高功率石墨电极建厂计划书汇总.doc

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1、1 引言1.1 项目名称、性质及各阶段设计人员项目名称：年产量20000吨高功率石墨电极生产项目的可行性方案研究项目性质：新建方案研究阶段设计人员：电子配料系统设计-曹春鹏 中碎车间除尘设计-刘家宇 粉体粒度的动态分析-王林浩 机加工工艺流程设计-陈诚 石墨化工艺流程设计-杨博 石墨化设备设计-高畅 焙烧工艺流程设计-马祥 煅烧余热在浸渍中的应用设计-张帅兵 浸渍工艺设计-蒋柏林1.2 设计情况总体简介1.2.1 项目提出背景 炭素材料具有优良的导电性能和导热性能、很高的化学稳定性和很强的力学性能，并且在电工电子、冶金、机械等方面广泛应用，甚至会应用于某些高尖端科学技术领域中占有很重要的地位，

2、越来越受到人们的重视。 炭材料又可以称为炭素材料，包括以炭材料和石墨为原材料进行生产和加工的产品。炭材料又可以分为传统炭材料和新型炭材料。今年来，我国新能源、新材料产业的发展得到高度的重视，国家鼓励发展石墨电极的生产，予以很多优惠政策来支持，目前新型炭材料产业已经被列为国家重点发展的新兴产业之一。 对于炭石墨材料的性能，一般来说，它有质量轻、多孔、导电、导热、耐腐蚀、高熔点、润滑、耐热、耐冲击、低热膨胀、低弹性、高纯度和可加工等特性。炭石墨材料虽然是非金属类材料，但是因为它有很好的导电性能，因而被认为是一种共价半导体和金属的中间物半金属。石墨具有比某些金属还要好的热传导性和电传导性，有很高的熔

3、点和化学稳定性，这使得它在工程上具有双重价值，可以再一些条件下被当做金属使用，而在另一些条件下当做陶瓷使用。炭石墨材料广泛应用于电工、冶金等方面作为导电电极和电气零件，例如半导体元件。炭素材料还具有良好的导热性，它的导热性与其优良的耐化学腐蚀性相结合，可以制造与酸碱介质接触的热交换器，以及其他的化工设备等。炭石墨材料在非氧化性介质中有很高的热稳定性，这在高温条件的工程中有很高的价值。在冶炼金属中可以作为炼铁高炉和电冶金炉的内衬、电极、坩埚等。而且炭石墨材料可以提炼至极高的纯度，其氧化物为气体，适合作为高纯度、高熔点物质的冶炼和铸型构件。 近几年来，新型炭材料发展的种类很多，其中主要有炭纤维、等

4、静压石墨、核石墨、锂电池负极材料、柔性石墨、炭纤维复合材料、热解石墨、石墨稀、高导热石墨、热解石墨、超高功率石墨电极等，而炭石墨新型材料这些显著的优良特性，引起了各行业的极大关注，研发的许多产品已经广泛应用于各行各业，因此新型炭材料对于我国科技发展的进步和国民经济的提高有重要意义。我国新型炭材料工业起步较晚，在技术水平和产量与发达国家相比都有较大差距，所以应给予大力度的发展该产业，拉动产业链的快速发展和进步。1.2.2 项目提出的目的 主要对于高功率石墨电极项目的可行性方案进行可行性研究和总结，在目前现阶段所了解的各工艺流程的基础之上，对于石墨电极生成产方案进行创新。在节能、选址、自动化等方面

5、进行介绍。本项目建设的20000吨/年新型炭材料项目会在很大程度上推动社会的进步，在新型材料的未来发展上积极带动产业的进步，同时也会带来一定的经济效益和社会效益。 在确定年产量为20000吨/年的前提下，各工艺如选料、煅烧、中碎、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化等流程当中，进行创新加工，尽量的减少能耗，保护环境，节省费用，实现自动化控制；在车间布置、生产设备、场地安排、人力资源分配、劳动力安排、地理位置分析、运输条件分析、环保建设等各方面进行研究。在现有工艺的基础之上创新，体现出技术优势，以最低的成本来获得最大的收益。1.2.3 项目提出的意义和必要性 根据产业结构调整指导目录（2011年本）鼓

