煤化工工艺学煤的炭素制品
炭素统计解释-炭素制品(终稿)
炭素制品生产统计指标体系解释中国炭素行业协会2003年9月中国钢铁工业生产统计指标体系第十一章炭素制品生产统计指标解释第一节炭素制品生产概述炭素制品是以石油焦、沥青焦、无烟煤、天然石墨、石油分馏及合成物和煤沥青等富含碳元素的基材为主要原料，经特定的工艺处理而获取的人工制成品。
炭素制品具有良好的热稳定性和化学稳定性，耐高温、抗腐蚀、有较高的机械强度和较好的机械加工性能；经高温处理后的石墨化制成品还具有良好的导电、导热和抗热振性能；经纯化处理的高纯石墨更具有库仑效率高、中子减速能力强和极小的热中子吸收截面等一系列优良的电和核性能。
因而炭素制品被广泛地应用于冶金、机械、化工、电子、航天及核工业等领域，具有十分广阔的应用和发展前景。
炭素制品门类繁多，因所采用的原料和应用范围差异，其生产工艺过程也不尽相同。
就目前而言，炭素制品在电炉钢冶炼中作为导电电极，在炼铁高炉、铝电解槽和矿热炉上作为炉衬材料和导电材料是其主要的应用范围。
这部分炭素制品的主要工艺流程见图11－1-1：图11-1-1 炭素制品主要工艺流程示意图根据图11－1-1，现将其生产工艺原理简单阐述一下。
1、原料制备：将原料（如石油焦、无烟煤等）置于煅烧设备内（如回转窑、罐式炉、电煅炉等），以煤气、天然气、重油或电能为热源进行煅烧。
煅烧温度一般为1250－1700℃。
煅烧目的是排除原料中的挥发分及水分，提高原料的真密度、机械强度、导电性能和化学稳定性。
煅烧后的原料将按工艺要求进行破碎、筛分，按粒度分级装入料仓。
有些原料如石墨碎、焙烧碎等无需煅烧，直接破碎、筛分装入料仓。
粘结剂、浸渍剂（主要指煤沥青）制备是指将原料经过加热、镇静、调质等工序，使其适合工艺要求。
2、配料混捏：配料混捏是根据炭素制品不同用途及质量要求，选择不同的原料配比、不同的粒度组成、不同的粘结剂及使用比例，将其置于混捏设备中，在一定温度下混合和捏合，形成具有可塑性的糊料，以便后工序成型。
煤化工工艺学教案
《煤化工工艺学》教案中文名称：煤化工工艺学英文名称：Chemical Technology of coal授课专业：化学工艺学时：32一、课程的性质和目的：煤化工工艺学是煤化工专业学生的专业课，是为了适应现代化工行业的发展需要，培养具有化工设计基本思想和产品开发能力的专门人才，为毕业生尽快适应就业后工作要求、今后进一步的学习而设立的。
可供从事煤化工利用专业设计、生产、科研的技术人员及有关专业师生参考。
通过对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的介绍，使学生具备煤化工工艺学的坚实基础，对煤化学工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握煤化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生就业和进一步的发展奠定良好基础。
二、课程的教学内容、各章内容及相应学时数本课程由下列7章组成：1章绪论1学时2章煤的低温干馏5学时3章炼焦8学时4章炼焦化学产品的回收与精制6学时5章煤的气化6学时6章煤间接液化4学时7章煤直接液化2学时根据本课程的特点，组成为下列内容：1绪论§1．1 煤炭资源§1．2 煤化工发展简史§1．3 煤化工的范畴§1．4 本书简介了解煤化工工业发展历史、煤化工工业在国民经济中的地位，煤化工发展趋势。
掌握化学加工工业的基本概况、特点，掌握石油、煤、天然气等能源概况。
重点：煤化工的范畴。
引言：煤化学工业是以煤为原料经过化学加工实现煤综合利用的工业，简称煤化工。
煤化工包括炼焦化学工业、煤气工业、煤制人造石油工业、煤制化学品工业以及其他煤加工制品工业等。
、煤化工行业发展现状：1.煤炭逐步由燃料为主向燃料和原料并举过渡;2.近些年来，基于煤炭气化的新型煤化工得到了快速发展;3."十一五"期间，在煤炭液化、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气等方面的示范工程取得了阶段性成果。
煤化工工艺学课件 第十一章 煤基炭材料
③ 抗拉强度：当外力为拉力时，物体被拉断的瞬间极 限抵抗能力称为抗拉强度。
物体受破坏的外部原因还有冲击力或剪切力，但炭制 品一般不测定抗冲击强度或抗剪强度。
11.2.2 石墨电极
