炭素材料的制备原料专题培训课件
第七章 焙烧工艺 《炭素材料》教学课件
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。
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，而普通电极最大粒度是4mm，则它们 的升温曲线不相同。
7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素
（1）粘结剂软化点 制品体积密度变化值随着粘结剂软化点的升高而增大。粘结剂软化点从51.5℃增高到 85℃时，其密度从1.32g/cm3增加到1.35g/cm3。
第七章 炭素材料的焙烧工艺
7.1 概述 7.2 焙烧工艺
7.2.1 焙烧过程制品的物理化学变化
7.2.2 焙烧曲线的制定 7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素 7.3 炭素焙烧产品的缺陷分析 7.4 焙烧炉 7.4.1 几种焙烧炉的比较 7.4.2 环式焙烧炉 7.4.3 隧道窑简述（自学）
第二阶段（400～700℃，半焦的形成过程）：
第三阶段（700～900℃，沥青成焦过程）：
在700℃以后，半焦结构分解剧烈，氢和一氧化碳大量地产生，芳香族碳核 结合的程度显著提高，逐渐形成焦炭。同时，对热不稳定的一些原子团从 粘结剂的基本结构上失去，发生剧烈的分解反应。与此同时，具有反应能 力的原子团又会相互作用产生合成、缩聚反应，生成分子量较大的分子。 这种基本构造单位由于侧链脱落而呈活性，有利于基本构造单位进行缩聚 反应形成状平面。到 900℃ 左右时，这种二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，就变成了沥 青焦。粘结剂焦化过程随温度变化见图5-1。
炭素生产培训教程
炭素车间培训教程（王思良）第一部分：综合复习题（问答题）1.什么是焙烧？答：炭素制品的焙烧就是使粘结剂—沥青炭化，变成焦碳的热处理过程，也就是将成型后的生制品放入焙烧炉内的保护介质中，在隔绝空气的条件下按一定的升温速度进行间接加热的过程。
2.焙烧的目的是什么？答：①排除挥发份②使粘结剂焦化③固定几何形状④使体积得到充分收缩⑤降低比电阻3. 我厂窑炉共多少室？其料箱尺寸是多少？答：共38室，每室5箱。
料箱尺寸：4300（长）*850（宽）*5200（深）3.填充料的作用是什么？答：①防止产品氧化②传导热量，使制品均匀受热③固定制品形状，防止制品变形④阻碍挥发份的顺利排出，同时导出挥发份4. 说出我厂现用两种生碳块尺寸？答：1、1340（长）*690（宽）*540（厚）2、1500（长）*660（宽）*550（厚）5. 焙烧炉点火应该怎样操作？答：①点火前的准备：煤气达标，氧气含量小于0.5%，火道呈负压状态，②低温区点火时，用火把点火，要求一人缓慢打开烧嘴煤气阀门，一人持火把放在烧嘴处③高温点火时，可直接缓慢打开烧嘴煤气点火④点火顺序要求：6#、4#、2#、5#、3#、1#火道顺序点火（离中间烟道最近的为6道）⑤安全要求：面部要偏向一侧，防止爆炸伤人6. 如何保养水封？保养不好会产生哪些后果？答：①要勤补充水，防止煤气冲破水封②尽量把燃烧架放稳放平，防止倾倒或气压不稳煤气逸出③严禁无关人员动水封，以防煤气泄露④煤气一旦泄露，见火会引起水封爆，导致火灾、停产、烧伤等事故7. 说出第一、二、三排燃烧架的温度控制。
答：①架一排燃烧架可使单室温度升到1000℃，这时可架第二排燃烧架②前两排燃烧架可使单室温度升到1000~1120℃，这时可架第三排燃烧架③前3排燃烧架可使单室温度达到1200℃，并保温，其相邻次高温区同理，特别情况是在800℃以上不升温时可增加燃烧架升温8.高温次高温不升温的原因有哪些？答：①大都属于煤气量、氧气量、负压三者不能协调所致②负压太低，热量传不过去③煤气过剩，氧气不足，不能充分燃烧④煤气不足，冷空气过多，有效热量不够⑤烟道漏风，煤气燃烧走捷径9.说出废品的种类及产生的原因是什么？答：①目前焙烧废品的主要种类有氧化、裂纹、变形及破损等四种。
