炭素生产原料

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1、2炭素生产用原材料生产炭和石墨材料的原料都是炭素原料。由于来源和生产工艺的不同，其化学结构、形态特征及理化性能均存在很大差异。按照物态来分类，它们可以分为固体原料（即骨料）和液体原料（即粘结剂和浸渍剂）。其中，固体原料按其无机杂质含量的多少又可以分为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、沥青焦等。多灰原料的灰分一般为10％左右，如冶金焦、无烟煤等。此外，生产中的返回料如石墨碎等也可作为固体原料。由于各种原料的作用和使用范围不同，对它们也有不同的质量要求。在炭素生产中还使用石英砂等作为

2、辅助材料。2.1固体原料（骨料）骨料的种类、制造方法及主要特征和用途归纳于表2-1。表2-1骨料的种类、制法及主要特征和用途骨料种类制造方法主要特征及用途石油焦石油重质油轻延迟焦化而制得。灰分较低,石墨化性能好,热膨胀系数小,用于制造人造石墨制品等。沥青焦煤沥青用延迟焦化法或炉室法制得。沥青焦比石油焦易于获得密度高而各向异性小的制品。石墨化性能较差。用于制造石墨电极、石墨阳极、炭电阻棒、阳极糊等。针状焦石油重质油或煤沥青脱除杂质及原生QI后，经延迟焦化而制得。各向异性明显，石墨化性能最好、热膨胀系数小。用

3、于制造超高功率石墨电极或高功率石墨电极。冶金焦煤在炼焦炉中经高温干馏而制得。机械强度较高，但灰分也较高。用于生产炭电极、炭块、电极糊等，又是焙烧炉的填充料和石墨化炉的电阻料。石墨化冶金焦冶金焦经石墨化制得。导热和导电性优于冶金焦。在生产炭块、电极糊时少量加入，以提高导热、导电性。硬沥青焦天然硬沥青经焦化而制得。球状，硬度、强度高，各向同性。用于制造密度各向同性石墨。无烟煤天然矿物，经开采。组织致密、气孔少，耐磨、耐蚀性好。用于制造炭块，电极糊，填缝及粘结炭糊等。天然石墨天然矿物，经开采。抗氧化性、耐热性、

4、耐碱性好，导电、导热性良好，有自润滑性。用于制造电炭产品、机械用炭制品，不透性石墨、膨胀石墨等。炭墨低分子碳氢化合物由气相炭化而制得作为骨料添加剂，以增加密度和硬度，减小各向异性，调整电阻率。用于电刷、核石墨等。2.1.1石油焦2.1.1.1石油焦的来源石油焦是各种石油渣油、石油沥青或重质油经焦化而得到的固体产物。由于焦化的方式不同，石油焦可分为延迟焦和釜式焦。目前，石油行业生产的是延迟焦，釜式焦已被淘汰。延迟焦化是将原料油经深度热裂化转化为气体烃类，轻、中质馏分油及焦炭的加工过程。其原料一般是深度脱盐后

5、的原油经减压蒸馏所得的渣油。有时还在减压渣油中配有一定比例的热裂化渣油或页岩油。石油焦的质量主要取决于渣油的性质，同时也受焦化条件的影响，我国几种主要减压渣油及其所产石油焦的性质列于表2-2。表2-2几种主要减压渣油及其石油焦的性质名称产地大庆胜利辽河减压渣油收率，%密度，g/cm3(20℃)运动粘度，mm2/s(100℃)元素分析，%CHSN残炭率，%软化点(环球法)，℃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石油焦挥发分，%硫含量，%灰分，%真密度，g/cm3(1300℃煅后)热膨胀系数，10-6/℃(1000℃烧成，室温~600℃)8.90.380.352.1052.988.81.660.10——9.00.380.522.1125.62延迟焦化的主体设备由两座直径5.4m的焦炭塔和一座直径3.2m的分馏塔组成。原料渣油首先与分馏塔馏出的馏分气进行间接换热，然后经加热炉加热到500±10℃，此温度已达到渣油

7、的热解温度，但由于油料在炉管中具有较高的流速（冷油流速达1.4-2.2m/s），来不及反应就离开了加热炉，使焦化反应延迟到焦炭塔中进行，故这种焦化工艺称为延迟焦化。随着油料的进入，焦炭塔中焦层不断增高，直到达到规定的高度为止。生产中，一个焦炭塔进行反应充焦，另一个已充焦的焦炭塔经吹蒸汽与水冷后，用10-12Mpa的高压水通过水龙带从一个可以升降的焦炭切割器喷出，把焦炭塔内的焦炭切碎，使之与水一起由塔底流入焦炭池中。焦炭池中的焦炭经脱水后即得生石油焦。每个焦炭塔一次出焦约250t，循环周期约为48h。分馏塔

8、是分馏焦化馏分油的设备，为了避免塔内结焦，要求控制塔底温度不超过400℃。同时，还须采用塔底油循环过滤的方法滤去焦粉，提高油料的流动性。延迟焦化的典型工艺流程如图2-1所示。延迟焦化法生产效率高，劳动条件好，但所得焦挥发分较高，结构疏松，机械强度较差。2.1.1.2石油焦的性质与质量要求石油焦是一种黑色或暗灰色的蜂窝状焦，焦块内气孔多数呈椭圆形，且一般相互贯通。对其使用影响较大的有灰分、硫分、挥发分和煅后真密度。（1）灰分石油