石墨加工生产原料及工艺技术
1、生产石墨的原料包括石油焦、针状焦和煤焦油沥青。
焙烧：是将原木炭产品放入专门设计的加热炉中，在填料的保护下进行高温热处理，使木炭产品中的煤沥青碳化的过程。 煤化后形成的沥青焦将碳质骨料和粉末颗粒固结在一起。 焙烧炭产品机械强度高、电阻率低、热稳定性和化学稳定性好。
焙烧是碳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工序中的重要环节。 焙烧生产周期长（第一次焙烧22-30天，第二次焙烧5-20天），能耗高。 绿色烘焙的质量对成品质量和生产成本有一定的影响。
在焙烧过程中，原煤沥青焦化，并排出约10%的挥发分。 同时，体积缩小2-3%，质量损失8-10%。 碳的物理和化学性质也发生显着变化。 随着孔隙率的增加，堆积密度从1.70g/cm3下降到1.60g/cm3，电阻率从μΩ·m左右下降到40-50μΩ·m，煅烧炭的机械强度也大大提高。
二次焙烧是对焙烧品进行浸渍，然后再次焙烧，使浸渍在焙烧品孔隙中的沥青碳化的过程。 体积密度高的石墨需烘烤两次，接头体需浸三烘烤四次或浸两次烘烤三遍。
焙烧炉主要炉型：连续操作-环形炉（有盖或无盖）、隧道窑间歇操作-下焰炉、台车式焙烧炉、箱式焙烧炉。
烘烤曲线及最高温度：第一次烘烤-320、360、422、480小时，第二次烘烤1250℃-125、240、280小时、700-800℃。 烘焙产品的检验：外部冲击、电阻率、堆积密度、抗压强度和内部结构分析。
浸渍是将碳材料置于压力容器中，在一定的温度和压力条件下，将液体浸渍剂沥青浸入制品的电极孔隙中的过程。 目的是减少气孔率，增加体积密度和机械强度，提高制品的导电性和导热性。
浸渍工艺及相关技术参数为：坯体烘烤——表面清理——预热（260-380℃，6-10小时）——装入浸渍罐——抽真空（8-9KPa，40-50分钟）——注入沥青(180-200℃)-加压(1.2
浸渍制品检验：浸渍增重率G=(W2-W1)/W1×100%。 一次浸渍制品增重率≥14%，二次浸渍制品增重率≥9%，三重浸渍制品增重率≥5%。
石墨化是指将碳制品在高温电炉中在保护介质中加热至2300℃以上，使非晶无序碳转变为三维有序石墨晶体结构的高温热处理过程。
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是以石油焦渣和石油沥青为原料焦化而成的可燃固体产品。 黑色多孔，主要元素为碳，灰分含量很低，一般小于0.5%。 石油焦是一种容易石墨化的碳。 石油焦广泛应用于化工、冶金等行业。 是生产人造石墨制品和电解铝用碳素制品的主要原料。
煤炭是煤焦油深加工的主要产品之一。 它是多种碳氢化合物的混合物。 常温下为黑色半固体或高粘度固体，无固定熔点。 受热软化后熔化，密度1.25-1.35g/cm3。 按软化点可分为低温沥青、中温沥青和高温沥青三种。 软沥青的收率是煤焦油的54-56%。 煤的成分极其复杂，与煤焦油的性质和杂原子含量有关，还受焦化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有很多，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、焦化值、煤沥青流变性等。
煤炭在炭素工业中用作粘结剂和浸渍剂，其性能对炭素制品的生产工艺和产品质量影响很大。 粘结剂一般为软化点适中、焦化值高、β树脂含量高的中温或中温改性沥青。 浸渍剂为软化沥青，软化点低，QI低，流变性好。
锻烧：对炭素原料进行高温热处理，排出其中所含的水分和挥发性成分，相应改善原料的物理、化学性能的生产过程称为锻烧。 煅烧碳原料一般采用燃气及其自身挥发分作为热源，最高温度为1250-1350℃。
煅烧后的碳质材料的微观结构和物理化学性能发生了深刻的变化，主要体现在焦炭的密度、机械强度和导电率的增加，以及焦炭化学稳定性和抗氧化性的提高，为后续工序打下基础。
煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉等。 煅烧质量控制指标为：石油焦真密度不小于2.07g/cm3，电阻率不大于550μω·m，针状焦真密度不小于2.12g/cm3，电阻率不大于500μω·m
原料破碎及配料
大块的煅烧石油焦、针状焦在配料前应进行破碎、研磨、过筛。
二级破碎通常采用颚式破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机等破碎设备，将物料进一步破碎至50mm左右。 达到配料所需粒径0.5-20毫米。
