CN117800743A - 一种炭素浸渍品的焙烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种炭素浸渍品的焙烧方法，属于炭素生产工艺技术领域，包括以下步骤：1、配料：原料选取骨料和粘结剂，质量比为76~78∶24~22；2、混捏：将骨料加入预热好的混捏锅内，干混25分钟，再加入融化好的粘结剂，湿混40分钟；3、成型：将混好的糊料压制成具有一定体积密度和规格的生坯；4、焙烧：将生坯在焙烧炉中焙烧；5、浸渍：将焙烧品进行高压浸渍；6、二次或多次焙烧：将浸渍品放置在焙烧炉中的托盘上进行二次或多次焙烧；7、石墨化：将浸渍焙烧品高温石墨化。本发明提供的工艺方法可有效提高最终产品的体积密度等理化指标，改善操作环境，减轻工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种炭素浸渍品的焙烧方法，属于炭素生产工艺技术领域。
背景技术
炭素制品的主要生产过程为配料→混捏→成型→焙烧→石墨化。另外，为了提高产品的体积密度、机械强度、导电、导热等理化性能，在石墨化工序之前会增加浸渍+二次焙烧工序。有时，为了达到更高的产品性能，还需要多次重复浸渍+二次焙烧这个过程。
浸渍品进行二次焙烧，目前主要有两种方法：一是用隧道窑进行二次焙烧，二是用环式炉进行二次焙烧，二者各有优缺点。隧道窑二次焙烧的优点是生产周期相对较短，不使用填充料，操作环境较好，工人劳动强度较低。缺点是产品周围没有填充料，使浸渍沥青在升温过程中挥发剧烈，造成浸渍沥青的结焦值较低，使产品的体积密度等理化指标较低，就体积密度而言比用环式炉二次焙烧法低0.02g/cm3左右。这样，为了达到理想的技术指标，使用隧道窑就需要比环式炉多增加一次浸渍+焙烧工序，大幅增加了生产周期和成本。
环式炉二次焙烧法的优点就是浸渍沥青的结焦值较高，当浸渍次数相同时，产品的体积密度比隧道窑焙烧法高0.02g/cm3左右。缺点是操作环境差，工人劳动强度大。这是由它的操作工艺造成的。使用环式炉进行二次焙烧的主要工艺方法是先在炉箱底部铺一层冶金焦末，然后将产品放置在炉箱中间，周围用冶金焦末填充。这样在升温过程中产品表面粘附的浸渍沥青首先融化，渗透到冶金焦中，与冶金焦结合然后炭化，形成一层比较坚硬的炭化层吸附在产品表面，尤其是产品底部的冶金焦，由于重力影响，融化的浸渍沥青流淌到底部较多，炭化后的冶金焦更为坚硬，吸附在产品表面的炭化层较难清理，给工人增大了劳动强度，而底部的炭化层在产品出炉后用抓斗也不能提出，需要人工用铁镐清理，不但劳动强度大，同时易使窑体受损，影响窑炉的正常使用寿命。
发明内容
本发明是通过对炭素制品生产过程中配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、二次或多次焙烧、石墨化等工序的严格把控，尤其是在二次或多次焙烧时，采用了新的装出炉操作工艺，提高了产品的体积密度、机械强度等理化指标，并且改善了操作环境，减轻了工人劳动强度。
本发明所述的炭素浸渍品的焙烧方法，包括以下步骤：
（1）配料：选取骨料和粘结剂，质量比为76~78∶24~22；
（2）混捏：将骨料加入预热好的混捏锅中，干混25分钟，然后再加入融化好的粘结剂，湿混40分钟后出糊；
（3）成型：将糊料根据需要压制成一定规格的生坯；
（4）一次焙烧：将生坯装入焙烧炉焙烧；
（5）浸渍：将焙烧品在高压罐内高压浸渍；
（6）二次或多次焙烧：将浸渍品装入环式焙烧炉内进行二次或多次焙烧；
（7）石墨化：将浸渍焙烧品在石墨化炉中石墨化。
其中：
所述的步骤（1）中的骨料优选为煅后石油焦。
所述的步骤（2）中的粘结剂优选为中温煤沥青。
所述的步骤（3）中的生坯体积密度不低于1.68g/cm3。
所述的步骤（4）中产品的焙烧温度不低于800℃。
所述的步骤（5）中的浸渍剂优选为浸渍沥青，浸渍压力不低于1.5MPa。
所述的步骤（6）中在将产品装入环式炉前，先在环式炉炉箱底部铺一层5cm的填充料，再在上面放置一托盘，托盘规格大于产品截面8-10cm，高度不低于5cm（根据产品规格大小，在5-10cm之间为宜），然后再将产品放置在托盘中间，产品周围及顶部用隔离材料包裹，隔离材料可选择薄钢板、薄木板、薄复合板或纸板等，最后用填充料将产品与窑炉之间孔隙填满、捣实，填充料为冶金焦末，产品的最终二次或多次焙烧温度不低于600℃。
