连续化生产高纯石墨碳材工艺分析.pdf

第4!卷第5期
现代冶金
2013年10月
Modern Metallurgy
0ct.2013
连续化生产高纯石墨碳材工艺分析
陈荣
(镇江化牒气集团有根公司,江苏镇江212003)
摘要:介绍了连续化生产高纯石墨碳材技术エ艺流程,分析了该技术的工艺特点及
工艺效果。
关键词:石墨;立式煅烧炉;连续石墨化
中图分类号:TQ]65
引言
高纯石墨碳材是一种低灰、低硫的石墨材料,
10
主要用于化工、特种钢、精密铸造、信息材料,以
及国防和电子汇业等,对基础业有举足轻重的影
响。由于天然石中杂质含量高.化学精选提纯难
度大,成本高,环境污染严重,因此无法在工业中
得到推广应用。在这之前,世界上仅有美国超级石
墨公司和日本电极株式会社拥工业生产石墨碳材
的技术,镇江焦化煤气集团有限公司在与他们商谈
.皮带机;2.破碎机;3.斗式提升机:4.料仓;5.电磁振动给料
技术转让未果的情况下,依靠自己的科技力量成功
器;6.大倾角皮带机:7.立式般烧电炉;8.皮带机;9.斗式提升
开发了连续化生产高纯石墨碳材技术。
机;10.高纯石墨碳材料仓;1.对辊破碎机;12.振动筛;
1工艺流程及参数要求
13.成品仓
图{高纯石墨碳材丁艺流程
.1工艺流程
连绒化生产高纯石碳材技术所解决的关键
是利用连续生产T艺方法及立式煅烧电炉设备,以出速度和电气工艺参数也非常重要、排出速度快
产量大)则会造成产品质量的不稳定、冷却设备
特种煅后焦为原料,高温连续提纯并石祟化,使石
碳材定碳含量高于99.3%、硫含量小于等于的热负荷过大而受损,同时影响电气參数的稳定运
0.]9%。首先将原料筛分选取符合粒度要求的部分产行;排出带度过慢(产量小)则会造成产品电气功
品,烘千至含水量小于0.5%,进入储料仓,经输送
率肉素下降,反而增加电耗,同时影响产量、所以
装置进入立式电煅炉、经预热、纯化、石化.冷
电气参数、冷却设备的换热面积、冷却水流量和产
却,停留至定时间后,通过立式电炉的下部出料品产量的匹配非常重要。对于煅烧过程的粒度和入
装置,连续排到输送设备。生产高纯石墨碳材的工炉时间及湿度控制要求主要有以下三方面
艺流程如图1所示
(1)般后石油焦经原料系统破碎,粒度达到
0~60mm,控制水分含量≤5%
1.2粒度、时间和温度控制要求
(2)经原料系统处理后的人炉料送入立式煅
除生产工艺和设备外,控制炉体下部产品的排烧电炉高温处理.经炉体预热段脱水、预热,在炉
收稿日期
作者简介:陈(1959-),男,高级工程帅电话:1395286817
第5期
陈荣:连续化生产高纯石墨碳材工艺分析
体高温段提纯并石墨化,控制溫度1800~3000℃
然后在炉体冷却段冷却至50-250C出料,时同6-2技术特点
21h
3)出炉料经后处理系统破碎和筛分,可根
据用户要求、粒度在0-50mm范围内、分级包裴成2.1用立式煅烧电炉连续生产高纯石碳材
各种粒级产品
该T.艺初步解决了近3000℃的超高温条件下
实现纯化并连续石墨化的工艺难点,改变了艾奇逊
1.3技术指标与参数要求
卧式电炉以压型材料为原料、间歇性生产的传统
整个工艺的技术指标与控制参数嬰求如下
解决熱绝和电绝缘难题
1.3.1碳材原枓
煅后石油熊:固定碳(C)298.5%,灰份(A
白主开发了超高温耐火材料、保温材料和冷却
设备,试验确定了各项电气工艺参数,解决了热绝
0.60%,硫份(S)≤2%,水份(M)≤5%
缘和电绝缘难题,用镇江焦化生产的致密的、易石
1.3.2エ艺过程主要控制参教
瞾化的、碳含量高的特种煅烧焦为原料,降低了原
(1)原料处理系统:煅后石油焦控制水份≤5%料的成本,并实现了中试规模生产水平。
2)高温处理系统:入炉料自进入立式煅烧
电炉至形成成品共需6~21h。预热温度为J800℃
2.3优化工艺配方和生产工艺参数
预热时间1.S~5h;高温处理温度为2500~3000℃,
(1)加强工艺配方的基础研究,综合生产成
时间为3~10h;冷却温度50~250℃,冷却时间为本和产品质量两方面因素,优化现有特种煅烧焦的
.5~6h,加热直流电压15~80V,直流电流10
工艺配方和生产工と参数,进一步提升了产能和质
50kAっ
量;(2)加强高纯石墨碳材高温纯化和石墨化的理
(3)后处理系统:产品粒度控制在用户要求论研究,设计适应高产能要求的电气工艺参数、冷
范围内,经振筛或滚筒筛等过筛裝置挖制产品粒却设备和辅助配套设备;(3)开展高纯石墨碳材的
应用研究,进一步拓展该类产品在电池行业、制动
度
领域和功能性材料行业的应用。
连续化生产T艺采用立式煅烧电炉设备,炉体
外壁为钢板,内衬耐火材料,炉芯有效生产截画材3实施效果
料为特种耐火材料,在炉芯待种耐火材料与外壁耐
火材料之间设有一层特殊的隔热层,炉体上下部各
产业化实施过程中,充分改进了原有产能的设
插入一根电极作为通电导体,由电极在炉内产休高备缺陷,在原有生产水平基础上,综合考虑控制手
温以对原料进行高温提纯并石曌化,炉内下电极设段、操作可家性、单位能耗和固定资产投资等因素
有一电极冷却套,炉下部有三个水冷却段,以逐渐并重新计算、设计冷却设备的热交換面积,确定冷
冷却产品。在炉体上部炉盖上设置烟气导出管,将
却带的高度,砑究确定电流在煅烧电炉截面上的分
预热段及高温提纯段产生的水汽、废气以及杂质升
布方式,完善了相应的参数。通过对设备和I艺的
改进,做到了可以根据不同用途和客户要求进行分
华所产生的气体导出炉外。由变压器通过整流器将
纵,按规定粒度进行包装处理。在原料进入立式煅
交流电转为直流电,其正.负极通过导电母排与上下
烧电炉的过程中,设定煅烧时间、控制各项电气参
电极分别连接、以输人电能。冷却水为…自循环系数、冷却水流量,形成良好的石墨化氛围,以生产
统,用将水池中的水强制送入炉内各冷却段?吸符合质量指标的高纯石墨碳材产品。在重要的炉体
收了热量的水经集水槽被送入冷却塔冷却后再返部位安装仪器仪表和其它监测装置,确保了生产安
回水池。“进行生产时,煅后石油焦经原料系统破全可靠。
碎、烘于、煅烧系统立式煅烧电炉脱水预热,高温
在丙际市场上,据了解,只有美国超级石黑公
煅烧提纯、石墨化和冷却,后处理系统破碎和过筛,司和日本电极株式会社两家公司拥有这项技术,其
最终形成高纯石票碳材产品
产品质量比较情况如表1所示。但其工艺过程和设
备结构复杂,单位产品的综合能耗超2500kWh/f