CN102887503B - 一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征是：炭素制品包括预焙阳极、石墨化电极、炭电极、砌筑炭块、电极糊、半石墨质炭糊、冷捣糊、普通炭糊、阴极糊，生产工艺按下列步骤：原料选择、采用压球工艺生产压球焦技术、配料、混捏；成型、焙烧、浸渍、石墨化按常规炭素制品生产方法。采用颗粒大于10mm的高密度压球焦加入量大于20％，使预焙阳极煤沥青加入量降至11％；石墨化电极煤沥青加入量降至17％；不定形炭素糊料煤沥青加入量降至20％，焙烧后炭素定型制品的体积密度大于1.62g/cm3，炭素糊料经捣打、1000℃焙烧后体积密度大于1.50g/cm3。本发明是一种可降低煤沥青含量，节能减排，高效生产炭素制品的方法。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，炭素材料及其制品的生产工艺，特别涉及一种预焙阳极、石墨化电极、炭电极、炭块、炭糊等炭素制品，降低煤沥青含量、节能、减排的生产工艺。
背景技术
采用石油焦、沥青焦为原料，煤沥青为结合剂，经过破粉碎、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化工艺，实现炭素制品生产过程。评价炭素制品质量主要从二个方面：1、炭素制品本身特性：炭素制品纯度、晶体网格结构、颗粒和气孔分布、煤沥青结焦状态；2、炭素制品使用特性：炭素制品抗侵蚀、抗氧化、抗热震、抗机械强度、导电性。把这些特性反馈到炭素制品的性能指标上就是体积密度和电阻率。其中，炭素制品配料工艺的煤沥青加入量直接影响体积密度，间接影响电阻率。生产炭素制品加入的结合剂煤沥青，经1050℃焙烧后，结焦50％，其余50％作为煤沥青烟气排出。也就是说生产炭素制品过程中每增加1％结合剂煤沥青用量，就要为炭素制品留下0.5％气孔、减少约0.8％体积密度，从而增加了空气接触、氧化炭素制品机会，降低炭素制品导电面积，增加炭素制品电阻率。煤沥青加入量还与炭素制品配料过程中粉料加入量有关，配料原料中粉料加入量越多，煤沥青加入量提高比例越大，这就是比表面积等量原则。配料中原料粉料加入量越多，炭素制品体积密度越大，耐压强度和电阻率同时增大，导电性降低，抗氧化性变差。由于焦炭原料海绵、蜂窝状结构和0.80～1.30 g/cm3体积密度，用传统工艺大颗粒配料、低煤沥青加入量生产的炭素焙烧品体积密度只能达到1.50～1.55 g/cm3，而采用大量细粉和煤沥青加入量生产的炭素焙烧品体积密度可达1.60g/cm3，但是导电性不好，抗氧化能力、抗热震稳定性、抗侵蚀性变差，严重影响炭素制品使用寿命，同时也增加炭素制品使用过程中的炭排放和能量消耗，由此困扰了炭素工业的发展。
发明内容
本发明克服了上述存在缺陷，目的是通过在炭素制品生产的原料选择与配料方法工艺步骤之间，增加采用压球工艺生产压球焦技术，该技术选择炭素制品生产用原料，在实施配料工艺中进一步增大颗粒尺寸，提高大颗粒原料加入数量，减少粉料和煤沥青加入量，经过混合，采用压球机压制成大颗粒的球形或三维尺寸不相等椭圆球形坯体，并对压制炭素球形坯体进行热处理。热处理后的压球焦作为炭素制品最重要原料回配到炭素制品配料工艺中。通过开发、创新炭素制品配料、混合新工艺，达到改进炭素制品颗粒结构状态，使预焙阳极煤沥青加入量降至11％；石墨化电极煤沥青加入量降至17％；不定形炭素糊料煤沥青加入量降至20％，生产炭素焙烧品体积密度大于1.62g／cm3；炭素糊料经捣打、1000℃焙烧后体积密度大于1.50 g／cm3，提供一种降低煤沥青含量，节能减排生产炭素制品的方法。
本发明一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法内容简述：
本发明一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：炭素制品包括：预焙阳极、或石墨化电极、或炭电极、或砌筑炭块、或电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、阴极糊；
降低煤沥青含量生产炭素制品的方法的生产工艺按下列步骤：
1、生产炭素制品原料选择
采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物以及用上述原料生产的炭素制品为原料。
2、采用压球工艺生产压球焦
A、压球焦原料选择
采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物为原料；
B、压球焦颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
颗粒级配：有2种方法
筛下料自然粒度法：取方形或圆形筛孔，筛孔尺寸18～8mm，破碎、筛分后筛下自然粒度原料即为合格颗粒级配料，适合炭素生产厂场地改造紧张企业；
粒度级配法：原料最大粒度18～8mm，其中大于5mm的颗粒料大于20％，小于0.1 mm的粉料量小于25％；
结合剂选择：选择煤沥青为结合剂；
结合剂加入量控制：
颗粒级配原料中结合剂加入量控制在5～12％之间。采用炭素制品混合废料和成型废料为原料或采用含有挥发分的石油焦、沥青焦为原料计算结合剂加入量时，计算原料中已含有结合剂量，其中，挥发分含量等同于该原料结合剂加入量进行计算；
C、压球焦混合
采用热态混料，根据不同温度下结合剂粘度变化，将配料后的原料加热到100～200℃，与结合剂一起混合5～40min；
D、压球焦工艺
混合后原料在保持100～200℃温度条件下送入压球机压球，压球机正常工作线压比大于0.8 t/mm；