（5）弹性模量 指石墨电极在弹性变形范围内，应力和应变的比值。
很明显，平行于层面方向的电阻为5×10-5Ω·cm，垂直方向 则比其要大100~1000倍。 （3）化学稳定性
石墨具有出色的化学稳定性，除了不能长期浸泡在硝酸、 硫酸、氢氟酸和其他强氧化性介质中外，不受一般酸、碱和 盐的影响，是优良的耐腐蚀材料。
11.1.2 炭材料的性质
（4）自润滑性和耐磨性
石墨对各种表面都有很高的附着性，沿解离面易于滑动， 故有很好的自润滑性。
11.2.1 自焙电极
电极糊的质量控制(YB/T 4448-2014)
指标
项目
单位
1号
2号
3号
4号
5号
灰分
%≤
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
挥发分
% 9.5~15.5 9.5~15.5 9.5~15.5 9.5~15.5 9.5~15.5
耐压强度 Mpa≥
19
20
21
22
22
电阻率 μΩ·m≤
63
至关重要。
11.2.2 石墨电极
石墨电极
预装接头的石墨电极
11.2.2 石墨电极
石墨电极是目前炭素行业的支柱产品，在冶金、电炉、 电火花加工等领域被广泛采用。
石墨电极分为3个品种： 普通功率石墨电极（RP级） 高功率石墨电极（HP级） 超高功率石墨电极（UHP级）
炭素的生产工艺
炭素的生产工艺炭素是一种非常重要的材料，被广泛应用于工业生产和科学研究中。
炭素的生产工艺有多种，其中最常用的包括石油焦、木材焦和煤焦的加热分解法。
其中，石油焦是石油炼制过程中产生的副产品，在生产过程中会经过高温煅烧、粉碎和筛分等步骤，最终得到石油焦。
石油焦具有高炭含量，纯净度高，是一种高质量的炭素材料。
它广泛应用于钢铁、化工、电子等行业的生产中，如制造石墨电极、铁合金、硅锰合金等。
木材焦的生产工艺相对简单。
首先，将木材放入焦炉中进行热解，生成焦油和木醋液。
然后，通过蒸馏的方法将焦油中的水和杂质去除，得到质量较好的焦油。
最后，将焦油进行加热裂解，得到木材焦。
木材焦用途广泛，主要用于制造活性炭、防腐剂和其他高附加值产品。
煤焦是从煤炭中提取的一种炭素材料。
煤焦的生产工艺相对复杂。
首先，将煤炭进行选矿和破碎，得到煤料。
然后，将煤料放入焦炉中进行加热分解，生成焦炭。
在焦炭的生产过程中，还会产生焦炉气和焦炉渣。
焦炉气可以用于燃烧或作为化工原料，而焦炉渣可以作为建材或肥料使用。
煤焦广泛应用于铁钢、铸造、化工等领域，如制造铁合金、硅锰合金、人造石墨、金属钢化剂等。
除了以上几种工艺外，还有其他一些生产炭素的方法，如电弧炉法、纤维素焦的加热分解法等。
这些方法根据生产需求和原料的不同，选择合适的工艺进行生产。
炭素的生产工艺中，有一些问题需要注意。
首先，需要保证生产过程的安全和环保性，导致的较严重的污染和事故，不仅会影响工人的身体健康，也会对环境造成一定的破坏。
其次，需要控制生产工艺中的温度、压力等参数，以获得所需的质量和性能。
此外，生产过程中还需要考虑能源消耗和原料储备的问题。
总的来说，炭素的生产工艺有多种，可以根据具体的需求选择合适的工艺。
随着技术的进步和需求的不断增加，炭素的生产工艺也在不断改进和创新，以提高生产效率和质量，满足广大用户的需求。
碳素制品生产工艺
碳素制品生产工艺碳素制品生产工艺是指通过加工原料中的碳素元素，制成各种形状和用途的碳素制品的工艺。
碳素制品是一种具有很高的硬度和耐热性的材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子产业等领域。
下面介绍碳素制品生产的一般工艺流程。
碳素制品的生产工艺主要包括原料选择、制浆、成型、烧结、加工和检测等环节。
首先是原料选择。
碳素制品的原料主要有天然石墨、石墨颗粒、聚苯乙烯、聚丙烯等。
选择适当原料对最终制品的质量起到决定性作用。
其次是制浆。
将选定的原料加入适量的水，在搅拌下形成稠密的浆料。
制浆过程中需要进行某些物理或化学反应，使原料颗粒分散均匀，同时去除杂质。
然后是成型。
将制浆后的浆料通过压模机或注塑机等设备进行成型。
成型的形式有很多种，常用的有压制、注塑、滤框成型等。
成型的目的是将碳素原料形成所需的形状。
接下来是烧结。
将成型后的碳素制品放入高温炉中，进行烧结处理。
烧结是一个高温加热过程，通过提高温度，使碳素原料颗粒结合更牢固，从而提高制品的硬度和密度。
然后是加工。
