CN106929075A - 一种碳素材料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碳素材料及其生产方法,其特征在于,具有如下技术指标：沥青浸渍前：体积密度1.45~1.80g/cm 3；真密度2.05~2.15g/cm 3；吸水率10~25%；显气孔率15~30%；粉末比电阻320~4600Ω•mm 2/m；沥青浸渍后：体积密度1.6~1.90g/cm 3；吸水率1~5%；显气孔率1.5~10%。本发明通过对锻前石油焦进行压密、煅烧、油浸生产出体积密度、真密度、耐压强度、导电性普遍提高。

Description

一种碳素材料及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种碳素材料及其生产方法。

背景技术

石油蒸馏后的残渣、渣油或石油沥青经过高温焦化后的产物称 为锻前石油焦，经过煅烧处理后成为煅后石油焦。煅后石油焦可以生产石墨化电极、铝电解用预焙阳极、自焙阳极糊、阴极槽冷揭炭素料、阴极糊、纯石墨化坩埚、石墨电枢等碳素制品。

目前生产的煅后石油焦体积密度一般 0.9 〜 1.1 g/cm 3 ；真密度 2.0 〜2.10 g/cm 3 ；显气孔率 40% 〜 60% ；吸水率 30 〜 50% ；由于体积密度低，耐压强度、导电性差，生产碳素制品过程中需要消耗大量沥青粘结剂，而沥青的结焦值只有 50%，最终影响碳素制品质量。石油焦的性能指标是由其生产加工方法决定的，现有的方法是把锻前石油焦直接经过罐式煅烧炉煅烧处理，成为煅后石油焦，然后再破碎到需要的粒度。该方法虽然简单，但产品指标波动严重，达不到要求， 致使碳素制品质量降低。为提高碳素制品质量，需要一种体积密度、真密度大 ；导电性好的石油焦产品，及其生产该产品的方法。经查阅相关资料和生产企业调查，还未发现指标先进的石油焦产品及其生产方法。中国专利申请“石油焦粉末成块工艺及其专用压块机”申请号 99116510.1，公开了一种冶炼行业作为还原剂的石油焦粉末成块方法及设备，虽提及了用成块方式处理石油焦粉末，但没有涉及石油焦体积密度问题，实际上作为还原剂也没有必要要求石油焦的体积密度。

发明内容

为解决上述现有的缺点，本发明的主要目的在于提供一种实用的碳素材料及其生产方法，通过对锻前石油焦进行压密、煅烧、油浸生产出体积密度、真密度、耐压强度、导电性普遍提高。

为达成以上所述的目的，本发明的一种碳素材料及其生产方法采取如下技术方案：

一种碳素材料及其生产方法 , 其特征在于 , 具有如下技术指标 ：沥青浸渍前 ：体积密度1.45〜1.80g/cm 3 ；真密度2.05〜2.15g/cm 3 ；吸水率10〜25% ；显气孔率 15 〜30% ；粉末比电阻 320 〜 4600Ω•mm 2 /m ；沥青浸渍后 ：体积密度 1.6 〜 1.90g/cm 3；吸水率 1 〜 5% ；显气孔率 1.5 〜 10%。

该方法包括以下步骤 ：

a、取锻前石油焦为原料，用筛分设备进行筛分分级，筛下料控制临界粒度尺寸为 2 〜30mm，筛上料经破碎机再筛分 ；

b、筛下料进入压力机或压球机，使用压球机时，调整压辊液压推力 50 〜 120 吨，压成28×25×15mm 到 100×75×40mm 块状 ；

c、经过压球后的石油焦用固定蓖条筛筛分，蓖条之间净空宽度 12 〜 13mm，筛下料重新返回到压球机储料槽中，经过预压螵旋，继续压块 ；

d、筛上料送入罐式煅烧炉或回转窑，在 1280 〜 1300℃温度条件下进行煅烧 ；

e、煅烧后的石油焦分成二部分，一部分保持石油 190 〜 210℃条件下，装入铁笼中，直接进入油浸装置进行真空、加压沥青浸渍，油浸后的石油焦送入 230 〜 250℃温度的加热槽中，控干石油焦表面多余沥青后取出，成为块状浸渍压密煅后石油焦，另一部分则降到室温，直接生产石油焦粉料。