压球焦是球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，最长方向球体尺寸小于40 mm；
压球辊皮线速度根据煤沥青的软化点温度、挥发温度、气化温度、燃点温度变化控制在0.8～10m/min，压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在整球三维最小尺寸的4／5～1／2之间，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球后压球焦坯体体积密度大于1.64 g／cm3；
E、压球焦热处理技术
根据生产成本和炭素制品使用要求，采用3种热处理方法：
①、压球焦连续热处理法：压球焦坯体通过不密闭加热设备上端或一端进料、下端或另一端出料，压球焦坯体在加热设备加热过程是连续进行的，属连续式加热处理工艺；适用于每年1万吨以上炭素制品产量生产线进行热处理压球焦，其特点：热处理后比热处理前压球焦质量要增加；
②、压球焦密闭热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行热处理，热处理结束后一次性排出全部压球焦坯体，再进行下一循环压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，压球焦坯体在封闭容器内热处理过程中，结合剂煤沥青产生的挥发分气体通过自身气压可以排出到容器外，但空气不能进入压球焦加热容器内。适用于预焙阳极、石墨电极、炭块、炭糊等炭素制品的压球焦坯体热处理，其特点：热处理后比热处理前压球焦质量要减少；
③、压球焦负压热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行真空热处理，热处理结束后，去掉真空气压，排出全部压球焦坯体，再进行下一循环真空压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺。在密封的容器中、在绝对真空压力小于50 Kpa真空负压条件下加热，可加快压球焦结合剂煤沥青中易挥发、低熔点成分快速排出，适合炭素制品提高体积密度、石墨化需要，其特点：缩短热处理所用时间，热处理后比热处理前压球焦质量要减少；
热处理温度：130～400℃；
热处理时间：1～48小时，温度低时，压球焦热处理时间长，温度高时，压球焦热处理时间短。
3、生产炭素制品颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
颗粒级配：
根据炭素制品的品种选择对应材质的炭素原料和压球焦，其中压球焦加入量大于20％，小于0.1mm粉料加入量小于30％；
结合剂选择、结合剂加入量控制：
选择煤沥青为结合剂；
结合剂加入量：
模压成型或等静压成型结合剂加入量小于10％；
振动成型结合剂加入量小于12％；
挤压成型结合剂加入量小于20％；
不定形炭素制品电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊结合剂加入量小于22％。
4、生产炭素制品混合混捏工艺
将颗粒级配后的原料加热到110～200℃，再加入煤沥青结合剂混捏5～60min后，不定形电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊炭素制品经热捣固，在温度1000℃时，经过焙烧后体积密度大于1.50 g／cm3；定型炭素制品在温度110～200℃条件下按炭素制品常规方法进行成型。
5、生产炭素制品成型、焙烧、浸渍、石墨化
成型、焙烧、浸渍、石墨化按常规炭素制品生产方法进行，焙烧后炭素定型制品的体积密度大于1.62 g／cm3。
本发明采用大于10mm颗粒的高密度压球焦加入量大于20％，同时降低10％以上煤沥青生产炭素制品的方法，利用国内炭素原料，在减少结合剂煤沥青加入量情况下，焙烧后炭素定型制品的体积密度大于1.62g／cm3，实现节能、减排、高效的炭素工业发展目标。
具体实施方式
本发明一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法是这样实现的，下面按不同制品做具体说明。
本发明所述的炭素制品包括：预焙阳极、或石墨化电极、或炭电极、或砌筑炭块、或电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、阳极糊、或阴极糊。
降低煤沥青含量生产炭素制品的方法的生产工艺按下列步骤：
1、生产炭素制品原料选择
采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物以及用上述原料生产的炭素制品为原料；
2、采用压球工艺生产压球焦
A、压球焦原料选择
采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物为原料；
B、压球焦颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
颗粒级配：有2种方法
筛下料自然粒度法：取方形或圆形筛孔，筛孔尺寸18～8mm，破碎、筛分后筛下自然粒度原料即为合格颗粒级配料，适合炭素生产厂场地改造紧张企业；
粒度级配法：原料最大粒度18～8mm，其中大于5mm的颗粒料大于20％，小于0.1 mm的粉料量小于25％；
结合剂选择：选择煤沥青为结合剂；
结合剂加入量控制：
颗粒级配原料中结合剂加入量控制在5～12％之间。采用炭素制品混合废料和成型废料为原料或采用含有挥发分的石油焦、沥青焦为原料计算结合剂加入量时，计算原料中已含有结合剂量，其中，挥发分含量等同于该原料结合剂加入量进行计算；
C、压球焦混合
采用热态混料，根据不同温度下结合剂粘度变化，将配料后的原料加热到100～200℃，与结合剂一起混合5～40min；