6、励类的第八条第七款： 直径600毫米及以上超高功率电极、高炉用微孔和超微孔碳砖、特种石墨（高强、高密、高纯、高模量）、石墨（质）化阴极、内串石墨化炉开发与生产。 因此，国家鼓励发展石墨电极的生产，政府予以相应的政策支持和优惠，当前超高功率电极的市场发展前景很好，国家又予以鼓励，可知该石墨电极的项目研究方案很可行。此方案可以带动相关产业的发展和进步，并且可以尽量缩短我国在技术水平和产量上和发达国家的差距，不用过多的依赖进口石墨电极，对于国家的经济发展也十分重要。 在一定程度上来讲我国石墨电极企业自20世纪50年代投产后，经过50多年的发展和壮大，已经具备了一定的实力，可以进行新型炭材料产业的建立

7、，突出表现在以下几个方面：研发优势中国第一家石墨企业始建于1952年，1955年竣工投产，之后至1981年国内基本生产普通功率石墨电极。中国石墨电极企业虽然起步较晚，但发展很快，以中钢吉炭、方大炭素等为代表的一大批先进企业，产品质量已经达到或接近国际同类产品水平，生产技术和研究开发水平得到了很大提高。1981年成功研制出高功率石墨电极并开始批量的进行生产。1983年原冶金部钢铁司根据国家科委批准的合金钢科技公关课题，组织兰州炭素厂和吉林炭素厂开始UHP 石墨电极的研制任务，1984年9月试制品在长城钢厂电炉上进行初次试验，取得了初步的成功， 时任冶金部周传典副部长于1984年11月20日作出批

8、示，称该试验是一件重要事情，要求写出简报逐级上报并通报全国。20世纪90年代初开始掌握了代表国际先进水平大规格大直径UHP 石墨电极的生产技术，1996年我国第一根t，1997年突破20万t，2005年突破40万t，2010年突破60万t，2011年全行业石墨电极国内年总产量为68.24万t，生产能力得到很大提高。据统计，我国在1981到2011 年共生产石墨电极804.25万t。我国1955到1981 年生产的全部是RP 石墨电极，1981和1984年分别掌握HP 和UHP 石墨电极生产技术，20世纪90年代末期开始掌握代表着高技术含量的大规格的UHP 石墨电极制造技术。UHP石墨电极在我国

9、从无到有，取得了迅速的发展，内部的生产结构得到了优化，产品的质量和档次也得以大幅度的提高。装备优势主要得益于装备的引进和软件技术的消化吸收，中国石墨电极企业在近50年来的生产装备得到了明显提升，装备实力基本接近国际先进水平。方大炭素引进日本MN电极挤压机，开封炭素大部分关键设备和技术都是进口，中钢吉炭在上世纪90年代集中进口了德国艾立许混捏系统、德国塞斯隧道窑、日本不二越数控本体和接头加工机组、高压浸渍系统、美国英格索数控本体加工机组等。生产成本优势 生产原料进厂后，一般需要进行煅烧、中碎、磨粉等前期工序以及成型、焙烧、浸渍以及石墨化等多道工序，生产周期达到2到6个月，期间需要耗费大量的人工，

10、与地处欧洲、美国、日本的同行业相比，仍然具有非常明显的人力成本优势。经过50多年的发展，主要石墨电极生产厂家的石墨电极的原料单耗、综合能耗和综合电耗不断刷新，屡创新低，生产成本也得以大幅度降低。1.3 可行性方案编制依据及原则1.3.1 编制依据此可行性方案的研究属毕业设计研究范围，并不一定实际应用于项目实施，既不需要进行可行性研究报告的委托；现行相关设计标准、规定及规范化工投资项目可行性方案研究报告编制办法1.3.2 编制的原则严格执行国家基本建设的相关法律、法规和规范，毕业设计的方案研究应该符合实际，并且符合国家政策；符合环保的要求，节约能源；实现技术和设备的创新应用，采用现代化的技术，应