炭素生产原料
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。
同方炭素产品培训资料-PPT精选文档
一、同方炭素科技有限公司简介
同方炭素科技有限公司（以下简称同方炭素）是同方股份有限公司控股的高科技企业， 注册资金5000万元人民币，于2019年成立。公司以“围绕人类健康，开发绿色产品” 为宗旨，以竹为本，打造利用天然竹材及其加工剩余物的循环经济绿色产业链，倡导 健康生活方式，为建设环境友好型和资源节约型社会尽心尽力。
同方炭素产品培训资料
目录
一． 二． 三． 四． 五． 六． 七． 八． 同方炭素科技有限公司简介 同方炭素竹质活性炭知识 同方炭素竹质活性炭系列产品 竹质活性炭的优势和卖点 关于竹质活性炭和竹炭的区别 关于同方炭素竹质活性炭和其他活性炭的区别 关于市场上其他活性炭的宣传误区 关于区分竹炭、同方炭素竹质活性炭和其他活性炭的 两个实验
（8）水分 水分是活性炭中被吸附的水的重量的百分比。 （9） 糖蜜值 糖蜜值是测量活性炭在沸腾糖蜜溶液的相对脱色能力的方法。 糖蜜值被解读为孔直径大于28A的表面积。糖蜜值是用活性炭标样和要测试 的活性炭的样品处理糖蜜液，通过计算过滤物的光学密度的比率而得 （10）堆积重 堆积重是测量特定量炭的质量的方法。该值被用于计算填充 特定吸附装置所需活性炭数量。简单地说，堆积重是活性炭每单位体积的重 量。 （11）颗粒密度 颗粒密度是每单位体积颗粒炭的重量，不包括颗粒以及大 于0.1mm裂隙间的空间。颗粒密度是用水银置换来测定的。 （12）四氯化碳 四氯化碳值是总孔容的指示器，是用饱和的零摄氏度的 CCI4气流通过25度的炭床来测量的。 （13）硬度 硬度是测量活性炭机械强度的指标。重量的改变，用百分比 表示。 （14）丁烷值 丁烷值是饱和空气与丁烷在特温度和特定的压力下通过炭床 后，每单位重量的活性炭吸附的丁烷的量。
同方炭素以无锡为技术研发、市场销售和精制品加工的中心基地，配以福建、广西、 浙江、江西四个原料产品生产基地，共同构成合理的竹基活性炭绿色产业化资源布局。 同方炭素以清华大学的科研技术为依托，以自主核心技术创新为基础，以专业化发展 为动力，致力于研发和推广现代最前沿的竹基活性炭技术与产品。在食品、保健、洗 护、人居环境、净水、医药、化工等领域进行竹基活性炭的精加工及其衍生产品的开 发和应用。公司与相关大专院校、科研院所、国内外活性炭企业建立了广泛的产、学、 研、销合作关系，引领竹基活性炭产品的技术潮流，构建产业化技术布局。
第三章煅烧工艺及设备《炭素材料》教学课件
工作过程：煤气和挥发分在首层火道燃烧，炽热火焰及燃烧后 的高温气流由烟囱及排烟机的抽力引导，从首层火道末端向下 迂回进入第二层火道，又有第二层火道向下迂回到第三层火道 最后，从末层火道进入储热室，在储热室通过格子砖的热交换 时冷空气加热到400~500℃。预热后的空气上升到第一层火道 与挥发分或煤气混合燃烧。通过储热室的烟气，经总烟道和排 烟机有烟囱排入大气。原料煅烧时排出的挥发分，从高煅烧罐 上部排出，进入挥发分集合烟道及分配道，在向下引入第一层 火道及第二层火道燃烧。 原料通过炉顶的加料机构间断地或连续地加入罐内，先经过 预热带排出水汽及一部分挥发分，再往下经过煅烧带；原料继 续排出挥发分；落入带入冷却水套的冷却筒，经过密闭的排料 机构定期或连续排出。原料停留时间大18~36h，每罐排料 60~100kg/h。
总之，在煅烧过程中，炭素原料的物理化学性质的变化主要取决于炭素原料的性质，也取 决于煅烧温度。一般煅烧温度控制在1350℃左右，此时，炭素原料形成碳原子平面网络呈 两维空间的有序排列，如果经过更高的煅烧温度，其中所含杂质的进一步排除，原子热运 动加剧，碳原子的平面网格将逐渐向三维空间的有序排列转化，原料性质更趋稳定。应该 指出，炭素原料经过煅烧后，仍残留有少量的挥发份，一般在 0.5％以下，而灰份的含量 有所增加。