经过烧结后的碳素制品可能还需要进行加工。
加工包括研磨、切割、打磨等，通过这些操作可以获得更精确的尺寸和更光滑的表面。
最后是检测。
对加工后的碳素制品进行检测，以确保其质量达到要求。
常用的检测方法包括物理性能测试、化学成分分析、显微镜观察等。
以上就是碳素制品生产的一般工艺流程。
不同的碳素制品可能有不同的生产工艺，但总体步骤大致相似。
通过合理的工艺流程和优质的原料，可以制备出高质量的碳素制品，满足各种领域的应用需求。
炭素生产工艺流程
炭素
碳的三种变体：金刚石、石墨、无定形碳
生产工艺流程：预焙阳极的生产是以石油焦为原料，以煤沥青为粘结剂，经过石油焦煅烧、中碎、筛分、细碎、沥青的熔化、配料、混捏、成型、焙烧等工序加工制作而成。
生产预焙阳极所需原料分骨料和粘结剂两类,骨料包括石油焦和返回料(生料和残极),粘结剂采用煤沥表。
石油焦:石油沥青或石油系的重质油经过干馏制成的焦炭。
煅烧作业就是各种石油焦原料在隔绝空气的条件下进行高温热处理.煅烧的目的？1 排除原料中的挥发份。
当温度达到1150度—1350度时，挥发份只占0.5%；2 提高原料的密度和强度；3 提高原料的导电性能；4 驱除原料中的水份；5提高原料的抗氧化能力。
焙烧:在焙烧炉内用保护介质(填充料),在隔绝空气的情况下,以重油作为燃料,按一定的升温速度进行间接加热的过程.
目的:1 排出挥发份;2 降低电阻率,改善制品的导电性能;3 使制品的粘结剂转化成焦炭;4 使体积充分收缩。
过程:1 低温预热阶段;2 变化剧烈中温阶段;3 高温烧结阶段;4 冷却阶段
预焙阳极理化指标:1 挥发份;2电阻率;3 体密度;4 真密度;5 抗压机械强度.
炭素制品的理化指标:机械强度,密度,比电阻,真密度,导热性,耐热性,耐腐蚀性,灰份。
第十章 煤基炭素材料
炭素制品的生产
由无烟煤等为原料制备炭素制品，一般包括几个步骤： • 石墨化：将焙烧后的炭素制品和电阻料，按一定方法装 入石墨化电炉，通电升温到2500℃，使焙烧后制品的二维乱 层无定形碳转化为三维有序排列的石墨化制品的工艺过程。 其目的是： 提高材料的热、电传导性； 提高材料的热稳定性和化学稳定性； 提高材料的润滑、抗磨性； 排除杂质，提高纯度； 降低硬度，便于进行精密的机械加工。
活性炭的分类
• 1）按外形分：颗粒活性炭（GAC），粉状活性炭(PAC)， 纤维活性炭(FAC)，微球活性炭。 • 2）按使用场合分：气相炭、液相炭等。 • 3）按用途分：溶剂回收炭、气体净化炭、脱色炭、药用 炭、催化剂炭、变压吸附炭、黄金炭、脱硫炭、血液灌流 炭、水处理炭等。 • 4）按制造方法分：物理法炭、化学法炭（包括氯化锌炭、 磷酸炭等）。 • 5）按原料分：木质炭、煤质炭、生物质炭、树脂炭、沥 青炭等。 • 6）按孔径分：微孔炭、中孔炭等。
• 在自然界中，以游离状态存在的碳有三种同素异 构休，即金刚石(等轴晶系结晶) 、石墨(六方晶系 结晶) 和无定形碳(煤、焦炭、木炭等均是无定形 碳)。
• 炭素制品通常指的是炭制品和石墨制品。它 们是由各种以碳元素为主的原料(如无烟煤、 焦炭等)经过一系列加工(主要是煅烧、焙烧 和石墨化等炭化过程)所形成的。 • 这些基础原料在高温炭化过程中发生缩聚、 脱氧等反应，使其结构中的非碳杂原子脱除， 以碳为主的结构逐渐稠环化，从而转变为分 子结构排列较整齐的炭制品及分子结构排列 整齐的人造石墨。 • 炭制品中除碳元素外，还含有微量的氢、氧、 氮等其他元素，而石墨制品几乎只有碳元素。
炭素制品的生产
由无烟煤等为原料制备炭素制品，一般包括几个步骤： • 煅烧：在隔绝空气或很少空气环境下高温处理，除去原 料中的水分(<0.3%)和挥发分(<0.3%)，提高原料的密度、机 械强度和导电性能。 • 配料：将煅烧后的大块原料破碎并筛分成几个粒级，以 便各粒级按一定比例配料，目的是为了提高成品的质量和成 品率。 • 混捏：使配好的多组分骨料、粉料和黏结剂混合均匀， 形成宏观上均一的结构，同时使原料压实，提高其密度，并 具有塑性，便于成型。 • 成型：将混捏好的糊料，压制成所需形状和尺寸，并具 有较高密度的半成品，以篮球进一步的热加工。 • 焙烧：使毛坯中的黏结剂炭化为黏结焦。
洁净煤技术(第二版) 煤制其他碳素材料
第五节 炭黑
1 炭黑的分类 2 生产炭黑的原料 3 炭黑的生产工艺
一、炭化原理
按炭黑生产方法可分为接触法炭黑、炉法炭黑、热 解法炭黑。