11、用现代化的管理水平，采用符合要求的工艺技术，要求平稳运作，以最少的成本做到最大的收益；充分的利用现阶段可利用的资源和条件，控制项目成本；保护环境，减少三废的排放，建设符合现代化的工厂；严格执行国家关于安全生产、劳动保护和消防的有关法律、法规，符合国家标准，实现放心安全的正规的生产；提高产品的质量水平和工厂的技术水平。所生产的产品应符合国家要求标准，以供国内所需；采用先进技术使产品达到国际标准，以拓宽国际市场，实现产品出口。按照“一体化、露天化”的原则进行生产车间的布置；并且按照“轻型化”的原则进行建筑结构的设计；按照“社会化”的原则，进行员工生活福利设施的健全。工厂的运输尽量采用社会协作条件，

12、减少不必要的成本投入；实事求是的进行编写，提出毕业设计的创新点，增强项目的竞争力。1.4 项目研究范围 本项目的研究内容主要为在确定年产量为20000t/年的前提下高功率石墨电极生产的各工艺流程，例如：粉碎、煅烧、焙烧、浸渍、石墨化等过程，车间布置、人员安排、库房设计、变压器设计等。在现阶段成熟的基础上进行创新加工，尽量的减少能耗，保护环境，节省费用，实现自动化；在车间布置、生产设备、场地安排、人力资源分配、劳动力安排、地理位置分析、环保建设等方面进行研究和总结。具体研究范围：项目投资方向研究基础配套设备研究工艺技术方案研究市场前景分析经济效益分析环境效益和社会效益分析15 研究结论1.5.1

13、 投资方向简要结论本项目的投资方向正确 综合分析可知，此项目生产20000吨/年的高功率石墨电极，此项目符合国家对于产业发展的支持，石墨电极的销售前景好，可以拉动产业的发展。随着产业发展领域的不断拓宽，可以占有强有力的市场，因此本项目的投资方向很正确。应具有很好的政府政策支持和完善的配套设施 市政府应积极推进该项目的投资建设，给予石墨电极生产项目更多的优惠政策和相应的奖励投资，选择建厂地点时应该具有完善的交通运输条件，在水、电等相应配套设施完善，为此能为项目提供相应的外部条件。工艺技术水平先进 本项目采用先进的工艺技术水平，在现阶段已有的技术上实现技术创新，降低能耗、降低生产成本，在产品质量上

14、处于领先状态，采用自动化控制，减少人力的投入，具有很好的经济效益。具有良好的市场前景 随着我国新能源，新型材料产业的快速发展，国家对新型炭材料产业的支持，该产业将有很好的发展前景，并能带动相关产业的迅速发展，带动市场对新型炭材料需求量的增加，为新型炭材料提供了广阔的市场销售空间。近几年，随着原材料价格的降低，使得收益成本更高，市场需求量增加。具有良好的经济效益、社会效益和环境效益 该项目的工艺技术先进，采用的工艺符合环保要求，综合分析，经济效益可观，拉动相关产业的进步具有很好的社会效益，符合国家对该产业的鼓励政策。 综上所述，该项目的建设符合要求，应组织人力迅速的进行实施，更快的投入到产业的建

15、设，生产满足市场需求的产品，创造更大的效益。2 市场分析与预测2.1 发展现状分析2.1.1 世界新型炭材料发展现状及趋势 世界石墨电极的产能的一般在中国，而石墨电极的需求大部分都在国外，因而中国的碳素企业有很多被迫走上了国际化的发展道路。世界石墨电极市场上，国际贸易量在25到30万吨，国际贸易主要在发展中的资源国与发达的工业国之间进行，主要出口国有：中国、韩国、墨西哥、奥地利、巴西、斯里兰卡、美国、德国等。主要进口有日本、美国、德国、意大利、法国、香港、西班牙、波兰等，目前，中国已与日本、美国、德国并称全球四大炭素生产国，中国产量和出口居世界首位，且质量优质，价格低廉，品种齐全，在国际上具有