研磨是利用吊杆环辊磨机（雷蒙磨）、球磨机等设备将碳原料研磨成粒径0.15毫米以下的细粉颗粒的过程。
筛分是将粉碎后的粒度范围较宽的物料，通过一系列孔径均匀的筛子，分成粒度范围较窄的多种粒度的过程。 目前，电极生产通常需要 4-5 种粒径和 1-2 种粉末尺寸。
根据石油焦的热处理温度，可分为生焦和煅烧焦。 前者是经延迟焦化得到的石油焦，含有大量挥发分，机械强度较低。 煅烧焦是通过生焦煅烧得到的。 国内炼油厂大多只生产原焦，煅烧大多在炭素厂进行。
根据石油焦的硫含量分为高硫焦（硫含量大于1.5%）、中硫焦（硫含量0.5%-1.5%）和低硫焦（硫含量小于0.5%）三种类型。 %）。 低硫焦炭一般用于生产人造石墨制品。
针状焦是一种优质焦炭，具有明显的纤维结构、极低的热膨胀系数、易石墨化。 焦块破碎时，可分裂成细长条状颗粒（长径比一般在1.75以上）。 在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维结构，故称为针状焦。
针状焦的物理机械性能各向异性很大，平行于颗粒长轴具有良好的导电性和导热性，热膨胀系数低。 在挤出成型过程中，大多数颗粒的长轴沿挤出方向排列。 因此，针状焦是制造石墨的关键原料。 电阻率低，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炼煤焦油沥青为原料生产的煤系针状焦。
配料是将各种粒度的骨料、粉料、粘合剂等按照配方要求进行计算、称重、集中的生产过程。 配方的科学适宜性和配料操作的稳定性是影响产品质量指标和性能的最重要因素之一。
公式需要从五个方面来确定：
①选择原材料的种类；
②确定不同种类原材料的比例；
③确定固体原料的粒度组成；
④确定胶粘剂用量；
⑤确定添加剂的种类和用量。
捏合：将一定量的碳粒和粉末与一定量的粘结剂在一定的温度下混合，捏合成塑料糊状的过程称为捏合。
捏合过程：干混（20-35分钟）、湿混（40-55分钟）
揉捏功能：
(1)干混时，将各种原料混合均匀，将不同粒径的固体碳质材料混合均匀并填充，以提高混合物的密度；
(2)加入煤焦油沥青后，将干料与沥青混合均匀，将液体沥青均匀涂抹在颗粒表面，形成沥青粘结层，将各材料粘结在一起，形成均匀的塑性膏体，有利于成型；
(3)部分煤焦油沥青渗透到碳质材料的内部空隙中，进一步提高了膏体的密度和粘结性。
成型：碳材料的成型是指捏合后的碳糊在成型设备施加的外力作用下发生塑性变形，最终形成具有一定形状、尺寸、密度和性能的生坯（或生坯制品）的过程。力量。
成型种类、设备及制品：
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挤压操作
①冷却：采用盘式冷却、筒式冷却、捏合式冷却等方式排出挥发物。 降低至适当温度（90-120℃），增加附着力，使糊体尺寸均匀，有利于成型，时间20-30分钟。
(2)加载：提起压机挡板，进行2-3次-4-压实。
③预压：压力20-，时间3-5分钟，同时抽真空。
④挤压：将挡板下压-5-挤压-剪切-转移入冷却水箱。
挤压技术参数：压缩比、压室及喷嘴温度、冷却温度、预压时间、挤压压力、挤压速度、冷却水温度。
坯体检验：堆积密度、外观检验和分析。
二、石墨化的目的和作用
①提高碳材料的导电、导热性能（电阻率降低4-5倍，导热系数提高10倍左右）；
②提高碳材料的抗热震性和化学稳定性（线膨胀系数降低50-80%）；
(3)碳材料具有润滑性和耐磨性；
④去除杂质，提高碳材料的纯度（产品灰分由0.5-0.8%降低到0.3%左右）。
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三、石墨化过程的实现
碳的石墨化是在2300-3000℃的高温下进行的，因此工业上只能通过电加热来实现，即电流直接通过被加热的焙烧品，装入炉内的焙烧品产生高温通过电流。 导体也是被加热到高温的物体。
目前广泛使用的是石墨化炉和LWG炉。 前者产量大、温差大、功耗高，后者加热时间短、功耗低、电阻率均匀，但安装连接器较困难。
通过测量温度来控制石墨化过程，以确定与温度升高相对应的电功率曲线。 炉子通电时间为50-80小时，LWG炉子通电时间为9-15小时。
石墨化的电耗很高，一般为3200-，工艺成本约占整个生产成本的20-35%。
石墨制品检验：外观敲击、电阻率测试。
机械加工：碳石墨材料机械加工的目的是达到所需的尺寸、形状、精度等，通过切削加工，制成符合使用要求的石墨制品。