按炭黑用途又可分为橡胶炭黑、色素炭黑、导电炭 炭黑。
二、生产炭黑的原料
可用作生产炭黑的原料很多，主要有油类-煤焦油和 石油系原料油；天然气和煤层气；焦炉煤气和炼厂气； 乙炔气等。
煤制其他碳素材料
第十三章 煤制其他碳素材料
1 碳素材料的分类和特性 2 炭和石墨电极 3 碳素糊类制品 4 炭质耐火材料 5 炭黑 6 碳纤维
第一节 碳素材料的分类和特性
① 耐热性强。 ② 耐久性好，耐腐蚀性强，性质极其稳定。 ③ 是电和热的良导体，导电和导热性能类似金属。 ④ 热膨胀率小，抵抗热冲击能力强。 ⑤ 真密度小。 ⑥ 润滑性好，质地坚硬。 ⑦ 抗放射性强，由于中子吸收较少，减速能很大。 ⑧ 无毒性和腐蚀性。
目前生产碳纤维的原料有三种，即人造丝、聚丙烯 腈和沥青。
Thank you
第二节 炭和石墨电极
1 炭电极 2 石墨电极
一、炭电极
炭电极是一种焙烧后的炭制品，以无烟煤、冶金焦 及煤沥青为原料，在焙烧后经机械加工即可作导电材料 使用，无需石墨化处理。它生产本钱低，仅为石墨电极 的一半。
二、石墨电极
石墨电极以其应用于电弧炉的功率密度划分为三个品 级，即石墨电极、高功率石墨电极、超高功率石墨电极。
第三节 碳素糊类制品
1 电极糊 2 底部糊 3 粗缝糊和细缝糊
一、电极糊
1.制备电极糊的原料 2.电极糊的制备和使用
二、底部糊
三、粗缝糊和细缝糊
第四节 炭质耐火材料
1 铝电解槽用炭块 2 高炉炭块 3 电炉炭块
煤化学产品工艺学
0概述煤加工化学产品的生产工艺，是以煤为原料，经化学加工转换为气休、液休和固休产物，并将气休和液体产物进一步加工成一系列化学产品的过程。
根据煤加工方法的不同，所得化学产品的种类也不同。
目前煤加工方法主要有高温干馏、气化和液化。
煤高温干馏得到的主要产产品如下所示：这些产品已在化工、医药、染料、农药和炭素等行业得到广泛应用。
特别是吡啶喹啉类化合物和很多稠环化合物的生产，是石油化工无法替代的。
煤经气化得到的粗煤气，在经过净化和加工后，得到的化学产品主要有氨、甲醇、液体燃料、醋酸以及醋酸甲酯。
煤直接液化得到的化学产品主要是液体燃料和化工产品。
可见，以石油为原料生产的一次产物均可以用普通技术由煤来制取。
以煤为原料制取的合成气作为化工原料制备含氧化合物的C1化学路线很有竞争力。
煤转化利用技术，将煤转化为沽净的二次能源和化工原料，即充分利用了资源，又为保护环境提供了根本性措施。
所以煤干馏、气化和液化技术的应用和发展，在国民经济中具有重要的现实意义和战略意义。
1 煤高温干馏化学产品1.1 化学产品的生成煤料在焦炉炭化室内进行干馏时，在高温作用下，煤质发生了一系列的物理化学变化。
装入煤在200℃以下蒸出表面水分，同时析出吸附在煤中的二氧化碳、甲烷等气体；随温度升高至250~300℃，煤的大分子端部含氧化合物开始分解，生成二氧化碳、水和酚类(主要是高级酚)；至约500℃时，煤的大分子芳香族稠环化合物侧链断裂和分解，生成脂肪烃，同时释放出氢。
在600℃前从胶质层析出的和部分从半焦中析出的蒸气和气体称为初次分解产物，主要含有甲烷、二氧化碳、一氧化碳、化合水及初焦油，而氢含量很低。
初焦油主要具有大致如下的族组成(%)：链烷烃(脂肪烃) 烯烃芳烃酸性物质盐基类树脂状物质8.0 2.8 53.9 12.1 1.8 14.4初焦油中芳烃主要有甲苯、二甲苯、甲基萘、甲基联苯、菲、蕙及其甲基同系物；酸性化合物多为甲酚和二甲酚，还有少量的三甲酚和甲基吲哚；链烷烃和烯烃皆为C5至C32的化合物；盐基类主要是二甲基吡啶、甲苯胺、甲基喹啉等。
《煤化工工艺学》教学大纲
《煤化工工艺学》教学大纲中文名称：煤化工工艺学英文名称：Chemical Technology of coal授课专业：应用化工技术，煤炭深加工，化工设备专业学时：56一、课程的性质和目的：煤化工工艺学是煤化工专业学生的专业课，是为了适应现代化工行业的发展需要，培养具有化工设计基本思想和产品开发能力的专门人才，为毕业生尽快适应就业后工作要求、今后进一步的学习而设立的。
可供从事煤化工利用专业设计、生产、科研的技术人员及有关专业师生参考。
