最新第七章焙烧工艺炭素材料》教学课件课件PPT.ppt

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1、第七章焙烧工艺炭素材料》教学课件7.1概述焙烧是在隔离空气和介质保护的条件下，把压型后的炭块（生块）按一定的升温速度进行加热的热处理过程。使粘接剂（煤沥青）转变为焦炭。由于生块中的沥青牢固地包裹在炭素颗粒之间的过度层，当高温转化为焦炭后，就在半成品中构成界面炭网格层，具有搭桥、加固的作用。经过焙烧的炭素制品机械强度稳定，并能显著提高其导热性、导电性和耐高温性。焙烧过程是一个复杂的过程，伴随着许多化学变化，影响焙烧工艺的关键技术参数是焙烧温度。焙烧是影响炭素制品物理化学性能很大的一道关键工序。焙烧的几个具体目的：（1

2、）粘结剂焦化：生制品按一定的工艺条件进行焙烧，使粘结剂焦化，在骨料颗粒间形成焦炭网格，把所有不同粒度的骨料牢固地连结在一起，使制品具有一定的理化性能。在相同条件下，焦化率越高，其质量越好。一般中温沥青的结焦残炭率为50%左右，高温（改质）沥青的结焦值在55～60％。（2）固定几何形状：生制品在焙烧过程中，发生软化，粘结剂迁移现象。随着温度的升高，形成焦化网，使制品硬化。因此，温度再升高，其形状也不改变。（3）降低电阻率：在焙烧过程中，由于挥发分的排除，沥青焦化形成焦炭网格，沥青发生分解和聚合反应，生成大的六角碳环平

3、面网等原因，电阻率大幅度下降。生制品电阻率大约10000×10-6Ω·m，经过焙烧后降至40～50×10-6Ω·m，成为良导体。（4）体积进一步收缩：焙烧后制品直径收缩1%左右，长度收缩2%左右，体积收缩为2～3%。7.2焙烧工艺7.2.1焙烧过程制品的物理化学变化制品在焙烧过程中化学变化主要是粘结剂煤沥青的焦化过程，即煤沥青进行分解、环化、芳构化和缩聚等反应的综合过程；物理变化是指制品的体积密度、真密度、气孔率以及强度、硬度和导电性等指标的变化。第一阶段（400℃以下，水分和低分子有机物的排除）：当焙烧制品温度达

4、到200℃左右时，制品的粘结剂开始软化，导致制品坯体变软，体积增大，但质量并不减少；继续加热到200～300℃时，制品内吸附水和化合水以及低分子烷烃被排除。同时，在此温度范围内还将伴随着游离基反应的发生，非芳香族物质获得一定的能量后，呈气态或液态脱离基本构造单位，而在400℃时则表现得最为突出。此时，沥青的粘结能力降低。7.2.2焙烧曲线的制定炭素制品的焙烧过程是通过一个从升温到降温的温度制度的实行而完成的。因此，在焙烧工序开始前必须制定一个合理的焙烧曲线。焙烧各个阶段的加热速度决定着制品所发生的物理化学变化过程。

5、它应当保证制品中的反应进程按这样的速率来进行，即在软化状态阶段不使制品变形，在粘结剂热分解形成固体残炭阶段不使制品弯曲、变形、开裂，并且应得到最大残炭量和骨料烧结强度。产品温度在400℃以前，制品没有显著的物理化学变化，加热速度可以适当加快。否则会产生空头变形废品。900℃以后，粘结剂的焦化过程基本结束，升温速度可以加快，这就是所谓的“两头快、中间满”的原则。当然，在实际生产中，焙烧曲线的确定主要还是根据产品在焙烧过程中各种理化指标变化的客观情况，同时，还应考虑产品的种类、规格、填充料性质、炉体结构和运转炉室个数等

6、因素。（1）根据产品在焙烧过程中的变化规律制定焙烧曲线焙烧曲线应该与沥青挥发分的排出速度和沥青焦化的物理化学变化相适应。这是制定焙烧曲线的理论根据。（2）根据产品的种类和规格制定曲线①炭块不经石墨化，烧成温度略高于电极的温度，即1300℃。电极需经石墨化，烧成温度为1200℃。炭电阻棒要求电阻率大，故最高温度控制在1000℃。②大直径的制品截面大，内外温差大，为了减少裂纹废品，曲线则要求长些，升温速度要慢些，小直径的产品则相反。（3）根据炉型结构制定曲线炉体结构对焙烧曲线影响较大，如500mm电极装入有火井带盖焙

7、烧炉内用280h曲线则比无火井带盖焙烧炉用320h曲线焙烧质量好。而容器焙烧则用280h曲线焙烧600mm电极，获得了良好的质量。（4）根据填充料的种类和燃料的种类制定曲线填充料的种类不同，选用的曲线也不同。如装400mm电极时用两种填充料焙烧成品率大不一样，用煅后冶金焦的焙烧成品率为72%，而用河砂的才42%。这就说明，大规格的制品由于填充料种类不同不能采用相同的曲线。（5）根据不同的压型品制定焙烧曲线生制品中骨料颗粒大小、油量多少、压型方式不同，焙烧时所用曲线也不同。①生制品体积密度大的制品，升温速度要慢些

8、；体积密度小的制品，升温速度要快些。②粘结剂用量不同的制品，升温速度也不同，用量偏大，升温速度可快些；用量偏小，升温速度可慢些。众所周知，压型品粘结剂含量小，焙烧品易开裂不易变形，反之易变形不易开裂。③生制品中骨料粒度不同，选择焙烧曲线也不相同。骨料粒度大，升温速度可慢些，曲线长；骨料粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。如超高功率电极最大粒度是8mm，而普通