因此，合适的煅烧温度是既可以保证煅烧物料的质量，又可以延长煅烧设备的 使用寿命。根据长期的生产经验，碳质原料的煅烧温度一般为1250～1380℃。
3.2.3 煅烧过程原料的物化性质变化
(1)原料所含挥发分的排除
碳质原料在煅烧过程中的变化是复杂的，既有物理变化又有化学变化。 原料在低温烘干阶段（200℃以下）所发生的变化（主要是排除水份）， 基本上是属于物理变化；而在挥发份的排出阶段，主要是化学变化，原 料中既发生芳香族化合物的分解，又产生缩聚过程。 在煅烧过程中随热处理温度的升高碳质原料排出的可燃性气体称为挥发 分。碳质原料所含挥发分的高低，取决于原料成焦温度或变质程度的高 低。一般石油焦和无烟煤都从200～300 ℃开始排出挥发分。挥发分逸 出量随煅烧温度的升高而增大，在一定温度范围内挥发分的排出达到最 大值（石油焦为500～700℃，无烟煤为700～850℃）。若继续升高温度. 挥发份的排出量会急剧下降；当温度达到1100℃以上时，挥发份排出基 本停止，煅后碳质物料的挥发份含量降低到0.5%以下。相对而言，煅烧 过程中无烟煤挥发份的排出比石油焦平稳。
炭素材料的制备原料27页PPT
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
炭素材料的制备原料
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•9、只Biblioteka 成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
END
炭素工艺学――第一章炭和石墨材料PPT课件
1.1.2 炭素材料的结构性质
1.1.2.1 密度
真实密度反映炭素材料的石墨化度，比较精确的测定方法是采用X射线衍 射法测定其晶格常数a和c，然后按下式计算：
Dt
m• N v
Dt——真实密度，g/cm3；
m ——碳原子质量，1.65963×10-24g；
N ——单位晶格中碳原子数，N=4；
v ——单位晶格的体积容积，a2 sin60°•c， μm3
理想石墨结构 （a）六方晶系石墨；（b）斜方晶系石墨
两种堆叠方式的石墨结构
堆叠方式
晶系
键长
层间距
晶胞边长
晶胞高
AB AB ABC ABC
六方 斜方
1.4211 Å 1.4211 Å
3.3538 Å 3.3538 Å
2.4612 Å 2.4612 Å
6.7079 Å 6.7079 Å
斜方晶系石墨实际上是六方晶系由于晶体缺陷形成的，其在天然石墨 中占20%~30%，经3000 ℃处理后，转变为六方晶系石墨，故在人造石墨 中不存在。
几种常用炭素材料的全气孔
名称
全气孔率，%
名称
全气孔率，%
炭电极
17~25
过滤材料
17~25
石墨电极
22~30
浸渍结构材料
22~30
炭块
15~20
电炭材料
15~20
孔径分布及其分布 炭素材料中的气孔一般是不规则的，此时的孔径是指 与不规则气孔具有相同体积的球形气孔的直径。平均孔半径可有下式计算：
r 3 Pt SD v
弹性模量：表示材料所受应力与产生应变之间的关系，通常采用杨氏弹性模量。 石墨晶体、石墨晶须、热解石墨和高模量炭纤维的弹性模量比较高，而一
第五章-炭素材料的配料工艺-《炭素材料》教学课件
小颗粒（粉料）的作用是填充颗粒间的空隙，在一定范围内增加小颗粒粉料的用量， 可以提高产品的密度和机械强度，减少气孔，产品加工后表面比较光洁。粉料一般 在配料中占40～70%。但粉料用量过多会走向反面，特别是在焙烧和石墨化热处理 中会产生大量裂纹废品，并且粉料增多导致粘结剂用量增大，反而会降低制品机械 强度和提高制品气孔率。
5.4.2 实际配方中颗粒粒级配比及大颗粒尺寸的确定
1）各种粒级在配方中的作用
炭和石墨制品的配料除选择原料配比外，还要确定粒度组成，即用不同尺寸的大颗粒、 中颗粒和小颗粒（细粉）配合起来使用，目的是使制品能有较高的堆积密度和较小的 气孔率。一般，大颗粒和细粉占较大的比例，而中间颗粒占较少比例。