通过对煤低温干馏、炼焦、炼焦化学产品回收和精制、煤的气化、煤的间接液化、煤的直接液化、煤的碳素制品和煤化工生产的污染和防治等的生产原理、生产方法、工艺计算、操作条件及主要设备等的介绍，使学生具备煤化工工艺学的坚实基础，对煤化学工业的原料选择、工艺路线的选择、典型单元操作及化工工艺的实现等有深刻的理解，具备对工艺过程进行分析、改进、开发新产品等能力，以掌握煤化工工艺的开发思想和思路为重点，增强其独立思考的能力、分析问题、解决问题的能力，为学生就业和进一步的发展奠定良好基础。
二、课程的教学内容、各章内容及相应学时数本课程由下列7章组成：1章绪论2学时2章煤的低温干馏8学时3章炼焦12学时4章炼焦化学产品的回收与精制10学时5章煤的气化10学时6章煤间接液化8学时7章煤直接液化6学时根据本课程的特点，组成为下列内容：1绪论§1．1 煤炭资源§1．2 煤化工发展简史§1．3 煤化工的范畴§1．4 本书简介了解煤化工工业发展历史、煤化工工业在国民经济中的地位，煤化工发展趋势。
掌握化学加工工业的基本概况、特点，掌握石油、煤、天然气等能源概况。
重点：煤化工的范畴。
2煤的低温干馏§2．1 概述§2．2 低温干馏产品§2．3 干馏产品的影响因素§2．4 低温干馏主要炉型§2．5 立式炉生产城市煤气§2．6 固体热载体干馏工艺理解煤的热解基本规律和特点。
炭素厂生产工艺
炭素厂生产工艺炭素厂生产工艺是指炭素制品生产过程中所采用的工艺步骤和流程。
炭素制品是一类应用广泛的材料，具有优异的物理和化学性能，广泛应用于钢铁、铝电解、化工、电力等行业。
炭素制品的生产工艺主要包括原料处理、混合、压制、热处理和表面处理等环节。
首先是原料处理。
炭素制品的原料主要是石油焦、煤焦以及天然石墨等。
这些原料需要经过破碎、粉碎、筛分等工艺进行处理，将其制成适合生产炭素制品的原料。
接下来是混合。
将经过处理的原料按一定的比例混合，以确保炭素制品的性能和质量。
混合一般采用干法或湿法，通过搅拌、搅拌机、混合机等设备进行。
同时，还需要根据所需产品的要求，加入一定量的添加剂，如增碳剂、硫固化剂等，以调整炭素制品的组成和性能。
然后是压制。
混合好的原料通过模具进行压制，使其成型。
压制一般分为冷压和热压两种方式。
冷压一般适用于对工件形状、尺寸要求不高的产品，热压则适用于对工件形状、尺寸要求较高的产品。
压制过程中，需要控制好压制力度和时间，以确保工件的密度和均匀度。
接下来是热处理。
热处理是炭素制品生产的关键环节，能够提高产品的物理和化学性能。
热处理一般分为炭化、石墨化和高温处理等步骤。
炭化是指将含碳原料在高温下进行加热处理，使其转化为炭素。
石墨化是指将炭化后的原料在高温下进行再加热处理，使其结构进一步改变，形成石墨结构。
高温处理是指将石墨化后的原料在更高温度下进行处理，以提高产品的密度和耐火性能。
最后是表面处理。
炭素制品在使用过程中，为了提高其表面的光洁度和耐腐蚀性能，需要进行表面处理。
表面处理包括抛光、涂蜡、涂漆等步骤，使产品在外观上更加美观，同时提高其使用寿命和品质。
总结来说，炭素厂生产工艺包括原料处理、混合、压制、热处理和表面处理等环节。
通过合理控制每个环节的工艺参数和工艺流程，可以确保炭素制品的质量和性能。
同时，炭素制品在生产过程中还需要进行严格的质量检验，以确保产品符合相关标准和要求。
煤化工工艺学第8、9章
煤 化 工 工 艺 学
2、有关环保法规
《中华人民共和国环境保护法》 《建设项目环境保护管理办法》 《关于防治水污染技术政策的规定》 《环境空气质量标准》 《大气污染物综合排放标准》 《锅炉大气污染物排放标准》
9.2 煤化工生产中的主要污染物
9.2.1
煤 化 工 工 艺 学
焦化工业的主要污染物
1、大气污染物
煤 化 工 工 艺 学
2、石墨化的三个阶段 （1）第一阶段1000~1500℃ （2）第二阶段1500~2100℃ （3）第三阶段2100℃以上 3、石墨化过程的影响因素 （1）原始物料的结构
（2）温度 （3）压力 （4）催化剂
煤 化 工 工 艺 学
2200℃ 加压有利 熔解-再析出 Fe、Co、Ni 形成-分解 B、Ti、Cr、V 4、石墨化程度的测定 （1）测定碳质材料石墨化后的真比重 2.266 （2）测定材料的比电阻 （3）利用x射线测定晶恪参数
煤 化 工 工 艺 学
煤 化 工 工 艺 学
（2）分子大小和极性的不同
煤 化 工 工 艺 学
2、碳分子筛的特点 （1）与活性炭的区别
孔径分布和孔隙率 （2）与沸石分子筛 的区别
8.4.2
碳分子筛的制备
8.4.2.1 碳分子筛的主要制备工序 原料煤粉碎、加粘结剂捏合、成型和炭化等
煤 原料煤 化 工 工 艺 学