16、较强的竞争力并且享有很高的声誉。日、美等一些十分发达国家对于炭材料的研究十分重视。由于新型炭材料一些十分突出的特性，美国将该材料定为战略新兴材料之一，充分利用其巨大的费用，积极地进行研究与开发。日本最近几十年以来在国际上率先在低温气相生长金刚石和纳米炭管等方面取得了突破性的进展。 2.1.2 国内新型炭材料发展现状及趋势 中国炭素企业的外销约30%，但根据中国海关资料显示， 目前中国石墨电极已出口至超过80个国家和地区，由于价格低廉、质量可靠，已经汇聚了一大批忠实用户，国际化经营已初具规模。中国石墨电极出口日本约占40%，出口西欧约占36%，出口美国约占12%，可见我国出口石墨电极约90%销往

17、工业发达国家，特别是钢铁工业发达国家。 目前中国炭素与企业已经有超过400家，年生产石墨电极的能力约为70万吨，是世界上最大的石墨电极生产国之一，但是工序配套、批量生产的规模企业只有50多加，较国外技术水平仍存在一定的差距。伴随着我国近些年新材料产业的快速发展，优质新型炭材料的需求量增加，使得新型炭材料的发展空间广泛，在国家相关产业的大力支持下，一定会迅速成长。炭素行业是国家重点支持的基础原材料产业,其主导的产品石墨电极是钢铁工业炼钢过程中不可替代的耐高温、耐氧化的导电材料。近些年来，随着中国冶金产业结构的优化和升级，落后的生产装备日渐被淘汰，高功率和超高功率电驴迅速的发展，使得普通功率中小规

18、格的石墨电极需求量日渐减少，高功率和超高功率石墨电极的需求量逐年增加。 到目前为止，我国炭素行业已有了很大的进步，主要以吉炭、兰炭等为骨干企业，电炭制品也基本满足了国内经济建设的需要。但是我国的炭素行业和先进国家相比，无论在质量、技术、装备、管理等方面都有很大的差距。对于炭纤维产业，目前国内一部分企业引进国外淘汰技术，只能生产一些比较低端的产品。对于高性能的产品只能依赖进口，因此，新型炭材料已经被列为国家十二五期间重点发展的战略新兴产业。2.2 市场预测及分析2.2.1 目标市场 本项目生产的产品，主要是以中高端的新型炭材料为主，逐步发展，提高产品质量，进而实现进口产品的替代。目标市场主要针对

19、国内和国外。在国内，主要为钢铁、冶金等工业提供新型炭材料；在国外，主要实现在台湾、香港、东南亚等国家和地区的出口。随着技术的引进和不断的创新，国产的新型炭材料的成本会逐渐的降低，该材料必定会很快的推进，形成很大的消费市场。2.2.2 价格分析 该项目根据市场要求来拟定产品的价格，在企业起步的初期，拟定较低的价格，这样可以确保公司的收益，也可以利用较低的价格在市场竞争中处于有利的地位，为产品以后的销售拓宽市场。根据现阶段的行业分析，近几年随着国内技术的逐渐成熟，价格有下降的趋势。但随着国内市场对于新型炭材料应用范围的不断扩大，应用领域的不断拓宽，进而需求量不断的增多，因此销售前景十分可观；又因我

20、国地大物博，资源丰富，主要原材料石油焦价格较低，这样使得生产成本降低，人力资源价格较低，使得人员投资成本降低，利润空间较大。同时，该研究项目采用先进的技术设备，成本较低，前期市场调研分析全面，打开了产品的销售渠道，质量优良，该项目定位的价格会在市场有很大的竞争优势。2.2.3 相关产业链分析 石墨电极主要用于冶金工业当中，电炉炼钢消耗的电极占石墨电极消耗的大部分，据不完全统计约为70%左右，因此，石墨电极的生产和发展主要取决于电炉炼钢产业的发展。据世界经济组织预测，目前全球炼钢产能进入新一轮的增长期，自2001年以来，全球钢产量增加了2亿多吨。2005年全球钢材的消耗量约为10亿吨左右，全球的