D、压球焦工艺
混合后原料在保持100～200℃温度条件下送入压球机压球，压球机正常工作线压比大于0.8 t/mm；
压球焦是球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，最长方向球体尺寸小于40 mm；
压球辊皮线速度根据煤沥青的软化点温度、挥发温度、气化温度、燃点温度变化控制在0.8～10m/min，压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在整球三维最小尺寸的4／5～1／2之间，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球后压球焦坯体体积密度大于1.64 g／cm3；
E、压球焦热处理技术
根据生产成本和炭素制品使用要求，采用3种热处理方法：
①、压球焦连续热处理法：压球焦坯体通过不密闭加热设备上端或一端进料、下端或另一端出料，压球焦坯体在加热设备加热过程是连续进行的，属连续式加热处理工艺；适用于每年1万吨以上炭素制品产量生产线进行热处理压球焦，其特点：热处理后比热处理前压球焦质量要增加；
②、压球焦密闭热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行热处理，热处理结束后一次性排出全部压球焦坯体，再进行下一循环压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，压球焦坯体在封闭容器内热处理过程中，结合剂煤沥青产生的挥发分气体通过自身气压可以排出到容器外，但空气不能进入压球焦加热容器内。适用于预焙阳极、石墨电极、炭块、炭糊等炭素制品的压球焦坯体热处理，其特点：热处理后比热处理前压球焦质量要减少；
③、压球焦负压热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行真空热处理，热处理结束后，去掉真空气压，排出全部压球焦坯体，再进行下一循环真空压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺。在密封的容器中、在绝对真空压力小于50 Kpa真空负压条件下加热，可加快压球焦结合剂煤沥青中易挥发、低熔点成分快速排出，适合炭素制品提高体积密度、石墨化需要，其特点：缩短热处理所用时间，热处理后比热处理前压球焦质量要减少；
热处理温度：130～400℃；
热处理时间：1～48小时，温度低时，压球焦热处理时间长，温度高时，压球焦热处理时间短。
3、生产炭素制品颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
颗粒级配：
根据炭素制品的品种选择对应材质的炭素原料和压球焦，其中压球焦加入量大于20％，小于0.1mm粉料加入量小于30％；
结合剂选择、结合剂加入量控制：
选择煤沥青为结合剂；
结合剂加入量：
模压成型或等静压成型结合剂加入量小于10％；
振动成型结合剂加入量小于12％；
挤压成型结合剂加入量小于20％；
不定形炭素制品电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊结合剂加入量小于22％。
4、生产炭素制品混合混捏工艺
将颗粒级配后的原料加热到110～200℃，再加入煤沥青结合剂混捏5～60min后，不定形电极糊、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊炭素制品经热捣固，在温度1000℃时，经过焙烧后体积密度大于1.50 g／cm3；定型炭素制品在温度110～200℃条件下按炭素制品常规方法进行成型。
5、生产炭素制品成型、焙烧、浸渍、石墨化
成型、焙烧、浸渍、石墨化按常规炭素制品生产方法进行，焙烧后炭素定型制品的体积密度大于1.62 g／cm3。
实施例一
第一种预焙阳极的生产工艺是：
预焙阳极原料选择
采用预焙阳极生产用煅后石油焦、预焙阳极混合成型废料、预焙阳极残极、石墨化电极残极四种原料。
预焙阳极压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用预焙阳极生产用煅后石油焦、预焙阳极混合成型废料、预焙阳极残极、石墨化电极残极四种原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％
15～5 mm预焙阳极生产用煅后石油焦44～42％、5～0mm预焙阳极生产用煅后石油焦20％、小于0.08mm预焙阳极生产用煅后石油焦12％、10～0mm预焙阳极混合成型废料8％、10～0mm预焙阳极残极8％、小于0.08mm石墨化电极残极1％、软化点103℃改质煤沥青7～9％；
压球焦混合：将颗粒料和粉料加入到配置加热装置的混合机预热到175℃后，加入煤沥青连续混合10～20分钟，送入压球机供料槽进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于0.9 t/mm，控制压球机辊皮线速度1.5～6 m/min，物料经压球机成型为25×15×10mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据预焙阳极成型坯体要求调整压球焦外形尺寸。压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在7mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦坯体体积密度大于1.68 g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦一次性送入导热油夹套保温封闭容器中，容器最上部有一管道连接逆止阀，只许容器内部向外排气体，不许外面空气进入容器内部，夹套导热油控制温度大于240℃，压球焦在容器内被加热到大于180℃温度，180℃停留时间大于20小时后出料，热处理后的压球焦作为生产预焙阳极大颗粒原料使用。