3、碳素产品的性能
煤 化 工 工 艺 学
8.5.3
碳素纤维的应用
1、碳素纤维增强复合材料的种类
煤 化 工 工 艺 学
煤 化 工 工 艺 学
2、影响因素 碳纤维含量 碳纤维本身力学性能 碳纤维排列 碳纤维与基体相容性 3、碳纤维增强复合材料的用途 （1）航空和宇航 （2）汽车 （3）其他
炭素材料分类
炭素材料分类
炭素材料可以分为以下几类：
1、石墨制品：以天然鳞片石墨为主要原料，用鳞片石墨经化学提纯加工制成的高纯石墨，称为高纯石墨或超纯石墨。
它是一种良好的非金属材料，主要用于制备石墨电极、石墨化工机械、机械密封材料、石墨高炉等。
2、炭块：以煤沥青为主要原料，在高温下加热成型后冷却制成的块状固体材料。
主要用于炼铁高炉的炉衬、炉喉、炉缸等部位。
3、炭电极：以石油焦、沥青焦为主要原料，并添加沥青、酚醛树脂等粘结剂经过成型、焙烧、石墨化等工序制成的电极产品。
主要应用于直流电弧炉或矿热电炉炼铁，同时也可作为铝、锌、铜等有色金属电解槽的阴极材料。
4、炭糊类：以石油焦、沥青焦为主要原料，并添加粘结剂混合后成浆，经过加热、固化而成的糊状固体材料。
主要用于制备各种类型的导电糊和石墨化糊。
5、特种石墨制品：采用优质高纯度石墨，经过精密加工制成的具有特殊性能的石墨制品。
主要用于制造高纯度石墨坩埚、石墨管材、石墨热交换器等。
此外，炭素材料还可以按照生产工艺分为炭砖类、炭块类、炭糊类和石墨制品类等；按照用途可以分为炼钢用炭素材料、炼铁用炭素材料、有色金属用炭素材料和电化学用炭素材料等。
煤化工工艺学 教学设计
分析
知识目标
电极炭的质量要求以及电极炭生产的工艺流程
能力目标
培养学生自主探索、自主学习的能力。
教学
内容分析
主要内容
1.概述
2.电极炭
3.活性炭
重点
电极炭
难点
电极炭工艺流程
教学过程
过程
教学设计
设计思路分析、说明
步骤1
回顾所学内容：煤的综合利用方法
回顾，巩固前面所学知识点，引入煤的其他利极炭
原材料及质量要求以及石墨化工程
步骤3
电极炭过程的讲解
通过工艺流程图具体讲解。
步骤4
活性炭
活性炭的结构以及制造方法
教学评价
教学反思
教学设计
授课专业、班级
化学工程
课程名称
煤化工工艺学
章节/课题
§8煤制碳素制品
教材分析
煤制炭素制品是《煤化工工艺学》（郭树才主编）必修第八章内容。全章在整个煤化工工艺学课程中的地位：本章主要介绍了碳素制品的性质、种类。
整体设
计思路
学生情况分析
大多数学生学习态度较端正，学习积极性较高，有部分学生不愿意自己探究知识，还要教师在今后的学习中进行渗透。
炭素制品工艺技术
炭素制品工艺技术炭素制品是一种具有广泛应用的高性能材料，其制备技术的发展对于推动现代工业的发展起到了重要的推动作用。
炭素制品工艺技术主要包括炭化、焙烧、石墨化和石墨化等步骤，下面将分别介绍这些步骤的工艺特点以及应用。
首先是炭化过程。
炭化是将有机原料经过高温处理，使其脱去除碳以外的主要成分，形成具有高碳含量的炭素材料。
这种工艺技术主要适用于炭黑、焦炭和石墨的制备。
炭化过程中需要控制温度、时间和气氛等因素，以确保所制备的炭素材料具有所需的特性。
接下来是焙烧过程。
焙烧是将炭化后的材料在高温下进行热处理，以使其结构更加稳定。
焙烧过程主要通过提高温度和延长时间来实现。
焙烧的目的是提高材料的热稳定性和机械强度，同时减小材料的气孔，从而提高材料的密度和密封性。
石墨化是将经过焙烧的材料进行化学处理，从而使其获得更高的结晶度和石墨化程度。
石墨化过程主要通过在高温下进行氧化处理，使材料中的杂质得到去除，从而提高石墨材料的性能。
石墨化技术的主要应用是生产高纯度的天然石墨和人工石墨。
最后是石墨化过程。
石墨化是将经过焙烧和石墨化处理的材料进行加工，以使其形成具有特定形状和尺寸的产品。
石墨化工艺主要包括压制、加热和再压缩等步骤。
通过这些加工步骤可以制备出石墨片、石墨乳液、石墨纤维和石墨复合材料等多种炭素制品。
炭素制品工艺技术的发展在很大程度上推动了现代材料科学的发展。
炭素制品具有很多优良的性能，如高强度、高导热性、高导电性、低摩擦系数和耐高温等特性，因此广泛应用于航空航天、电子、化工、能源和新能源等领域。
同时，炭素制品还具有很高的环保性能，不产生污染物和有害气体，符合可持续发展的要求。
总之，炭素制品工艺技术的发展为现代工业的发展提供了重要的支撑。