大颗粒在坯体结构中起骨架作用，适当增加大颗粒的尺寸和提高大颗粒的使用比例， 可以提高产品的抗氧化性能和抗热震性能，减少压型和焙烧工序的裂纹废品；但另 一方面会提高产品的气孔率，降低制品密度和机械强度，加工后产品表面粗糙。
（1）产品配方的粒度组成 成品配方的粒度组成较粗，即粉 料用量较少，大颗粒用量较多，且 大颗粒尺寸较大时，粘结剂用量相 对减少。反之，粒度组成较细的配 方，粘结剂用量必须适当增加，所 以小规格制品要比大规格制品的粘 结剂用量多一些。 （2）物料颗粒性质 粘结剂用量和固体原料的颗粒表面性质有关，无烟 煤表面光滑，气孔较少，对粘结剂吸附性较差，所 以，采用无烟煤为主要原料的炭块、电极糊等制品 的粘结剂用量要少一些，石油焦、沥青焦等为多孔 结构，比表面积大，对粘结剂吸附性能大，所以用 石油焦或沥青焦为原料的制品在一般情况下粘结剂 用量要相对多些。
2）粘结剂用量对生 制品及焙烧制品性能的 影响
每一种使用不同原料、 不同颗粒组成的配方的制 品有一个最佳的粘结剂比 例。粘结剂用量过多或过 少都会影响产品的物理化 学性能。首先表现在成型 工序，当粘结剂用量过少 时，糊料的塑性差，挤压 或模压成型时需提高成型 压力，而且产生裂纹废品 的可能性增加。粘结剂用 量较多时，糊料塑性好， 成型压力较低，成型的成 品率也高一些。但过多的 粘结剂会使生制品挤出或 脱模后容易变形。
炭黑培训课件
炭黑培训课件一、炭黑概述炭黑，又名碳黑，是一种无定形碳素材料，其粒子直径一般在10-100纳米之间。
炭黑主要由碳元素组成，还含有少量的氧、氢等元素。
炭黑是一种重要的工业原料，广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、电缆等行业。
炭黑的主要特性包括粒子的细度、结构、表面活性等。
二、炭黑的制备方法炭黑的制备方法主要有两种，即油炉法和炉法。
1.油炉法：油炉法是炭黑生产中应用最广泛的方法。
该法以石油、煤炭、天然气等烃类化合物为原料，在高温下进行不完全燃烧，炭黑。
油炉法炭黑的特点是粒子细小、结构高、比表面积大。
2.炉法：炉法炭黑是以煤炭、木材等固体燃料为原料，在缺氧条件下进行热解，炭黑。
炉法炭黑的特点是粒子较粗、结构较低、比表面积较小。
三、炭黑的性质与应用1.炭黑的性质炭黑的性质主要包括粒度、结构、比表面积、表面活性等。
（1）粒度：炭黑的粒度是指炭黑粒子的直径。
粒度越小，比表面积越大，活性越高。
炭黑的粒度分为细粒子、中粒子和粗粒子三种。
（2）结构：炭黑的结构是指炭黑粒子之间的聚集状态。
结构越高，炭黑的分散性越好，补强性能越强。
（3）比表面积：炭黑的比表面积是指单位质量炭黑粒子表面积的大小。
比表面积越大，炭黑的活性越高，补强性能越强。
（4）表面活性：炭黑的表面活性是指炭黑粒子表面的化学活性。
表面活性越高，炭黑与其他材料的相容性越好，补强性能越强。
2.炭黑的应用炭黑广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、电缆等行业。
炭黑在橡胶工业中的应用最为广泛，主要用作橡胶的补强剂和填料。
炭黑可以显著提高橡胶的强度、耐磨性和抗老化性能。
在塑料工业中，炭黑可以用作塑料的填料和防紫外线剂。
在油墨工业中，炭黑可以用作油墨的颜料和填料。
在涂料工业中，炭黑可以用作涂料的颜料和填料。
在电缆工业中，炭黑可以用作电缆的绝缘材料和导电材料。
四、炭黑的安全与环保炭黑生产过程中会产生一定的粉尘和废气，对环境和人体健康造成一定的影响。
因此，炭黑生产企业和使用炭黑的企业应采取相应的措施，确保炭黑的安全与环保。
炭素材料的制备原料资料
2）石油焦的分类
●根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵 焦、弹丸焦和粉焦4种。