采用如上技术方案的本发明，具有如下有益效果 ：

1、压密煅后石油焦产品质量均衡、稳定，先后生产的产品技术指标一致 ；

2、压密煅后石油焦体积密度增加 20 〜 40% ；真密度增加 0.5 〜 1.5% ；粉末比电阻降低5 〜 20% ；

3、减少了石油焦混捏过程中沥青加入量，提高了混捏效率，同时减少了沥青烟气排放量对环境的影响 ；

4、压密煅后石油焦具有石墨化各向异性特性。

具体实施方式

实施例一 ：

对锻前石油焦原料，直接通过筛分设备进行筛分分级，筛分设备选单层筛网，机械筛分方式，可以是回转筛、自定中心振动筛、电磁电机振动筛、直线筛等。按罐式煅烧炉生产能力2t/h 设计，考虑筛上、筛下通过量，处理能力取 10t/h。

筛上料直接进入罐式锻烧炉煅烧，用于生产普通石油焦产品，保证普通石油焦稳定的质量和生产能力。筛下料进入压球机进行压球，压球机压辊推力液压调整范围 50 〜120 吨，主机转速可调，主电机功率 >36Kw，带螺旋预压装置，属标准设备。

根据压球机压球大小，来调整筛分设备筛下料最大颗粒尺寸，压球机压球形尺寸范围 ：最大 100×75×40mm，最小 28×25×150mm, 相应要求筛下料控制最大临界粒度尺寸2 〜 30mm。根据石油焦要达到的体积密度、压球机生产能力、压球机压辊最大推力等条件在上述范围内选择筛下料粒度。

经过压球后的石油焦用固定蓖条筛筛分，蓖条筛采用普通钢焊制，要求长度1.5〜 2.0mm，宽度 0.6 〜 1.0mm，蓖条之间净空宽度 12 〜 13mm。筛下料重新返回到压球机储料槽中，经过预压螺旋，继续压球。筛上料为合格品，直接送到锻烧设备中煅烧。锻烧设备采用罐式锻烧炉或回转窑，在 1280 〜 1300℃温度条件下进行煅烧，煅烧后的石油焦分成二部分，一部分保持石油焦在 200℃温度下，装入铁笼中，进入 5m 3 油浸装置进行真空、加压沥青浸渍。沥青真空油浸装置由真空、导热油加热、沥青加压等系统组成。按罐式煅烧炉生产能力 2t/h 计算，取 5m 3 立式油浸罐。导热油加热系统利用煅烧炉的热源，保持导热油温度 200〜 220℃之间，要求真空度 >0.09Mpa, 沥青加压压力 0.4 〜 0.8Mpa。油浸周期 30 〜 40min，处理能力 2 〜 5t/h。油浸后的石油焦送入 240℃温度的加热槽中，加热槽可以单独设立，也可利用油浸装置中的油浸槽代替。在加热槽中控干石油焦表面多余沥青 后取出，成为浸渍压密煅后石油焦。另一部分将锻烧后的石油焦降到室温，直接生产 <0.08mm 石油焦粉料。

实施例二 ：该方案采用连续生产方式。煅前石油焦原料用破碎机进行破碎，按罐式煅烧炉生产能力 2t/h 设计 , 根据煅前石油焦粒度状况和压球机所需石油焦粒度进行考虑，破碎机生产能力 5 〜 10t/h。按进出料破碎比 1 ：5 〜 10 进行选择，可以是锤式破碎机、反击式破碎机、齿辊式破碎机、细齿颚式破碎机或焦炭专用破碎设备。破碎后的石油焦通过筛分设备进行筛分，筛上料回到破碎机从新破碎，筛下料进入压球机进行压球，形成破碎、筛分闭路循环系统。根据压球机压球大 小来调整破碎机出料口和筛分设备筛网尺寸，压球机压球形尺寸范围 ：最大 100× 75×40mm，最小 28×25×15mm，相应控制破碎机和筛下料颗粒尺寸 2 〜30mm。生产压密石油焦的余下工艺过程与设备同实施例一。