通过炭化、焙烧、石墨化和石墨化等工艺步骤，可以制备出具有高强度、高导热性、高导电性和耐高温等性能的炭素制品。
这些炭素制品在航空航天、电子、化工、能源和新能源等领域具有广泛应用前景。
炭素工艺学【精选文档】
炭素材料的制备原料1、石油焦2、沥青焦3、冶金焦4、无烟煤5、煤沥青6、其他辅助原料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。
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。
延迟焦化是将原料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。
原料一般是深度脱盐后的原油经减压蒸馏所得的渣油。
有时在减压渣油中配有一定比例的热裂化渣油或页岩油.（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（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.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.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。
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互融并成广域的中间相。中间相经过重排并在热解逸
出气流作用下变形,逐步成为具有不同光学性质的半焦。
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为了实现中间相转化的整个过程,要求炭化
条件十分缓和,使液相处于无干扰、无温度梯度
的条件下。如在恒温条件下热解,则热解温度应
较低,一般在400℃左右；如采用渐增升温热解
条件,则升温速度以5℃/分为宜。
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⑷ 机械性能
炭素材料的强度特性是温度越高强度越好,是高温
下的较好的机械零件的材料。炭纤维及其复合材料具
有很高的比强度和比模量,如炭纤维树脂复合材料的比
模量比钢和铝合金高五倍；比强度比钢和铝合金高三
倍。所以它们成为人造卫星、火箭、飞机的结构材料。
良好的耐磨性和自润滑性使它成了电刷、高温轴
大的比热和体积密度,所以具有很好的抗热震性,能在
高温下经受温度的剧烈变化而不遭破坏。例如石墨的
抗热震系数为2399，而陶瓷只有20.11。
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炭素材料的优异的热性质使它在火箭的喷嘴、燃
烧室以及鼻锥上发挥独特的作用。
⑵ 良好的导热和导电性
石墨的导热性是各种非金属中最好的, 炭素材料的主要特性：
⑴ 耐热性和抗热震性
在非氧化介质中，炭是耐热性最好的材料,其升华
温度为3350℃,12 MPa时3700℃熔化。与金属相反,机
械强度随温度升高而增大,大于2800℃时才失去强度,
这是其它材料难以比拟的。
炭和石墨制品由于膨胀系数低,导热系数高,又有较
的分子发生分解和聚合。在400-430℃维持1-30小时
后，当聚合的稠环芳烃分子量达到1000-1500,形成环
数为十几到二十多个稠环芳烃时,平面状的大分子凭借
分子热运动相互接近,受范德华力和分子间偶极矩的吸
引相互平行叠合,在表面张力作用下形成各向异性的中
间相小球。随温度提高,时间延长,小球不断长大、相
承、机械密封的重要材料。
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⑸ 核物理性能 碳原子核散射中子的截面为俘获中子截面的
1270倍,石墨的减速比为201,仅次于重水,但成本比 重水低得多,所以高纯石墨是原子反应堆的减速材 料。 ⑹ 吸附性能 炭素材料在宏观上是由碳骨架和孔隙两部分构 成的,为多孔性物质。经过适当处理,提高吸附能力, 是耐热性好、化学稳定性好的炭质吸附材料。
第8章 煤的炭素制品
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煤的炭素制品
炭素材料作为结构材料和功能材料广泛用于冶金、机
电、化工等工业。近几十年来出现的新型炭素材料因其优