21、产钢量约为11亿吨左右，这将带动高功率、超高功率石墨电极市场需求的上升。根据统计，我国近几年石墨电极出口量呈现逐年递增的趋势，中国炭素行业出口量预计上升，新型炭材料应用领域也十分广泛，例如，应用于航空航天、电池材料、化工、建材、军工以及核工业等，这将拉动相关产业链的进步和发展，带动国家经济的增长，促进经济的可持续发展。2.2.4 营销计划 新型炭材料在销售时，主要有国内销售和国外销售。生产出的产品在国内进行主要销售，并且开发创新模式，采用网络宣传，逐步拓宽网络市场，可以试运行网络销售。另外，对本产品的原材料供应商进行原料的追踪，确保生产线顺利生产，产品营销顺利进行，建立供应齐全的营销管理模式，

22、生产尖端产品，储备生产技术，为企业在市场竞争中占有有力地位而努力。针对不同客户的需求，分析市场，满足客户的要求为标准，减少废品量，生产优质的产品，提高客户满意度。加大研究力量，生产多样化产品，针对不同的消费需求提供相对应的产品和高质量的服务。随着竞争的日益激烈，市场需求变化加快，企业的营销战略也要不断的调整以适应多变的市场，需要分析市场的占有情况和主要收入指标来调整企业的销售方式，公司的市场开发要有计划性和针对性，在市场占有率上大幅度提升。 本研究项目主要针对应届毕业生的毕业设计项目，大胆提出创新，以沈阳理工大学为依托，重视科技进步和产品的创新，积极的引进先进的技术和设备，促进产业结构的调整，

23、不断改进落后工艺。加快进行新型炭材料的开发，积极的开拓市场，建立健全稳定的供货渠道和稳定的销售渠道，注重售后服务。2.3 风险预测及分析2.3.1 市场风险预测及分析 本研究项目主要联系产业为钢铁产业，钢铁产业是我国国民经济的支柱性产业，石墨电极产业和钢铁产业的发展息息相关，钢铁产业的兴衰直接决定了电极行业未来的走向。从这一点上来看我国国内电极生产的企业，就我国钢铁产业的现状及未来的发展动向进行分析解读是十分重要的。 严格来讲，近些年来我国炭素企业在核心技术方面并未能取得实质性突破，同国际的先进水平仍存在不小的差距。石墨电极的下游市场主要有钢铁、工业硅和黄磷。由于工业硅和黄磷行业对电极的需求在

24、全部需求中的比例较低，只有不到20%。根据国家钢铁产业宏观调控政策的要求，我国钢铁工业的根本的任务是加快转变方式，调整优化结构，改善品种的质量，推进全行业产业的升级，努力的实现钢铁工业由大向强的方向转变，从这一方向来看，对于后续的石墨电极产业要求也十分的严格，存在一定的市场风险。 本项目在投产之前，进行严密的前期市场开拓，确保原材料的持续不断的供应，所以即使在原材料价格上升的情况，也能够有效的控制该项目对单位的影响，资源风险比较小。 总之，对于非垄断性行业来讲，产品定位是否准确，取决于市场的需求及产品的市场占有率。该建设项目生产的产品为国内、国际市场的畅销或者即将进入国际市场的产品，未来市场的

25、需求量很大，但是仍然存在着激烈的市场竞争、新竞争者进入等带来的风险因素。2.3.2 投资风险分析 原材料价格的波动、相关产业的波动、国内外市场的不确定性给投资可能带来的投资风险。3 生产方案研究3.1 生产车间 本项目研究石墨电极的生产流程，生产车间多，主要生产车间见下表3.1表3.1 生产车间表生产车间名称单位数量备注煅烧成型焙烧浸渍二焙石墨化机加工/间/间/间/间/间/间/间11111113.2 生产规模 根据市场分析以及未来的发展战略，根据现有的技术和资金预估等情况，确定生产规格见表3.2表 3.2 生产规模表生产流程名称单位数量备注粉碎煅烧成型焙烧浸渍二次焙烧石墨化机加工t/at/at

