石墨電極是采用石油焦、針狀焦為骨料,,煤瀝青為粘結(jié)劑,,經(jīng)過混捏、成型,、焙燒,、浸漬、石墨化,、機(jī)械加工等一 系列工藝過程生產(chǎn)出來的一種耐高溫石墨質(zhì)導(dǎo)電材料,。
石墨電極是電爐煉鋼的重要高溫導(dǎo)電材料,通過石墨電極向電爐輸入電能,,利用電部和爐料之間引發(fā)電弧產(chǎn)生的高溫作為熱源,,使?fàn)t料熔化進(jìn)行煉鋼。其他一些冶煉黃磷,、工業(yè)硅,、磨料等材料的礦熱爐也用石墨電極作為導(dǎo)電材料。利用石墨電極優(yōu)良而特殊的物理化學(xué)性能,,在其他工業(yè)部門也有廣泛的用途,。
生產(chǎn)石墨電極的原料有石油焦、針狀焦和煤瀝青
石油焦是石油渣油,、石油瀝青經(jīng)焦化后得到的可燃固體產(chǎn)物,。色黑多孔,主要元素為碳,灰分含量很低,,一般在0.5%以下,。石油焦屬于易石墨化炭一類,石油焦在化工,、冶金等行業(yè)中有廣泛的用途,,是生產(chǎn)人造石墨制品及電解鋁用炭素制品的主要原料。
石油焦按熱處理溫度區(qū)分可分為生焦和煅燒焦兩種,,前者由延遲焦化所得的石油焦,,含有大量的揮發(fā)分,機(jī)械強(qiáng)度低,,煅燒焦是生焦經(jīng)煅燒而得,。中國多數(shù)煉油廠只生產(chǎn)生焦,煅燒作業(yè)多在炭素廠內(nèi)進(jìn)行,。
石油焦按硫分的高低區(qū)分,,可分為高硫焦(含硫1.5%以上)、中硫焦(含硫0.5%-1.5%),、和低硫焦(含硫0.5%以下)三種,,石墨電極及其它人造石墨制品生產(chǎn)一般使用低硫焦生產(chǎn)。
針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋理,、熱膨脹系數(shù)特別低和很容易石墨化的一種優(yōu)質(zhì)焦炭,,焦塊破裂時能按紋理分裂成細(xì)長條狀顆粒(長寬比一般在1.75以上),在偏光顯微鏡下可觀察到各向異性 的纖維狀結(jié)構(gòu),,因而稱之為針狀焦,。
針狀焦物理機(jī)械性質(zhì)的各向異性十分明顯, 平行于顆粒長軸方向具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,熱膨脹系數(shù)較低,,在擠壓成型時,,大部分顆粒的長軸按擠出方向排列。因此,,針狀焦是制造高功率或超高功率石墨電極的關(guān)鍵原料,,制成的石墨電極電阻率較低,熱膨脹系數(shù)小,,抗熱震性能好。
針狀焦分為以石油渣油為原料生產(chǎn)的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產(chǎn)的煤系針狀焦,。
煤瀝青是煤焦油深加工的主要產(chǎn)品之一,。為多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铮叵聻楹谏哒扯劝牍腆w或固體,,無固定的熔點(diǎn),,受熱后軟化,繼而熔化,密度為1.25-1.35g/cm3,。按其軟化點(diǎn)高低分為低溫,、中溫和高溫瀝青三種。中溫瀝青產(chǎn)率為煤焦油的54-56%,。煤瀝青的組成極為復(fù)雜,,與煤焦油的性質(zhì)及雜原子的含量有關(guān),又受煉焦工藝制度和煤焦油加工條件的影響,。表征煤瀝青特性的指標(biāo)很多,,如瀝青軟化點(diǎn)、甲苯不溶物(TI),、喹啉不溶物(QI),、結(jié)焦值和煤瀝青流變性等。
煤瀝青在炭素工業(yè)中作為粘結(jié)劑和浸漬劑使用,,其性能對炭素制品生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量影響極大,。粘結(jié)劑瀝青一般使用軟化點(diǎn)適中、結(jié)焦值高,、β樹脂高的中溫或中溫改質(zhì)瀝青,,浸漬劑要使用軟化點(diǎn)較低、 QI低,、流變性能好的中溫瀝青,。
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