预焙阳极颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
25×15×10mm 椭圆形压球焦加入量46～44％、5～0mm预焙阳极生产用煅后石油焦 14％、小于0.08mm预焙阳极生产用煅后石油焦20％、5～0mm预焙阳极残极7％、5～0mm预焙阳极混合成型废料5％、小于0.08mm石墨化电极残极1％；
选择软化点105℃改质煤沥青为结合剂，煤沥青加入量7～9％。
预焙阳极混合混捏
将颗粒级配后的原料加热到180℃，再加入结合剂煤沥青，恒温在混捏锅混捏30～50min。
混捏后原料按预焙阳极成型温度要求进行温度调整，按常规预焙阳极生产工艺进行振动成型、焙烧处理。
焙烧后生产出来的预焙阳极体积密度大于1.64g／cm3。
实施例二
第二种预焙阳极生产工艺是：
预焙阳极原料选择
采用预焙阳极生产用煅后石油焦、预焙阳极残极、预焙阳极混合成型废料三种原料。
预焙阳极压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用预焙阳极生产用煅后石油焦为原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％
10mm方形筛孔筛分，筛下自然粒度预焙阳极生产用煅后石油焦93～91％、软化点89℃中温煤沥青7～9％；
压球焦混合：将筛下自然粒度煅后石油焦加入到配置加热装置的混合机预热到150℃后，加入煤沥青连续混合10～20分钟，送入压球机供料槽进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于0.8t/mm，控制压球机辊皮线速度1～6 m/min，物料经压球机成型为40×28×20mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据预焙阳极成型坯体要求调整压球焦外形尺寸。压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在15mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦坯体体积密度大于1.66g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦送入导热油夹套保温、不密闭的容器中，容器上面不断加入压球后的筛上压球焦，下面不断排出热处理好的压球焦，形成连续进出压球焦热处理工艺，夹套保温导热油温度为300℃，压球焦在容器内被加热到大于250℃温度，250℃停留时间大于12小时后出料，热处理后的压球焦作为生产预焙阳极大颗粒原料使用。
预焙阳极颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％
40×28×20mm椭圆形压球焦加入量51～49％、5～0mm预焙阳极生产用煅后石油焦 9％、小于0.1mm预焙阳极生产用煅后石油焦19％、5～0mm预焙阳极残极5％；5～0mm预焙阳极混合成型废料10％；
选择软化点108℃改质煤沥青为结合剂，煤沥青加入量6～8％。
预焙阳极混合混捏
将颗粒级配后的原料加热到185℃，再加入结合剂煤沥青，恒温在混捏锅混捏30～50min。
混捏后原料按预焙阳极成型温度要求进行温度调整，按常规预焙阳极生产工艺进行振动成型、焙烧处理。
焙烧后生产出来的预焙阳极体积密度1.62g／cm3。
实施例三
石墨化电极的生产工艺是：
石墨化电极原料选择
采用石墨化电极生产用煅后石油焦；石墨化电极混合成型废料；石墨化电极石墨化废品、石墨化电极残极四种原料。
石墨化电极压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用石墨化电极生产用煅后石油焦、石墨化电极残极二种原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％
8～0 mm石墨化电极生产用煅后石油焦73～71％、小于0.08mm石墨化电极生产用煅后石油焦17％、小于0.08mm石墨化电极残极2％、软化点102℃改质煤沥青8～10％；
压球焦混合：将颗粒料和粉料加入到配置加热装置的混合机预热到180℃后，加入煤沥青连续混合10～30分钟，送入压球机供料槽，进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于1.0 t/mm，控制压球机辊皮线速度1～6 m/min，物料经压球机成型为20×13×10mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据石墨化电极成型坯体要求调整压球焦外形尺寸。压球后坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在7mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦坯体体积密度大于1.67 g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦一次性送入电加热保温容器中，控制容器内表温度为320℃，压球焦在容器内处于封闭状态，通过真空泵对容器内部抽真空，使压球焦在大于250℃，绝对真空压力小于20 Kpa真空气压环境停留4小时后出料，当真空压力不足，压球焦在容器内停留的热处理时间要延长，热处理后的压球焦作为生产石墨化电极大颗粒原料使用。