隔离材料的使用是至关重要的。一是在二次或多次焙烧过程中减缓沥青挥发分的溢出速度，提高沥青的结焦残碳。随着焙烧温度的升高，沥青挥发分会溢出，但由于隔离材料的阻挡，会在产品周围形成一个微正压状态的气氛氛围，这有利于增加沥青的结焦残碳值，从而提高产品的体积密度。二是将产品与冶金焦隔离开，阻止了冶金焦与产品以及冶金焦与沥青挥发分之间的粘结，避免了产品出炉后清理的麻烦，并且出炉时冶金焦可以直接用吸料天车吸出，减少了粉尘，改善了操作环境。三是由于隔离材料与产品紧密的贴合在一起，产品表面的沥青流到底部的很少，这很少的一部分沥青流到底部的托盘中，避免了与底层冶金焦的粘结。出炉时，托盘用天车吊出，底部的冶金焦可用吸料天车直接吸出，减少了人工清理的麻烦，减轻了工人劳动强度且更环保。
综上所述，薄钢板、薄木板、薄复合板或纸板等材料可以达到上述作用。但由于薄钢板、薄木板以及薄复合板包裹性较差，要使它们与产品的每一个面都贴合在一起，操作起来费时费力，因此本发明在实际应用时优选了包裹性好且比较经济的纸板。在二次或多次焙烧升温过程中，纸板与产品表面融化的沥青结合，随着温度的升高而炭化，从而生成一层致密且不透性较好的炭化层，起到了很好的上述效果。
所述的步骤（7）中的石墨化温度不低于2800℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提高了最终炭素浸渍品产品的产品质量，这主要体现在产品的体积密度比采用传统装出炉工艺的环式炉二次焙烧法提高0.005~0.01g/cm3之间。使用隧道窑进行二次焙烧时，由于没有填充料，浸渍沥青在二次焙烧过程中挥发剧烈，造成其结焦值较低，致使最终产品的体积密度比采用传统装出炉工艺的环式炉二次焙烧法低了0.02g/cm3左右。环式炉二次焙烧法的传统装炉工艺是在浸渍品的周围直接填入颗粒状的冶金焦，与隧道窑二次焙烧法相比，虽然减缓了浸渍沥青的挥发速度、提高了结焦值，但由于冶金焦颗粒之间还是存在较多的气孔，透气度较高，浸渍沥青挥发时还是处于负压状态，因此还是存在进一步减缓浸渍沥青挥发速度、提高浸渍沥青结焦值的空间。
本发明虽然还是使用环式炉进行二次焙烧，但采用了新的装出炉工艺，主要特点是用隔离材料将浸渍品与填充料隔离开，较低的透气度使浸渍沥青在挥发时处于微正压状态，进一步放缓了浸渍沥青的挥发速度，提高了浸渍沥青的结焦残炭值，使产品的体积密度比采用传统装出炉工艺的环式炉焙烧法还要提高0.005~0.01g/cm3。
2、本发明减轻了工人劳动强度，以前的焙烧填充料大多需要人工清理，费时费力，且易影响窑炉使用寿命，本发明用隔离材料将产品与焙烧填充料隔离，使冶金焦在焙烧后不再结成硬块，而是仍保持散开的单个颗粒，可用吸料天车将其直接吸出，并且产品表面不再需要清理，这大大减少了人工操作的环节。
3、本发明可采用吸料天车操作从而减少了粉尘，改善了操作环境，更加环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
所述的炭素浸渍品的焙烧方法，包括以下步骤：
1、配料：选取煅后石油焦和中温煤沥青，质量比为76∶24；
2、混捏：将煅后石油焦加入预热好的混捏锅中，干混25分钟，然后再加入融化好的中温煤沥青，湿混40分钟后出糊；
3、成型：将糊料压制成40×40×180cm的生坯，体积密度1.69g/cm3；
4、一次焙烧：将生坯装入焙烧炉进行一次焙烧，产品温度最终达到808℃；
5、浸渍：将焙烧品在高压罐内高压浸渍沥青，浸渍压力1.5MPa；
6、二次焙烧：将浸渍品装入环式焙烧炉内进行二次焙烧。先在环式焙烧炉的炉箱底部铺一层5cm的冶金焦末，再在上面放置一托盘，托盘规格大于产品截面8cm，高度5cm，然后再将产品放置在托盘中间，产品周围及顶部用纸板包裹，最后用冶金焦末将产品与窑炉之间孔隙填满、捣实，产品的二次焙烧温度最终达到606℃；
7、石墨化：将浸渍焙烧品在石墨化炉中石墨化，石墨化温度2880℃。
将石墨化产品表面进行加工，分别测量体积密度，抽取50条取其平均值与采用传统装出炉工艺的环式炉二次焙烧法对比，体积密度提高了0.01g/cm3。
实施例2
所述的炭素浸渍品的焙烧方法，包括以下步骤：
1、配料：选取煅后石油焦和中温煤沥青，质量比为77∶23；
2、混捏：将煅后石油焦加入预热好的混捏锅中，干混25分钟，然后再加入融化好的中温煤沥青，湿混40分钟后出糊；
3、成型：将糊料压制成50×40×180cm的生坯，体积密度1.68g/cm3；
4、一次焙烧：将生坯装入焙烧炉进行一次焙烧，产品焙烧温度最终达到810℃；
5、浸渍：将焙烧品在高压罐内高压浸渍沥青，浸渍压力1.5MPa；