26、/at/at/at/at/at/a20000200002000020000200002000020000200004 工艺技术方案4.1 工艺技术方案选择原则本项目应选择技术先进、成熟可靠的工艺。以减少经济投入、降低生产成本。生产的产品优质，并且技术的选择应符合国家的安全规范要求，保证高效、高标准、高质量的生产。以此获得最好的经济效益。在保证生产工艺流程规范的基础之上，按照“流程顺畅、物流合理”的原则进行车间工艺的分布，并且留有进一步的发展空间，确保生产顺利进行。本项目各阶段选用的原材料价格低廉，应该充分利用地区的现有资源优势和多年合作的国内公司提供优质低廉的原料，使生产流程通顺，利用本地区现

27、有的动力基础和公用工程等资源。项目的建设应以环保为中心，做有利于国家可持续发展的项目研究，做大规模的绿化建设，符合国家清洁生产的要求，无有害“三废”的排放。4.2 工艺方案简要介绍 石墨电极与炭石墨制品的生产中，最常用的的生产工艺为常规工艺，其工艺主要有煅烧、中碎、混捏、成型、焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、机加工，最后检测成为合格产品。其主要工艺方案如以下流程：固体原料煅烧中碎混合及混捏成形黏结剂浸渍剂焙烧浸渍石墨化机加工检测图 4.1 石墨电极的生产方案图解产品4.3 工艺流程4.3.1 各流程简介原材料原材料种类简介：炭石墨材料的生产中所使用的固体原料有很多，有普通石油焦、针状石油焦、沥青

28、焦、人造石墨、天然石墨等；自然界含碳矿物和人造的各种炭素原料虽然本质上都是碳元素构成的物质，但是却有不完全相同的物理性质和化学性质。主要是因为它们的生成条件不同，因而碳原子的排列方式和碳原子的键性不同。主要炭材料的的特性和试用范围如表4.1所示表 4.1 各种炭素原料的特征及试用范围种类制造方法主要特征适用范围主要机能石油焦针状焦沥青焦天然沥青焦天然石墨延迟焦化流化焦化针状石油焦和针状沥青焦煤沥青焦化（焦炉法和延迟焦化法）用天然硬沥青焦化分鳞片和土状两种，须预先除去杂质原料油的产地、质量和焦化条件对焦的纯度、择优取向度、石墨化性能有很大的影响。石油焦的性能好、纯度高、线胀系数小，但各向异性因数

29、大。焦炭颗粒呈球状，各向同性，石墨化性能差外观光泽，呈流线形的纤维结构，破碎后颗粒呈细长针状，各向异性系数大密度比石油焦高，各向异性因数较小，石墨化性能较差焦炭呈0.11.0mm直径的球形，各向同性高强度颗粒，纯度、石墨化性能和机加工性能均不如石油焦鳞片状石墨具有较完善的石墨结构，质软，润滑性好，各向异性因数大，导电性好炼钢用石墨化电极、电解用阳极板、核反应堆石墨砌体，特种石墨不适用于做炭素原料炼钢用石墨化电极电解用阳极板、电火花加工用电极、特种石墨高温气冷原子反应堆石墨砌体电刷、冶炼坩埚导电性，耐热冲击性导电性、耐热冲击性导电性、耐腐蚀和氧化、纯度高、机械强度高中子减速和反射能力、高密度、对

30、辐射的稳定性导电性、润滑性、耐磨损、整流性能原材料选择及生成： 石油焦具有灰分低，在高温下容易石墨化，导电和导热性能都比较好，因此是生产各类石墨材料的主要原料，本项目即选用石油焦作为原材料，但是，石油焦的产地、质量及焦化条件对焦的纯度、择优取向度等有很大的影响。而焦的性能对炭石墨材料有很大的影响，因此，对于石油焦的生成过程应予以简单的了解。 石油焦是石油裂解后的重质渣油，经过加热分解和聚合而制成的固体炭质材料。此加工过程通常被称为焦化或炭化。 本项目选择高质量石油焦，例如：辽宁省是优质石油焦产量地。石油焦质量的衡量主要有挥发分、灰分、硫分等。石油焦的挥发分高低表明其焦化程度，对之后的煅烧工艺有