沥青焦虽然也是一种易石墨化焦，但与石油焦相比，经过同样的高温石墨化后， 真密度略低，且电阻率较高、线膨胀系数较大。沥青焦是生产铝用炭素阳极和 阳极糊的原料，也是生产石磨电极、电炭制品的原料。
生产沥青焦的原料是中温沥青和高温沥青，高温沥青是中温沥青在氧化釜中用 热空气氧化而成。高温沥青粘度大，装炉温度较高，挥发分含量小，有利于装 炉操作。
冶金焦是生产各种炭块和电极糊的主要原料，此外还可用作为焙烧的填充料、 石墨化的保温料和电阻料。
冶金焦的特点：灰分含量较高，一般为10～15%，挥发分含量为1%左右，不易石 墨化。对于炭素生产来说，冶金焦的灰分应尽可能低一些。
炭素生产用冶金焦的质量指标：灰分：≯13．5％；硫分：≯0．8％；挥发分： ≯1．2％；水分：≯4.0％。
宁夏无烟煤
●无烟煤是生产炭素材料的主要原料，但是并不是所有的无烟煤都可以作为生 产炭素材料的生产原料，能作生产炭素材料的无烟煤必须具有以下条件：
（1）灰份含量要低。灰分含量高的无烟煤生产出的炭素制品质量将会降低，因 为无烟煤中的灰分将全部转移到炭素材料中，在一定程度上降低炭素材料的质 量。生产阴极炭块和高炉炭块的无烟煤灰份要求在8％以下；生产电极糊的无烟 煤灰分应小于10％。
渣油
石油焦是生产各种炭素材料的主要原料。这种焦炭灰分比较低，一般小于1％。 石油焦在高温下容易石墨化。石油焦的特性对炭素材料的性能有很大影响。
炭素材料-chapter2
孔径分布
0.16
Incremental pore volume (cm /g)
0.12
SH-FCl-AC TX-FCl-AC JY-FCl-AC
3
0.08
0.04
0.00
0
2
4
6
8
10
12
Pore width (nm)
不同煤化度煤制活性炭的孔径分布
孔径分布
6
dV/dlog(D), cm3/(g.nm)
K1 LC (002) cos(002) K 2 La (100 ) cos (100 )
峰分别对应的半高宽;
θ (002) θ (100) — XRD图谱上的(002)峰和
(100)峰分别对应的衍射角的半角； K — 系数，其中K1＝0.9，K2＝1.84。
结构的表征－石墨化度
g
a1 d ( 002 ) a1 a2
g —石墨化度，g＝0-1; a1 —完全未石墨化的炭层间距, nm； a2 —石墨单晶的层间距， a2 ＝0.3354nm
活性炭的微观结构
Harry Marsh, Francisco Rodriguez-Reinoso 在activated carbon一书中指出，活性炭结构 中根本就不存在所谓的微晶，活性炭微晶 的概念从根本上是错误的。并且这一观点 得到越来越多炭材料界学者的认可，目前 炭材料领域著名的期刊Carbon已明确宣布将 拒收有关利用X射线衍射（XRD）计算活性 炭微晶结构参数的文章。因此，有关活性 炭结构的研究及争论仍将继续。
把活性炭内的孔隙视为半径为r的圆筒形毛细管。毛细管 的半径与液体的蒸气压力、饱和蒸气压、表面张力之间的关 系可用开尔文(Kelvin)公式表示：
炭素材料的制备原料课件PPT
1、煤焦油
炭 素
2、沥青焦
2、炭黑 3、天然石墨 4、蒽油
材
料
3、冶金焦
的
制
4、无烟煤
备
原
5、煤沥青
料 6、其他辅助原料
2021/3/10
1
2.1 石油焦
❖ 石油焦是石油炼制过程中的副产品。石油经过常压或减压蒸馏，分别得 到汽油、煤油、柴油和蜡油，剩下的残余物称为渣油。将渣油进行焦化 便得到石油焦。因而石油焦的性质主要取决于渣油的种类。
微晶的生长。因此，用含沥青质和树脂质较高的渣油焦化所制的石油焦较难石
2021墨/3/化10。
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2）石油焦的分类
❖ ●根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵 焦、弹丸焦和粉焦4种。
❖ ●根据硫含量的不同，可分为高硫焦和低硫焦。
❖ ●石油焦按照硫含量、挥发分和灰分等指标的不同,分为3个 牌号,每个牌号又按质量分为Ａ、Ｂ两种。