石墨化电极颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％
20×13×10mm 椭圆形压球焦加入量40～38％、3～0mm石墨化电极生产用煅后石油焦15％、5～0mm石墨化电极成型废坯料3％、小于0.08 mm石墨化电极生产用煅后石油焦27％；小于0.1 mm石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物2％；
选择软化点101℃改质煤沥青为结合剂，煤沥青加入量为13～15％。
石墨化电极混合
将颗粒级配后的原料加热到180℃，再加入结合剂煤沥青，在石墨化电极生产用混合机中恒温混捏40～50min。
石墨化电极混合后原料按石墨化电极挤压成型温度要求进行温度调整，按常规石墨化电极生产工艺进行挤压成型、焙烧、浸渍、石墨化处理。
石墨化电极焙烧后生产出来的石墨化电极焙烧品体积密度大于1.62 g／cm3。
实施例四
半石墨质炭糊的生产工艺是：
半石墨质炭糊原料选择
采用半石墨质炭糊生产用煅后石油焦；石墨化电极成型废坯料；石墨化电极焙烧废品、或石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物为原料；当炭素制品要求灰分小于8％时，用电煅煤代替煅后石油焦、或石墨化电极焙烧废品、或石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极。
半石墨质炭糊压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用半石墨质炭糊生产用煅后石油焦；石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物为原料。
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％
10～0 mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦40～38％、小于0.09 mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦8％；10～0mm石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物36％；小于0.09 mm石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物8％；选择软化点109℃煤沥青为结合剂，煤沥青加入量为8～10％；
压球焦混合：将颗粒料和粉料加入到配置加热装置的混合机预热到185℃后，加入煤沥青连续混合10～30分钟，送入压球机供料槽，进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于0.9 t/mm，控制压球机辊皮线速度1～8 m/min，物料经压球机成型为18×12×9mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据炭素制品捣打坯体要求调整压球焦外形尺寸。压球后坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在6mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦炭坯体体积密度大于1.70 g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦送入电加热保温容器中，控制容器内表温度为350℃，压球焦在容器内处于封闭状态，通过真空泵对容器内部抽真空，使压球焦在大于280℃，绝对真空压力小于10 Kpa真空气压环境停留3小时后出料，当真空压力不足，压球焦在容器内停留的热处理时间要延长，热处理后的压球焦作为生产半石墨质炭糊大颗粒原料使用。
半石墨质炭糊颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％。
18×12×9mm 椭圆形压球焦加入量36～34％、5～0mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦10％、5～0mm石墨化电极成型废坯料10％、小于0.08 mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦20％；小于0.1 mm石墨化电极焙烧废品、或石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极其中一种以上混合物9％。
选择软化点58℃中温煤沥青为结合剂，煤沥青加入量为15～17％。
半石墨质炭糊混合：将颗粒级配后的原料加热到120℃，再加入结合剂煤沥青，恒温混捏30～50min，从成型机出来成为半石墨质炭糊不定形炭素制品，热捣固后加热到1000℃焙烧体积密度大于1.54g／cm3。
Claims (5)
1.一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：炭素制品包括：预焙阳极、或石墨化电极、或炭电极、或砌筑炭块、或半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊；
降低煤沥青含量生产炭素制品的方法的生产工艺按下列步骤：
（1）、生产炭素制品原料选择
采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物以及用上述原料生产的炭素制品为原料；