31、较大的影响。挥发分不会直接影响炭石墨材料的质量；灰分是石油焦的意向重要质量衡量指标，石油焦中的灰分含量与石油渣油的盐类和含硫及焦化的条件有关，一般炭石墨材料生产用的石油焦的灰分量应不大于0.5%，本项目生产高纯度石墨时，选择石油焦的灰分不大于0.15%，并且该项目选择的石油焦中的这些有害杂质含量应该严格控制在0.1%以下；硫分也是石油焦的重要指标之一，硫分主要是来自于原油。硫是一种有害物质，石油焦主要分为有机硫和无机硫，石油焦中有机硫占大多数，在较低温度下煅烧可以除去有机硫，但无机硫要在石墨化高温下才能分解挥发，少量的硫在此高温下会生成稳定的化合物，可以在其中加入其它的添加剂除去。煅烧煅烧的目

32、的： 煅烧是将各种固体炭素原料在隔离空气的条件下进行高温加热处理。它是炭素制品生产过程中一个重要的工序。由于各种固体原料的成焦温度或者成煤的地质年代等的不同，在内部结构中不同程度地含有水分、杂质或者挥发物。这些物质如果不预先排除，直接用它们生产炭石墨材料，势必会影响产品质量和使用性能。各种炭素原料除了天然石墨和炭黑之外都需要煅烧，因此本项目所用石油焦需要经过煅烧过程，煤沥青焦和冶金焦的焦化温度达1100，含有挥发分很低。在单独使用时可不必煅烧，但在用罐式炉煅烧延迟石油焦时为了防止石油焦结成大块，或者是用回转窑煅烧延迟石油焦时，防止温度过高使炉尾结焦，按照一定的比例掺入沥青焦，故此时沥青焦也要经

33、过煅烧。 各种炭素原料在煅烧的过程中产生了一系列的变化。概括地说有如下的变化：排除原料的挥发分 除去原料中的水分、加速硫分的变化、从而控制灰分的增大、使焦粒体积收缩并且趋向稳定，这样，可以达到提高原料的真密度、强度、导电性能、抗氧化性能的目的。煅烧的作用： 原料的体积收缩，密度增大，使得在制品焙烧时的开裂和变形废品率降低，得到理化性能和几何尺寸比较稳定的制品。 原料的机械强度提高，对提高产品的质量有直接的关系。 煅后焦比较硬脆，便于破碎、磨粉和筛分。 煅后焦的导电和导热的性能提高，为产品质量的提高和优化工艺创造了条件。 煅烧使得焦炭的抗氧化性能提高，可以提高产品的抗氧化性能；此外，只有煅后焦才

34、能作为焙烧和石墨化用的填充料，因此对于本项目而言，煅烧是必不可少的工序。煅烧过程：一般地说，在400以下，从各种炭素原料中所排出来的挥发分，主要是来自焦炭中的少量的轻质馏分。当煅烧的温度上升到400500的温度范围的时候，由于炭素原料中的大分子以及大分子中的原子或者原子团的平均能量不断的增加，增加到大于其键能时候，一方面能够逐步发生大分子裂解成小分子；另一方面会使得部分侧连基团发生断裂，并且以挥发分的形式排出。在500的煅烧温度范围之内，各种炭素原料中的挥发分是呈现油雾黄烟的形态逸出的。在500800范围内，各种炭素原料的挥发分的排出量最大。因为石油焦在焦化前已经过370390的蒸馏，500左