❖ 软化点是煤沥青最重要的物理性 质之一，软化点在75℃以下的称 为软沥青，软化点在75～90℃之 间的称为中温沥青，软化点在 90℃以上的称为高温沥青。沥青 软化点高，则挥发分含量少，焙
烧后残炭量大，制品机械强度高，
但沥青熔化、混捏和成型都需要 高一些的温度。
2021/3/10
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❖ 2）粘度 ❖ 沥青粘度随温度而变化，加热到较高温度后，粘度急剧降低。粘度既取决于
2021提/3/1高0 炭和石墨制品的质量。
19
2.5.5 煤沥青对铝用炭素阳极质量的影响
❖ 煤沥青不仅是阳极材料的重要组成部分，而且其浸润性、流动性、可塑性、渗 透性、结焦性和稳定性，尤其是金属微量元素(灰分)的含量及适宜的使用条件对 炭阳极质量影响很大。但是，由于煤沥青组成和特性的复杂和可变性，所以很 难严格区分单一沥青组分或特性对炭阳极质量的决定影响。
炭素职业技能培训
炭素职业技能培训讲义生阳极车间2007-11-8第一讲铝用炭阳极概论1.铝用阳极材料1.1分类阳极材料可分为阳极糊和预焙阳极炭块两大类阳极糊：上插阳极糊、侧插阳极糊（普通阳极糊、干阳极糊、添加剂阳极糊）阳极炭块阳极糊、预焙阳极炭块优劣性：阳极糊的优点：1.连续工作不必更换2利用电解槽热量焙烧阳极，节省能量；3不需要建压型、焙烧设备、节省投资。
缺点：1沥青烟直接在电解槽上部散发，环境污染严重，烟气净化和自动化操作难度大.2阳极电阻率较高，电耗增大（阳极糊75 炭阳极53）炭阳极的优点：1操作简单，易于实现机械化、自动化。
2消除了电解过程中的沥青烟危害。
3有利于向大容量方向发展。
缺点：1炭阳极制造需经过成型、焙烧、组装工艺流程长，成本高。
2投资大，炭素与电解1.2特性要求炼铝生产就是对熔融的冰晶石、氧化铝体系的电解过程。
炭素阳极本专业把电流导入电解槽并参与电化学反应。
炭素阳极安装在电解槽上部，强大的直流电（30～300KA）通过炭素阳极导入铝电解槽，在炭素阳极最终产物是CO和CO2.铝电解生产中，炭阳极参与反应而渐消耗，每生产1t铝净耗炭素阳极420～650kg净耗：剔除残极部分消耗的阳极部分。
毛耗：包括残极部分消耗的阳极部分。
连铝公司毛耗、净耗比较2005年：毛耗（1）200KA 531kg/t铝(2) 90KA 551kg/t铝净耗（1）200KA 396kg/t铝(2) 90KA 474kg/t铝周期26天2006年毛耗（1）200KA 518kg/t铝(2) 90KA 494kgt铝净耗（1）200KA 414kg/t铝(2) 90KA 395kg/t铝周期29天降低成本=（200KA阳极毛消耗节约量×06年200KA产铝量+90KA阳极毛消耗量×06年90KA产铝量）×06年阳极实际成本费=［（531-518）×136984.919t+（551-494）×129902.778t］×0.2368万元/t块=217.51万元铝电解生产对炭素阳极材料要求（1）纯度高。
第七章-焙烧工艺-《炭素材料》教学课件
当焙烧制品温度达到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。
第五阶段：冷却阶段
高温阶段要控制好降温速度，一般控制在50℃/h为宜。到800℃以下可以任其 自然冷现，一般到400℃以下可以出炉。
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。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因素。
电极直径 Mm
150 200 250 300 350 400 500 555
250～450 2.6～3.0 2.3～2.7 2.1～2.4 1.9～2.1 1.7～1.9 1.5～1.8 1.3～1.5 1.2～1.4
第三章煅烧工艺及设备《炭素材料》教学课件