（2）、采用压球工艺生产压球焦
A、压球焦原料选择
采用石油焦、或沥青焦、或电煅煤、或冶金焦、或天然石墨、或人造石墨、或炭素制品生产返回料、或炭素制品回收料，其中一种以上混合物为原料；
B、压球焦颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
颗粒级配：有2种方法
筛下料自然粒度法：取方形或圆形筛孔，筛孔尺寸18 mm～8mm，破碎、筛分后筛下自然粒度原料即为合格颗粒级配料，适合炭素生产厂场地改造紧张企业；
粒度级配法：原料最大粒度为18mm，其中大于5mm的颗粒料大于20％，小于0.1 mm的粉料量小于25％；
结合剂选择：选择煤沥青为结合剂；
结合剂加入量控制：
颗粒级配原料中结合剂加入量控制在5～12％之间；
采用炭素制品混合废料和成型废料为原料或采用含有挥发分的石油焦、沥青焦为原料计算结合剂加入量时，计算原料中已含有结合剂量，其中，挥发分含量等同于该原料结合剂加入量进行计算；
C、压球焦混合
采用热态混料，根据不同温度下结合剂粘度变化，将配料后的原料加热到100～200℃，与结合剂一起混合5～40min；
D、压球焦工艺
混合后原料在保持100～200℃温度条件下送入压球机压球，压球机正常工作线压比大于0.8 t/mm；
压球焦是球形或三维尺寸不相等的椭圆形球体，最长方向球体尺寸小于、或等于40 mm；
压球辊皮线速度根据煤沥青的软化点温度、挥发温度、气化温度、燃点温度变化控制在0.8～10m/min，压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在整球三维最小尺寸的4／5～1／2之间，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球后压球焦坯体体积密度大于1.64 g／cm3；
E、压球焦热处理技术
根据生产成本和炭素制品使用要求，采用3种热处理方法：
①、压球焦连续热处理法：压球焦坯体通过不密闭加热设备一端进料、另一端出料，压球焦坯体在加热设备加热过程是连续进行的，属连续式加热处理工艺；适用于每年1万吨以上炭素制品产量生产线进行热处理压球焦，热处理后比热处理前压球焦质量要增加；
②、压球焦密闭热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行热处理，热处理结束后一次性排出全部压球焦坯体，再进行下一循环压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，压球焦坯体在封闭容器内热处理过程中，结合剂煤沥青产生的挥发分气体通过自身气压排出到容器外，空气不能进入压球焦加热容器内；适用于预焙阳极、石墨电极、炭块、炭糊炭素制品的压球焦坯体热处理，热处理后比热处理前压球焦质量要减少；
③、压球焦负压热处理法：压球焦坯体一次性加入封闭容器内进行真空热处理，热处理结束后，去掉真空气压，排出全部压球焦坯体，再进行下一循环真空压球焦坯体热处理，属间断式加热处理工艺，在密封的容器中、在绝对真空压力小于50 kPa真空负压条件下加热，加快压球焦结合剂煤沥青中易挥发、低熔点成分快速排出，适合炭素制品提高体积密度、石墨化需要，缩短热处理所用时间，热处理后比热处理前压球焦质量要减少；
热处理温度：130～400℃；
热处理时间：1～48小时，温度低时，压球焦热处理时间长，温度高时，压球焦热处理时间短；
（3）、生产炭素制品颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
颗粒级配：
根据炭素制品的品种选择对应材质的炭素原料和压球焦，其中压球焦加入量大于20％，小于0.1mm粉料加入量小于30％；
结合剂选择、结合剂加入量控制：
选择煤沥青为结合剂；
结合剂加入量：
模压成型或等静压成型结合剂加入量小于10％；
振动成型结合剂加入量小于12％；
挤压成型结合剂加入量小于20％；
半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊结合剂加入量小于22％；
（4）、生产炭素制品混合混捏工艺
将颗粒级配后的原料加热到110～200℃，再加入煤沥青结合剂混捏5～60min后，半石墨质炭糊、或冷捣糊、或普通炭糊、或阳极糊、或阴极糊炭素制品经热捣固，在温度1000℃时，经过焙烧后体积密度大于1.50 g／cm3；定型炭素制品在温度110～200℃条件下按炭素制品常规方法进行成型；
（5）、生产炭素制品成型、焙烧、浸渍、石墨化
成型、焙烧、浸渍、石墨化按常规炭素制品生产方法进行，焙烧后炭素定型制品的体积密度大于、或等于1.62 g／cm3。
2.根据权利要求1所述的一种降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：第一种预焙阳极的生产工艺是：
预焙阳极原料选择
采用预焙阳极生产用煅后石油焦、预焙阳极混合成型废料、预焙阳极残极、石墨化电极残极四种原料；
预焙阳极压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用预焙阳极生产用煅后石油焦、预焙阳极混合成型废料、预焙阳极残极、石墨化电极残极四种原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
15～5 mm预焙阳极生产用煅后石油焦44～42％、5～0.08mm预焙阳极生产用煅后石油焦20％、小于0.08mm预焙阳极生产用煅后石油焦12％、10～0mm预焙阳极混合成型废料8％、10～0mm预焙阳极残极8％、小于0.08mm石墨化电极残极1％、软化点103℃改质煤沥青7～9％；
