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焙烧工艺
什么是焙烧?
焙烧是指成型后的炭制品生坯在焙烧加热炉内的保扩介质中,在隔绝空气的
条件下,按一定的升温速率进行高温热处理,使生坯中的煤沥青炭化的工过程。
生坯所含煤沥青黏结剂在焙烧时发生热解缩聚反应而形成豼结焦(沥青焦),
其在炭制骨料颗粒间形成黏结焦?格,把所有不同粒度的骨料牢固地结合在一起,
使炭制品具有一定的强度和理化性能。焙烧制成的炭制品具有较高的机械强度、
较低的电阻率、较好的热稳定性和化学稳定性
焙烧的目的是什么?
)排除挥发分。在焙烧热处理过程中,生坯中所含煤沥青将发生热分解缩
聚反应,不稳定的轮质组分将以挥发分的形式排除。挥发分的排出量为
10%左右,故焙烧成品率一般在90%以下
(2)黏结剂焦化。经过焙烧热处理,煤沥青黏结剂热解缩聚生成结构致密的
黏结焦(沥青焦),将炭制骨料颗粒牢地结合为一体,贼予炭制品以使
用性能。
(3)固定制品形状。成型后的生坯虽然具有一定的形状,但山于黏结剂保持
原态,因此受热后生坯容易软化变形。通过焙烧过程中黏结剂的焦化
?结焦使骨料颗粒固结在一起,制品形状得到固定,同时制品的体积也
获得一定的稳定性。
(4)提高制品的导电性能。伴随着焙烧过程中煤沥青黏结剂的焦化和挥发分
的人量排除炭制品的电阻率人幅度降低,成型生环的电阻率约为10000,
经过焙烧后炭质品的电阻率降至30-60,从而有效地提高了炭制品的导
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电性能。
(5)提高品质的各项理化性能。焙烧过程中,?结剂焦化,制品体积收缩
机械强度、真密度、抗氧化性、导电性和耐腐蚀性能等都得到了较大幅
度的提高,使焙烧炭制品获得了良好的理化性能和使用性能
三.焙烧品和压型生坯在性能上有何差异?
生坯中煤沥青在焙烧过程中焦化,排除约10%的挥发分,同时生坯体积收
缩,体积收缩达2%~-3%,质量损失达9%~13%,炭还的理化性能相应发生变
化。真密度由生坏的1.86gcm3左右提高到2.06g/cm3左右,电阻率由生坯的
100002.mgcm3左右降至50gcm3左右,炭坯的导电性能人幅度提高而成为
良导体。由于生坯内煤沥青焦化时挥发分的逸出,因而留ド了人量的气孔(气
孔率由生坯的3%左右增至20%以上),导致焙烧品的体积密度由生坯的1.70
gcm3左右降至1.60g/cm3左右,同时焙烧品的机械强度有所下降。
四.石瞾电极焙烧品的性能指标有哪些?
我国石黑电极焙烧品质量标准(YB/T099-2005)对石黑电极焙烧品的质
量评价共限定了5项理化指标(见表8-2),表中B-IE代表浸渍石黑电极焙烧
品,B-RP代表普通功率石墨电极焙烧品,B-HP代表高功率石黑电极焙烧品,
B-UTHP代表超高功率石墨电极焙烧品。对于石墨电极焙烧品,电阻率、耐压强
度、体积密度和硫含量作为质量考核指标。直径550~700mm石墨电极焙烧品
的理化指标由供需双方协议
五.焙烧过程中煤沥青的炭化机理是怎样的?
焙烧就是炭生还中煤沥青炭化形成黏结焦的过程。在此过程中由稠环芳烃
分子混合物构成的煤沥青将会发生分解、环化、芳构化、缩聚直至成焦等一系列
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反应。煤沥青的热解缩小聚从300℃开始,前期以热分解反应为主,而后期以热缩
聚反应为主:,随着缩合环数增多,稠环芳烃的热稳定性増人,400℃进行中间相炭
化阶段,450~500℃半焦形成,至此炭材料的基本结构雏形已形成,700~750℃形成
黏结焦,750c以后就是结构重排和深度焦化过程。由于煤沥青组成结构的复杂性,
从而导至其炭化过程也相当复杂。
煤沥青在炭坯中的焙烧炭化成焦与煤沥青单独炭化有所差异,主要在于焙烧
时煤沥青的热解缩聚是在固体炭质物料颗粒表面(包括气孔)进行的,实质上是
固体炭质物料与煤沥青的共炭化过程,并且由于焙烧时生坯埋在填充料中,煤沥
青的炭化环境也发生.了变化,这两方面都利于促进煤沥青的缩聚反应和提高煤沥
青的结焦值。
六.焙烧热处理过程可分为哪几个阶段?
根据黏结剂煤沥青在焙烧过稈中发的物理化学变化,可将焙烧热处理过程分
为如下5个阶段:
(1)煤沥青软化一生坯发生塑性变化低温预热阶段。当生坯实质受热达到
100230℃时,煤沥青程熔融状态,生坯开始软化,生坯体内的应松弛,
导至生坯体积稍的膨胀,但煤沥青挥发分排出不多,生坯处于塑性阶段。
此阶段主要对炭坯起预热作用。出于生坯体内的温度差和压力差的作
用,部分煤沥青轻质组分产生迁移而扩散和流动,故此阶段升温速度要
快
2)煤沥青热分解一炭坯挥发分人量排除阶段。生还实质受热温度继续升至
2.30-400c时,煤沥青分解速率逐渐加快,尤其在350-400℃温度范制内,
煤沥青刷烈分解,挥发分人量排出。为了控制煤沥青挥发分的排出不致
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