烧带温度偏低，就会影响罐式炉的产量和煅烧质量，如果煅烧
带温度过高，炉体就容易烧坏，导致炉子使用寿命缩短。
影响罐式煅烧炉内火道温度主要(zhǔyào)因素：
①燃料燃烧 ②空气量
③负压
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3.4 罐式煅烧(duànshāo)炉煅烧(duànshāo)方法
3.4.1 罐式煅烧炉主体(zhǔtǐ)结构 煅烧工艺流程示意图3-8
共五十页
（1）顺流(shùn liú)式罐式煅烧炉的结构
主要组成部分： ① 炉体一罐式煅烧
炉的炉膛和加热火道。 ② 加、排料和冷却
装置(zhuāngzhì)。 ③ 煤气管道、挥发
而提高了原料的导电性。一般来说，原料煅烧程度越高，煅后料的导电性越好， 对生产制品的质量越有利。 ❖ （4）提高原料的抗氧化性能。
炭素原料经过煅烧，随着温度的升高，通过原料的热解和聚合过程，氢、氧、硫等杂质 相继排出，化学活性下降(xiàjiàng)，物理化学性质趋于稳定，从而提高了原料的抗氧化 性能。
原料的煅烧质量一般用粉末比电阻和真密度两项指标控制。原料的煅烧程度越 高，则煅后料粉末比电阻越低，同时真密度也越高。
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3.2.2 煅烧工艺的主体(zhǔtǐ)参数控制
❖ 煅烧温度是煅烧工序的主要控制参数。
❖ 经过1300℃煅烧的碳质原料已达到充分收缩，因此通常的煅烧温度选择1300℃左右 比较合适。
如果煅烧温度过低，碳质原料就得不到充分收缩，原料中挥发份不能完全排除，原料的理化性 能不能达到均匀稳定，在下一步焙烧过程中原料颗粒会再次(zài cì)收缩，会导致制品变形或产
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冶金焦是生产各种炭块和电极糊的主要原料，此外还可用作为焙烧的填充料、石 墨化的保温料和电阻料。
冶金焦的特点：灰分含量较高，一般为10～15%，挥发分含量为1%左右，不易 石墨化。对于炭素生产来说，冶金焦的灰分应尽可能低一些。
炭素生产用冶金焦的质量指标：灰分：≯13．5％；硫分：≯0．8％；挥发分： ≯1．2％；水分：≯4.0％。
●根据硫含量的不同，可分为高硫焦和低硫焦。
●石油焦按照硫含量、挥发分和灰分等指标的不同,分为3个 牌号,每个牌号又按质量分为Ａ、Ｂ两种。
●根据原料渣油的不同，石油焦又分为裂化石油焦、常减压 石油焦和页岩石油焦。
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2.1.2 石油焦的质量要求
石油焦的质量可以用灰分、硫分、挥发分和1300℃煅烧后的真密度来衡量。 1）灰分 原油中的盐类杂质经炼制富集在渣油中，最后都转移到石油焦中。石
油焦的灰分与焦化工艺、堆放操作中的混杂有关。一般炭素材料生产用的石油焦 灰分不大于0.5％；生产高纯石墨时，石油焦的灰分应不大于0.15％。
2）硫分 硫分主要来自于原油。石油焦中的硫可分为有机硫和无机硫。有机硫 有硫醇、硫醚、硫化物等；无机硫有硫化铁和硫酸盐。石油焦中有机硫占多数， 在较低温度下可除去有机硫。但无机硫要在石墨化高温下才能分解挥发。少量硫 会在高温下生成稳定化合物，只有加其它添加剂才能除去。
2.1.1石油焦的焦化反应与分类
1）焦化反应 石油焦是由渣油经过焦化工艺而制得的产品。渣油的组成很复杂。渣油与原油同
样都是由各种烃类和烃类化合物组成的。在渣油中还有沥青质组分。它与沥青焦 有相似之处，但它含有较多氧、氮、硫。在重柴油馏分中沥青质脱去一个脂族基 便能转化为树脂质。树脂质和沥青质在高温下会进行缩聚反应，最后可得焦炭。 渣油的焦化反应可归纳为： (1) 渣油中的树脂质—沥青质—焦炭 (2) 渣油中的芳香烃等—高分子缩聚物—树脂质—沥青质—焦炭 (3) 渣油中的烷烃、环烷烃、带长侧链稠环—芳香烃—高分子缩聚物—树脂质— 沥青质—焦炭