异的特性而广泛用于原子能、宇航、航空等领域。
炭素材料是指从无定形炭到石墨结晶的一系列过渡态
炭。主要炭素制品有：冶金用的电极和耐高温材料；电热
和电化学用的电极；机电用的电刷；化工和机械工业用的
不透性石墨和耐磨材料；原子能和宇航用的高纯石墨材料；
用作高温结构材料和烧蚀材料的炭纤维及其复合材料以及
用于化工和环保的各种炭质吸附剂等。
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8.1 炭素材料的结构与性能
石墨是由六角形碳网平面以一定规律叠合而成的三 维有序结构。层面内碳原子的键长为0.14211 nm，层 面间为范德华键，层间距为0.33538 nm。石墨晶体大 部分呈六方体，少部分呈菱面体。石墨的最大特点是 各向异性。实际应用的炭素材料,绝大部分是乱层石墨 结构和石墨的微晶结构。
③ 成型 为了制得不同形状、尺寸、密度和物理机械 性能的制品,必须将混合料进行成型。成型方法有模压、 挤压、振动成型、等静压成型等。
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④ 焙烧 焙烧是将生坯在隔绝空气和用焦粉和黄砂的 保护下,加热到1300℃左右的热处理过程。其目的是 粘结剂炭化,使粘结剂和骨料更好的牢固结合,使制品 获得新的物理和机械性能。
间,比不锈钢、铅、硅铁好。
石墨的导电性介于金属与半导体之间。层面方向的电
阻率为5×10-5Ωcm。
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⑶ 良好的化学稳定性
炭素材料在非氧化介质中具有极好的化学
稳定性。几乎能抵抗沸点以下的各种酸和盐溶
液的腐蚀。石墨是罕有的能在任何温度下耐氢
氟酸和磷酸的几种材料之一。
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剂。骨料主要是石油焦、沥青焦、炭黑、天然石墨、
无烟煤等。粘结剂主要有煤焦油、煤沥青及合成树脂
等。
大部分骨料需预先经过煅烧,以排除水分、挥发分、
提高原料密度、强度、导电性和抗氧化性。
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② 配料和捏和 根据不同产品的要求确定各种骨料的 种类、粒度、数量,并选择合适的粘结剂。生产核石墨、 火箭喷咀、超高功率电极必须用灰分低、强度高、易 石墨化的针状焦、石油焦、沥青焦。对纯度要求不高 的产品,可以选用冶金焦、无烟煤为骨料。捏和的目的 是把不同组分、不同粒度的原料捏和成宏观上均一的 可塑性混合物。
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要获得石墨结晶,有机物必须经过液相炭化过程,
使碳原子排列呈现三维有序化。这一过程中，在300-
500℃会出现类似液晶的中间相状态,这种中间相是生
成尽可能规整化石墨晶格的基础，也是炭素材料可石
墨化的决定性因素。
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沥青、煤焦油等液相炭化时,大于350℃，各组分
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8.2 生产原理和工艺过程
以有机物为原料制成各种炭素材料必须经过炭化
过程。高温加热时,有机物的氢、氧、氮等元素被分
解,碳原子不断环化、芳构化。随温度升高,碳进一步
缩聚成稠环芳烃和碳网平面并相互叠合。最终经过
石墨化过程生成石墨结晶。整个变化过程如图6-4-
05所示。
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石墨化是炭素材料经过2000℃以上高温处理的过程, 使炭的乱层结构逐渐转变成三维有序的石墨结构。
(1) 炭和石墨制品的工艺过程 炭和石墨制品的工艺过程如图6-4-06所示,主要包括
以下工序。
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① 原料及原料的煅烧 基本原料包括骨(架)料和粘结
⑤ 石墨化 焙烧后的制品中,碳原子主要为两维有序 排列,属于乱层结构,只有通过2000-3000℃高温处理, 才能成为三维有序的石墨晶体。