第二讲 石油焦煅烧工艺及设备

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3）原料的抗抗氧化性变化 ➢ 随着煅烧温度的提高，碳质原料所含杂质逐渐排除，降低了碳质原料的化学活性。同时，
在煅烧过程中碳质原料热解逸出的碳氢化合物在原料颗粒表面和孔壁沉积一层致密有光泽 的热解炭膜，其化学性能稳定，从而提高了煅后料的抗氧化性能。 4）原料的体积（密度）变化 ➢ 所有碳质原料煅烧后体积都有所收缩，但收缩程度不一样，原料挥发分含量大并在煅烧过 程中逸出量多，则其体积收缩大。例如，成焦温度比较低的石油焦在煅烧过程中体积收缩 比较大，达到20%以上，而成焦温度接近煅烧温度的沥青焦，煅烧后体积收缩很小。 ➢ 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。
2.2.1 原料煅烧的目的及指标控制
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原料煅烧目的： ➢ （1）排除原料中的水分和挥发份
炭素原料通常都含有一定数量的挥发份，原料经过煅烧可排除其中的挥发 份，从而提高原料的固定碳含量。炭素原料一般都含有3～10％的水份，通过煅 烧排除原料中的水份，有利于破碎、筛分及磨粉等作业的进行，提高碳素原料 对粘结剂的吸附性能，有利于产品质量的提高。
2.2.2 煅烧工艺的主体参数控制
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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收 缩，会导致制品变形或产生裂纹，而且制品的密度和机械强度都比较低。（为了 避免碳质原料颗粒在焙烧热处理时产生再收缩，一般煅烧温度应高于焙烧温度。）
石油焦挥发分和电阻率与煅烧温度的关系
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挥发分
电阻率
2）原料的真密度变化
➢ 各种碳质原料煅烧后的真密度都有较大程度的提高， 特别是各种石油焦的真密度，从煅烧前的1.42～ 1.61g/cm3，提高到2.00～2.12g/cm3，提高了约40%。 如图所示，煅烧过程中煅烧料的真密度随煅烧煅温度 的变化呈很好的直线关系。这表明测定煅烧料的真密 度可以直接反映碳质原料的煅烧程度以及所处的煅烧 温度。煅烧料真密度的提高，主要是由于碳质原料在 高温下不断逸出挥发份并同时发生分解缩聚反应，导 致结构重排和体积收缩的结果。碳质原料煅烧过程中 真密度的增大与其挥发份的逸出密切相关。由于真密 度可以表示煅烧料的结构致密化程度和微晶规整化程 度，因此煅后料的真密度可以用来评价煅后料质量的 优劣以及煅烧工艺的好坏。一般来说，在同样温度下 煅烧后物料的真密度越高，则其赵容易石墨化。
烧。煅烧是炭素生产的第一道热处理工序，煅烧使各种碳质原料的结构和物理 化学性质发生一系列变化。 无烟煤和石油焦都含有一定数量的挥发份，需要进行煅烧。沥青焦和冶金焦的 成焦温度比较高（1000℃以上），相当于炭素厂内煅烧炉的温度，可以不再煅 烧，只需烘干水分即可。但如果沥青焦与石油焦在煅烧前混合使用，则应与石 油焦一起送入煅烧炉煅烧。天然石墨和炭墨则不需要进行煅烧。
如果煅烧温度过高，原料体积密度降低，制品机械强度下降，而且砌筑煅烧 炉的耐火材料也不允许煅烧温度提得过高。
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℃。
2.2.3 煅烧过程原料的物化性质变化
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2.1 原料预碎
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碳质原料块度过大，不仅在煅烧工序保证不了煅后料质量的均一性，而且受到 煅烧设备的限制，使加料和排料造成困难，还会影响中碎设备的效率。因此碳 质原料在煅烧前要预先破碎到50～70mm左右的中等块度，以确保大小块料均能 得到均匀的深度煅烧。
注意：原料破碎也不能过细，否则会造成粉料过多和增加煅烧烧损量。 碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（1200～1500℃）热处理的过程称为煅
➢ （2）提高原料的密度和机械强度 炭素材料经过煅烧，由于挥发份的排除，体积收缩，密度增大，强度提高，
同时获得较好的热稳定性，从而减少制品在煅烧时产生二次收缩。原料煅烧越 充分，对产品质量就越有利。
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（3）改善原料的导电性能。 炭素原料经过煅烧后排除了挥发份，同时分子结构也发生变化，电阻率降低
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。
第二讲 石油焦煅烧工艺及设备
辽宁省机械研究院
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石油焦煅烧工艺及设备
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2.1 原料预碎
2.2 煅烧工艺
本 章
（包括：原料煅烧的目的及指标控制 、煅烧工艺的主
主
体参数 、 煅烧过程原料的物化性质变化 ）
要
内 容
2.3 煅烧设备分类
2.4 罐式煅烧炉煅烧方法
2.5 回转窑煅烧方法
2.6 电热煅烧炉煅烧方法
从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，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。