实施例三 ：

锻前石油焦的破碎与筛分闭路循环系统与方案二相同，但要求筛下料最大粒度控制在0.5 〜 3.0mm 之间。筛下料进入储料槽保温，然后与液体沥青结合剂、锻前石油焦粉料一起投入到高速混合机中混合。高速混合机有效容积 1.0m 3 , 具有导热油保温夹套。混合温度在 140 〜 160℃，混合机转速可以调整和控制。采用飞机翅膀结构的搅拌器，使石油焦在混合过程中悬浮在空气中，进行髙速混合。电机功率 30Kw，设备处理能力 2t/h，目前已定型为标准设备。

高速混合机釆用保温夹套结构。由于高速混合机是间歇工作的，进出料必须釆用储料槽进行过度，储料槽为恒温保温装置，要求槽内温度 150 〜 180℃，进入带保温夹套的高速混合机共三种原料，石油焦筛下料、锻前石油焦粉和液体沥 青结合剂。煅前石油焦粉是釆用煅前石油焦进行粉磨，细度要求 80μm 时筛上料量 <5%，其中 <40μm 含量 >50%。沥青结合剂的技术指标和温度与粘度关系见表 4 所示 ：

表 4 沥青结合剂指标 ：

沥青结合剂温度与粘度的关系（单位 map•s）

三种原料的配合比例是 ：自然破碎粒度 0.5 〜 3.mm 的煅前石油焦 74 〜 79% ；<80 μm煅前石油焦粉 20% ；沥青结合剂 1 〜 6%，一次混合量 800 〜 600kg，混合周期为20 〜 30min。混合好的物料送到 150℃保温储料槽中，该料槽既是高速混合机出料槽，也是压密设备的供料槽。把保温储料槽中物料取出送入真空压力机压密，也可直接采用压球机压密。真空压力机釆用压制耐火材料镁碳砖的 750 〜 1600t 油压式压力机，属标准压砖设备。可以釆用人工或自动给料和出料，生产能力 1 〜 5t/h。后续工艺过程与设备与实施例一、二相同。

天然石墨或人造石墨、石墨化坩埚、预焙阳极、碳砖制品等高体积密度颗粒原材料，也可以参照压密煅后石油焦生产方法生产。

Claims (2)

1. 一种碳素材料及其生产方法 , 其特征在于 , 具有如下技术指标 ：

沥青浸渍前 ：体积密度1.45〜1.80g/cm 3 ；真密度2.05〜2.15g/cm 3 ；吸水率10〜25% ；显气孔率 15 〜 30% ；粉末比电阻 320 〜 4600Ω•mm 2 /m ；沥青浸渍后 ：体积密度 1.6 〜 1.90g/cm 3 ；吸水率 1 〜 5% ；显气孔率 1.5 〜 10%。

2. 权利要求 1 所述的一种碳素材料及其生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 ：

a、取锻前石油焦为原料，用筛分设备进行筛分分级，筛下料控制临界粒度尺寸为 2 〜30mm，筛上料经破碎机再筛分 ；

b、筛下料进入压力机或压球机，使用压球机时，调整压辊液压推力 50 〜 120 吨，压成28×25×15mm 到 100×75×40mm 块状 ；

c、经过压球后的石油焦用固定蓖条筛筛分，蓖条之间净空宽度 12 〜 13mm，筛下料重新返回到压球机储料槽中，经过预压螵旋，继续压块 ；

d、筛上料送入罐式煅烧炉或回转窑，在 1280 〜 1300℃温度条件下进行煅烧 ；

e、煅烧后的石油焦分成二部分，一部分保持石油 190 〜 210℃条件下，装入铁笼中，直接进入油浸装置进行真空、加压沥青浸渍，油浸后的石油焦送入 230 〜 250℃温度的加热槽中，控干石油焦表面多余沥青后取出，成为块状浸渍压密煅后石油焦，另一部分则降到室温，直接生产石油焦粉料。