6、二次焙烧：将浸渍品装入环式焙烧炉内进行二次焙烧。先在环式焙烧炉的炉箱底部铺一层5cm的冶金焦末，再在上面放置一托盘，托盘规格大于产品截面9cm，高度6cm，然后再将产品放置在托盘中间，产品周围及顶部用纸板包裹，最后用冶金焦末将产品与窑炉之间孔隙填满、捣实，产品的二次焙烧温度最终达到608℃；
7、石墨化：将浸渍焙烧品在石墨化炉中石墨化，石墨化温度2850℃。
将石墨化产品表面进行加工，分别测量体积密度，抽取50条取其平均值与采用传统装出炉工艺的环式炉二次焙烧法对比，体积密度提高了0.008g/cm3。
实施例3
所述的炭素浸渍品的焙烧方法，包括以下步骤：
1、配料：选取煅后石油焦和中温煤沥青，质量比为78∶22；
2、混捏：将煅后石油焦加入预热好的混捏锅中，干混25分钟，然后再加入融化好的中温煤沥青，湿混40分钟后出糊；
3、成型：将糊料压制成60×50×180cm的生坯，体积密度1.69g/cm3；
4、一次焙烧：将生坯装入焙烧炉进行一次焙烧，产品焙烧温度最终达到812℃；
5、浸渍：将焙烧品在高压罐内高压浸渍沥青，浸渍压力1.5MPa；
6、二次焙烧：将浸渍品装入环式焙烧炉内进行二次焙烧。先在环式焙烧炉的炉箱底部铺一层5cm的冶金焦末，再在上面放置一托盘，托盘规格大于产品截面10cm，高度8cm，然后再将产品放置在托盘中间，产品周围及顶部用纸板包裹，最后用冶金焦末将产品与窑炉之间孔隙填满、捣实，产品的焙烧温度610℃；
7、石墨化：将浸渍焙烧品在石墨化炉中石墨化，石墨化温度2860℃。
将石墨化产品表面进行加工，分别测量体积密度，抽取50条取其平均值与采用传统装出炉工艺的环式炉二次焙烧法对比，体积密度提高了0.007g/cm3。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种炭素浸渍品的焙烧方法，包括以下步骤：配料、混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次或多次焙烧、石墨化，其特征在于：二次或多次焙烧步骤中，在将产品装入焙烧炉前，先在焙烧炉炉箱底部铺一层填充料然后再在上面放置一托盘，然后再将产品放置在托盘中间，产品周围及顶部用隔离材料包裹，最后用填充料将产品与窑炉之间的孔隙填满、捣实，然后再进行焙烧。
2.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：隔离材料为薄钢板、薄木板、薄复合板或纸板。
3.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：填充料为冶金焦末。
4.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：二次或多次焙烧的最终焙烧温度不低于600℃。
5.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：配料步骤选取质量比为76~78∶24~22的骨料和粘结剂，所述骨料为煅后石油焦，所述粘结剂为中温煤沥青。
6.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：成型步骤中的生坯体积密度不低于1.68g/cm3。
7.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：一次焙烧步骤中的焙烧温度不低于800℃。
8.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：浸渍步骤中的浸渍剂为浸渍沥青，浸渍压力不低于1.5MPa。
9.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：石墨化步骤中的石墨化温度不低于2800℃。
10.根据权利要求1所述的炭素浸渍品的焙烧方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）配料：选取骨料和粘结剂；
（2）混捏：将骨料加入预热好的混捏锅中进行干混，然后再加入融化好的粘结剂，湿混后出糊；
（3）成型：将糊料压制成生坯；
（4）一次焙烧：将生坯装入焙烧炉焙烧；
（5）浸渍：将焙烧品在高压罐内进行高压浸渍；
（6）二次或多次焙烧：将浸渍品装入环式焙烧炉内进行二次或多次焙烧；
（7）石墨化：将浸渍焙烧品在石墨化炉中石墨化。
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