压球焦混合：将颗粒料和粉料加入到配置加热装置的混合机预热到175℃后，加入煤沥青连续混合10～20分钟，送入压球机供料槽进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于0.9 t/mm，控制压球机辊皮线速度1.5～6 m/min，物料经压球机成型为25×15×10mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据预焙阳极成型坯体要求调整压球焦外形尺寸；压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在7mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦坯体体积密度大于1.68 g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦一次性送入导热油夹套保温封闭容器中，容器最上部有一管道连接逆止阀，容器内部向外排气体，夹套导热油控制温度大于240℃，压球焦在容器内被加热到大于180℃温度，180℃停留时间大于20小时后出料，热处理后的压球焦作为生产预焙阳极大颗粒原料使用；
预焙阳极颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
25×15×10mm 椭圆形压球焦加入量46～44％、5～0.08mm预焙阳极生产用煅后石油焦 14％、小于0.08mm预焙阳极生产用煅后石油焦20％、5～0mm预焙阳极残极7％、5～0mm预焙阳极混合成型废料5％、小于0.08mm石墨化电极残极1％；
选择软化点105℃改质煤沥青为结合剂，煤沥青加入量7～9％；
预焙阳极混合混捏
将颗粒级配后的原料加热到180℃，再加入结合剂煤沥青，恒温在混捏锅混捏30～50min；
焙烧后生产出来的预焙阳极体积密度大于1.64g／cm3。
3.根据权利要求1所述的降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：第二种预焙阳极的生产工艺是：
预焙阳极原料选择
采用预焙阳极生产用煅后石油焦、预焙阳极残极、预焙阳极混合成型废料三种原料；
预焙阳极压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用预焙阳极生产用煅后石油焦为原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
10mm方形筛孔筛分，筛下自然粒度预焙阳极生产用煅后石油焦93～91％、软化点89℃中温煤沥青7～9％；
压球焦混合：将筛下自然粒度煅后石油焦加入到配置加热装置的混合机预热到150℃后，加入煤沥青连续混合10～20分钟，送入压球机供料槽进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于0.8t/mm，控制压球机辊皮线速度1～6 m/min，物料经压球机成型为40×28×20mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据预焙阳极成型坯体要求调整压球焦外形尺寸；
压球后压球焦坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在15mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦坯体体积密度大于1.66g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦送入导热油夹套保温、不密闭的容器中，容器上面不断加入压球后的筛上压球焦，下面不断排出热处理好的压球焦，形成连续进出压球焦热处理工艺，夹套保温导热油温度为300℃，压球焦在容器内被加热到大于250℃温度，250℃停留时间大于12小时后出料，热处理后的压球焦作为生产预焙阳极大颗粒原料使用；
预焙阳极颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
40×28×20mm椭圆形压球焦加入量51～49％、5～0.1mm预焙阳极生产用煅后石油焦 9％、小于0.1mm预焙阳极生产用煅后石油焦19％、5～0mm预焙阳极残极5％；5～0mm预焙阳极混合成型废料10％；
选择软化点108℃改质煤沥青为结合剂，煤沥青加入量6～8％；
预焙阳极混合混捏
将颗粒级配后的原料加热到185℃，再加入结合剂煤沥青，恒温在混捏锅混捏30～50min；
焙烧后生产出来的预焙阳极体积密度1.62g／cm3。
4.根据权利要求1所述的降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：石墨化电极的生产工艺是：
石墨化电极原料选择
采用石墨化电极生产用煅后石油焦；石墨化电极混合成型废料；石墨化电极石墨化废品、石墨化电极残极四种原料；
石墨化电极压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用石墨化电极生产用煅后石油焦、石墨化电极残极二种原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
8～0.08 mm石墨化电极生产用煅后石油焦73～71％、小于0.08mm石墨化电极生产用煅后石油焦17％、小于0.08mm石墨化电极残极2％、软化点102℃改质煤沥青8～10％；