在焦化过程中，沥青质和树脂质将脱去直链烃化物和芳香基，生成无序的和高度 交链结构的焦炭。这种焦炭若覆盖在芳香烃缩聚转化的石墨微晶上，将阻碍微晶 的生长。因此，用含沥青质和树脂质较高的渣油焦化所制的石油焦较难石墨化。
2）石油焦的分类
●根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵 焦、弹丸焦和粉焦4种。
沥青焦虽然也是一种易石墨化焦，但与石油焦相比，经过同样的高温石墨化后， 真密度略低，且电阻率较高、线膨胀系数较大。沥青焦是生产铝用炭素阳极和阳 极糊的原料，也是生产石磨电极、电炭制品的原料。
生产沥青焦的原料是中温沥青和高温沥青，高温沥青是中温沥青在氧化釜中用热 空气氧化而成。高温沥青粘度大，装炉温度较高，挥发分含量小，有利于装炉操 作。
3）挥发分 石油焦的挥发分高低表明其焦化程度，对煅烧工艺有较大影响。
4）真密度 真密度的大小标志着石油焦石墨化的难易程度，一般来说，在 1300℃煅烧过的石油焦真密度较大，这种焦易石墨化，电阻率较低，热膨胀系 数较小。
2.2 沥青焦
沥青焦是一种含灰分和硫分均较低的优质焦炭，它的颗粒结构致密，气孔率小， 挥发分较低，耐磨性和机械强度比较高，其来源是以煤沥青为原料，采用高温干 馏（焦化）的方式制备而得。
（2）机械强度要高。机械强度较高的优质无烟煤经煅烧后，仍能保持原来的块 状，说明强度仍然很高，这样的煤热稳定性能好，是生产炭素制品所要求的主要 特性之一。只有原料的机械强度高，才能制造出机械强度高的炭素制品。
（3）热稳定性要高。有的无烟煤在煅烧后容易裂成小块，强度降低，这样的无 烟煤热稳定性不好。有的无烟煤在煅烧以后，仍然保持原来的块状，机械强度仍 然很高，这样的无烟煤热稳定性好。
2.4 无烟煤
煤是古代植物埋藏在地下，在细菌作用及一定的温度和压力下逐渐变质而得到的 含碳量很高的矿物。按变质程度排列，自然界中有泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。 变质程度越高，则煤的含碳量越高，颜色逐渐变深，密度逐渐增大，硬度和光泽 也逐渐增强。
无烟煤是变质程度较深的一种煤，含碳量一般在90％以上。它的特点是：有机 质含量少、结构致密、强度较高、发热量较高，是生产冶金用炭块、炭电极（如 铝电解槽阴极）和电极糊料的原料。
宁夏无烟煤
●无烟煤是生产炭素材料的主要原料，但是并不是所有的无烟煤都可以作为生产 炭素材料的生产原料，能作生产炭素材料的无烟煤必须具有以下条件：
（1）灰份含量要低。灰分含量高的无烟煤生产出的炭素制品质量将会降低，因 为无烟煤中的灰分将全部转移到炭素材料中，在一定程度上降低炭素材料的质量。 生产阴极炭块和高炉炭块的无烟煤灰份要求在8％以下；生产电极糊的无烟煤灰 分应小于10％。
炭素材料的制 备原料
2.1 石油焦
石油焦是石油炼制过程中的副产品。石油经过常压或减压蒸馏，分别得 到汽油、煤油、柴油和蜡油，剩下的残余物称为渣油。将渣油进行焦化 便得到石油焦。因而石油焦的性质主要取决于渣油的种类。
渣油
石油焦是生产各种炭素材料的主要原料。这种焦炭灰分比较低，一般小于1％。 石油焦在高温下容易石墨化。石油焦的特性对炭素材料的性能有很大影响。
由于沥青焦成焦温度较高，达到1300～1350℃，所以不经煅烧也可以 直接使用。但沥青焦从炼焦炉中推出后采用浇水熄火，一般水分含量大， 所以在生产中它与石油焦一起按比例混合后进行煅烧。
2.3 冶金焦
冶金焦是用几种炼焦煤按一定配比在焦炉中高温干馏焦化而得到的一种固体残留物。生产 冶金焦以炼焦煤为主，适当配入部分肥煤、气煤和瘦煤。首先将选好的炼焦煤破碎和粉碎， 然后按一定比例进行配煤，混合均匀后送入贮煤塔，通过装煤机将塔中原料煤定量从炉顶 装入焦炉炭化室。原料煤在炭化室内处于高温干馏状态。从装煤到出焦的生产周期约15h 左右。当焦饼中心温度达到950～1050℃时，即可推焦出焦，送到熄焦塔用水熄焦(或干 法熄焦)。冷却后的冶金焦最后经筛选分级，检验入库。