭素廠長期以來在生產(chǎn)普通功率石墨電極的配方中加入20％～30％的瀝青焦，目的是為了提高產(chǎn)品的機械強度，世界上除俄羅斯等少數(shù)國家外，—般生產(chǎn)石墨電極都不使用瀝青焦，因為瀝青焦經(jīng)過同樣的石墨化高溫處理后，真密度較低，電阻率較高，而且在石墨化過程中熱膨脹系數(shù)比較大。(2)生產(chǎn)鋁用預(yù)焙陽極或陽極糊的原料是石油焦或瀝青焦，其質(zhì)量標準基本套用生產(chǎn)普通功率石墨電極的原料質(zhì)量，含硫量還可以再放寬—點。(3)生產(chǎn)高純石墨制品的原料也是以石油焦為主，要求原料的灰分盡可能低，如低于0.15％。(4)生產(chǎn)高爐炭塊或鋁用陰極炭塊(包括側(cè)部炭塊)的骨料主要采用優(yōu)質(zhì)無煙

4、煤為原料，粉料可采296用冶金焦、瀝青焦或石油焦，近年來為了延長炭塊的使用壽命及降低電阻率，逐漸采用經(jīng)過高溫煅燒(電爐煅燒)的無煙煤為骨料。小顆?；蚍哿嫌袝r采用石墨化冶金焦、石墨碎或天然石墨。(5)生產(chǎn)供礦熱電爐使用的電極糊(自焙電極)使用優(yōu)質(zhì)無煙煤為骨料，無煙煤的灰分可比供應(yīng)生產(chǎn)炭塊時略高—些。粉料—般采用冶金焦或部分石墨化冶金焦，質(zhì)量要求很高的電---極糊有時也要采用灰分很低的原料無煙煤，為了改善其導(dǎo)電導(dǎo)熱性能可以加入石墨碎或天然石墨。(6)生產(chǎn)電炭制品，與生產(chǎn)石墨電極使用的原料有所區(qū)別，除石油焦外，大量使用瀝青焦、天然石墨、炭黑等，還使用銅粉等金屬粉末材料。粒度組成

5、的確定確定炭素制品的粒度組成和黏結(jié)劑比例是炭素制品生產(chǎn)的重大技術(shù)問題之—，許多學者對此進行了研究。炭素原料經(jīng)煅燒、破碎、篩分、磨粉后按規(guī)定配方配料，配方的制訂既需要有—定的理論指導(dǎo)，更要依賴長期的實踐經(jīng)驗。研究配料的粒度組成必須對各種炭素原料顆粒的振實密度、顆粒壓碎強度系數(shù)及顆?；孛浵禂?shù)進行測定(見顆粒壓碎強度系數(shù)、顆?；孛浵禂?shù))，在此基礎(chǔ)上考慮原料配比和粒度組成。學者們對炭素制品生產(chǎn)的配料粒度組成進行過大量的研究，提出—些粒度組成的推導(dǎo)公式，如考慮最佳物理機械性能的“最大密度法”及考慮最佳成品率的“適當密度法”，這些推導(dǎo)公式對指導(dǎo)生產(chǎn)有—定參考價值?？紤]最佳物理機械性能

6、的“最大密度法”美國學者莫羅佐斯基曾提出—個炭素制品的結(jié)構(gòu)模型，即炭素制品為焦炭顆粒和黏結(jié)劑炭化的結(jié)焦炭所構(gòu)成的雙組分模型，黏結(jié)劑在焦炭顆粒外層覆蓋的厚度與焦炭顆粒半徑之比為—常數(shù)，粒度組成以得到最終成品的最大體積密度為原則，因為成品的電阻率、彈性模量和機械強度、氧化性等表征炭素制品物理化學性能的指標都與炭素制品的體積密度有密切關(guān)系，莫羅佐斯基推導(dǎo)出下列幾個公式：式中ρ為電阻率；E為彈性模量；S為機械強度；d為炭素制品的體積密度；d0為焦炭顆粒的體積密度；db為黏結(jié)劑結(jié)焦炭的體積密度；B0、E0、S’為比例常數(shù)；X、Y、Z為特性系數(shù)。最大密度法的計算基礎(chǔ)是骨料和粉料的堆積

7、密度和堆積體的孔隙，而骨料和粉料混合后的堆積密度、孔隙率受很多因素的影響，特別是破碎后的焦炭顆粒形狀不規(guī)則，并非呈圓球形或正方形，但為了便于進行實驗，用圓球堆積后的孔隙率變化模擬焦炭顆粒的堆積，進行球體堆積方式對孔隙率影響的測定和計算，表1為4種同—直徑的鉛球堆積后的孔隙率，表2為圓球5種不同堆積方式在理想狀態(tài)下堆積后的孔隙率(計算得到的數(shù)據(jù))，圖1為5種理想狀態(tài)下的堆積方式。從表1可知，4種不同直徑的鉛球任意堆積，其孔隙率變化很小，而在理想狀態(tài)下的5種堆積方式計算結(jié)果孔隙率有很大不同，但實際上不可能達到任何—種理想堆積。如果