压球焦混合：将颗粒料和粉料加入到配置加热装置的混合机预热到180℃后，加入煤沥青连续混合10～30分钟，送入压球机供料槽，进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于1.0 t/mm，控制压球机辊皮线速度1～6 m/min，物料经压球机成型为20×13×10mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据石墨化电极成型坯体要求调整压球焦外形尺寸；
压球后坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在7mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦坯体体积密度大于1.67 g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦一次性送入电加热保温容器中，控制容器内表温度为320℃，压球焦在容器内处于封闭状态，通过真空泵对容器内部抽真空，使压球焦在大于250℃，绝对真空压力小于20 kPa真空气压环境停留4小时后出料，当真空压力不足，压球焦在容器内停留的热处理时间要延长，热处理后的压球焦作为生产石墨化电极大颗粒原料使用；
石墨化电极颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
20×13×10mm 椭圆形压球焦加入量40～38％、3～0.08mm石墨化电极生产用煅后石油焦15％、5～0mm石墨化电极成型废坯料3％、小于0.08 mm石墨化电极生产用煅后石油焦27％；小于0.1 mm石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物2％；
选择软化点101℃改质煤沥青为结合剂，煤沥青加入量为13～15％；
石墨化电极混合
将颗粒级配后的原料加热到180℃，再加入结合剂煤沥青，在石墨化电极生产用混合机中恒温混捏40～50min；
石墨化电极焙烧后生产出来的石墨化电极焙烧品体积密度大于1.62 g／cm3。
5.根据权利要求1所述的降低煤沥青含量生产炭素制品的方法，其特征在于：半石墨质炭糊的生产工艺是：
半石墨质炭糊原料选择
采用半石墨质炭糊生产用煅后石油焦；石墨化电极成型废坯料；石墨化电极焙烧废品、或石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物为原料；当炭素制品要求灰分小于8％时，用电煅煤代替煅后石油焦、或石墨化电极焙烧废品、或石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极；
半石墨质炭糊压球工艺生产压球焦
压球焦原料选择：采用半石墨质炭糊生产用煅后石油焦；石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物为原料；
压球焦颗粒级配、结合剂选择及加入量
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
10～0.09mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦40～38％、小于0.09 mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦8％；10～0.09mm石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物36％；小于0.09 mm石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极，其中一种以上混合物8％；选择软化点109℃煤沥青为结合剂，煤沥青加入量为8～10％；
压球焦混合：将颗粒料和粉料加入到配置加热装置的混合机预热到185℃后，加入煤沥青连续混合10～30分钟，送入压球机供料槽，进行热态压球；
压球焦压球：压球机供料槽具有100～200℃温度范围调节保温功能，压球机正常工作线压比大于0.9 t/mm，控制压球机辊皮线速度1～8 m/min，物料经压球机成型为18×12×9mm三维尺寸不相等的椭圆形球体，根据炭素制品捣打坯体要求调整压球焦外形尺寸；
压球后坯体用篦条筛进行筛分，篦条孔距控制在6mm，筛下料保温100～200℃返回到压球机供料槽继续压球，筛上料进行热处理，压球焦炭坯体体积密度大于1.70 g／cm3；
压球焦热处理技术：将压球后筛上压球焦送入电加热保温容器中，控制容器内表温度为350℃，压球焦在容器内处于封闭状态，通过真空泵对容器内部抽真空，使压球焦在大于280℃，绝对真空压力小于10 kPa真空气压环境停留3小时后出料，当真空压力不足，压球焦在容器内停留的热处理时间要延长，热处理后的压球焦作为生产半石墨质炭糊大颗粒原料使用；
半石墨质炭糊颗粒级配、结合剂选择、结合剂加入量控制
按质量份数100％计算，颗粒级配料+结合剂＝100％；
18×12×9mm 椭圆形压球焦加入量36～34％、5～0.08mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦10％、5～0mm石墨化电极成型废坯料10％、小于0.08 mm半石墨质炭糊生产用煅后石油焦20％；小于0.1 mm石墨化电极焙烧废品、或石墨化电极石墨化废品、或石墨化电极残极其中一种以上混合物9％；
选择软化点58℃中温煤沥青为结合剂，煤沥青加入量为15～17％；
半石墨质炭糊混合
将颗粒级配后的原料加热到120℃，再加入结合剂煤沥青，恒温混捏30～50min，从成型机出来成为半石墨质炭糊不定形炭素制品，热捣固后加热到1000℃焙烧体积密度大于1.54g／cm3。
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