石墨电极磨机,针状焦为原料

石墨电极的原料及制造工艺 一、石墨电极的原料 1、石墨电极 是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过混捏、成型、焙烧、 浸渍、石墨化、机械加工等一 系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电 材料。 石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料， 通过石墨电极向电炉输入电能， 利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。 其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。

利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。

针状焦为原料

2、石墨电极的原料 生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青 （1）石油焦 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。 色黑多孔，主 要元素为碳，灰分含量很低，一般在 0.5%以下。

电极石墨

石油焦属于易石墨化炭一类， 石油焦在化工、 冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭 素制品的主要原料。 石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种， 前者由延迟焦化所得的 石油焦，含有大量的挥发分，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，煅烧作业多在炭素厂内进行。 石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（含硫 1.5%以上） 、中硫焦(含硫 0.5%-1.5%)、和低硫焦(含硫 0.5%以下)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生 产一般使用低硫焦生产。 （2）针状焦 针状焦是外观具有明显纤维状纹理、 热膨胀系数特别低和很容易石墨化的一 种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在 1.75 以 上） ，在偏光显微镜下可观察到各向异性 的纤维状结构，因而称之为针状焦。

针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗粒长轴方向具有良好 的导电导热性能，热膨胀系数较低，在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方 向排列。 因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石 墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。 针状焦分为以石油渣油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，继而熔化，密度为 1.25－1.35g/cm3。 按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青三种。 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，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI） 、喹啉不溶物（QI） 、结焦值和煤沥青 流变性等。 煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用， 其性能对炭素制品生产工艺 和产品质量影响极大。 粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高、β 树脂高的 中温或中温改质沥青，浸渍剂要使用软化点较低、 QI 低、流变性能好的中温沥 青。 1二、石墨电极的制造工艺 1、煅烧 炭质原料在高温下进行热处理，排出所含的水分和挥发份，并相应提高原料 理化性能的生产工序称为煅烧。 一般炭质原料采用燃气及自身挥发份作为热源进 行煅烧，温度为 1250- 1350℃。

（1）煅烧使炭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， 为后序工序奠定了基础。

（2）煅烧的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 2.07g/cm3， 电阻率不大于 550μ Ω .m,针状焦真密度不小于 2.12g/cm3，电阻率不大于 500μ Ω .m。 （3）原料的破碎处理和配料 ①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、对辊破碎机等破 碎设备进一步破碎到配料所需的 0.5-20mm 的粒度料。 ②磨粉是通过悬棍式环辊磨粉机（雷蒙磨） 、球磨机等设备将炭质原料磨细到 0.15mm 或 0.075mm 粒径以下的粉末状小颗粒的过程。

③筛分是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 寸范围较窄的几种颗粒粒级的过程， 现行电极生产通常需要 4-5 个颗粒料粒级和 1-2 个粉料粒级。 ④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、称量和聚 焦的生产过程。

配方的科学性适宜性和配料操作的稳定性是影响产品质量指标 和使用性能的最重要因素之一。 （4）配方需确定 5 方面内容： ①选择原料的种类； ②确定不同种类原料的比例； ③确定固体原料粒度组成； ④确定粘结剂的用量；⑤确定添加剂的种类和用量。 3、成型 炭材料的成型是指混捏好的炭质糊料在成型设备施加的外部作用力下产生 塑性变形，最终形成具有一定形状、尺寸、密度和强度的生坯（或称生制品）的2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, 焙烧后的炭制品具有较高的机械强度、较低的电阻率、较好 的热稳定性和化学稳定性。 （1）焙烧是炭素制品生产的主要工序之一, 也是石墨电极生产三大热处理过程 中的重要一环, 焙烧生产周期较长（一焙 22-30 天，二焙依炉型 5-20 天）, 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影响。 （2）生坯内煤沥青在焙烧过程中焦化，排出 10%左右的挥发份，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著变化，由于气孔率 增加体积密度由 1.70g/cm3 降为 1.60g/cm3， 电阻率 10000μ Ω .m 左右降至 40-50 μ Ω .m，焙烧坯的机械强度也大为提高。 （3）二次焙烧是焙烧品浸渍后进行再次焙烧，使浸入焙烧品孔隙中的沥青炭化 的工艺过程。 生产体积密度要求较高的电极（除 RP 以外的所有品种）和接头坯 料需进行二焙，接头坯料还需进行三浸四焙或二浸三焙。 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。 （2）石墨化过程的实现： 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，这时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。