35、右才会进入焦化塔进行焦化。当煅烧的温度约为700时，炭素原料挥发分的主要成分是碳氢化合物及由碳氢化合物热解所分解的氢。当温度继续升高，将要会引起碳氢化合物的强烈的分解生成热解炭。随着温度的继续升高，气体的逸出量减少，热解的温度会增加，进一步促进结构的紧密化，从而使得焦炭的电阻率降低。电阻率降低幅度视氢的排出量程度而定。煅烧温度在1100以上时原料的排气基本上停止，收缩也相对稳定，因此石油焦的煅烧温度一般不能低于12501300。在煅烧时，原料中的其他杂质也将受热相继排出。在低温时首先要排出吸附的气体例如氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳等。煅烧除硫：在11001200范围内，石油焦挥发分实际上已经

36、完全排出，但还残留约为0.1%0.2%的氢，硫的含量则视原焦中有机硫的含量而定，这些残留的氢、硫以及其他的杂质将会一直存在到石墨化高温处理时才会基本排除。可见，它们在焦炭中形成了热稳定性极高的化合物。最现实而有效的脱硫方法是高温煅烧，因为高温可以促进焦炭物质的结构重排，并且使得C-S间的化学键断裂，硫要到12001500范围内才能够大量的排出。利用生焦本身挥发分燃烧达到高温时煅烧工艺无燃料的发展方向。中碎原料粉碎的目的：在炭素产品的生产过程中，各种炭石墨材料除了黏结剂外，都是由不同粒度的物料所组成的。所谓粒度，就是料块大小的量度，常用毫米、目、微米、纳米来表示。而各种颗粒粒度的大小、数量、形状

37、和表面状况等，对于炭石墨材料的生产工艺过程及制品性能等都有很大的影响。用于炭石墨生产的固体原料，虽然预碎、煅烧，料块的块度有所减小，但是一般粒度仍有1050mm左右，并且波动较大、组成不均，与配方的粒度要求相距甚远，是不能直接用于炭石墨材料生产的配料的。石油焦在在完成煅烧过程后，其粒径的大小不可以控制，而且粒度分布不均匀，不利于形成最紧密堆积。因此，此时的煅后焦不适用于成型，需要经过破碎、筛分、再配料后，才适合混捏、成型。中碎就是为了完成之后的步骤而存在的车间，其最大的作用就是为了实现混捏、成型时能达到最紧密堆积的状态，而准备合适的粒径和粒度分布的煅后焦。粉碎过程的特点：物料的粒度变小；单位质

38、量的总表面积增加，粒度愈细，新增加的表面积愈多；粉碎物料需要消耗能量，粒度愈细，消耗的能量愈多。在理论上用于物料粉碎消耗的能量转变为物料新增加的表面积的表面能。粉碎的方法：粉碎的过程就是机械对物料施加外力作用的过程。物料的性质，如强度和硬度，在粉碎过程中起着重要的作用。压碎，利用机械装置挤压物料，给物料施以压力的粉碎。劈碎，利用机械的尖劈扎入物料而产生的劈力来完成粉碎的过程。剪碎，物料在两个粉碎工作面间如同受集中载荷的两支点除了在外力作用点受剪力外，还能产生弯曲折断，多用于硬脆大块物料的粉碎。击碎，利用设备和物料，物料和物料间的碰撞作用，而把物料击碎。磨碎，用粉碎工作面在物料上面相对移动，对于

39、物料施加一个剪切力而把物料磨碎。混捏混合与混捏定义：所谓混捏，就是将各种不同种类及其各种不同粒度的干物料，并且加入液态黏结剂，采用机械搅拌的方法，是物料分布均匀，并且使得黏结剂薄薄地均匀地包裹在粉粒的表面，及渗透浸润到粉粒表面的微孔中，使得物料具有一定塑性与密实度的工艺操作即成为混捏。混合与混捏原理：煅后焦经过破碎后可以得到不同大小的碳质颗粒材料，为了获得高质量的石墨制品，我们要把不同粒度的碳质材料和不同种类的原料适当的混合。用合适 的称量设备，按配方要求准确的称取不同粒度的重量，在碳和石墨制品生产中，正确的制定配方和准确的配料操作，对以后的压型、焙烧石墨化工序都有很大的影响。混合与混捏的目的

40、：使各种不同物料均匀地分布。使各种不同粒径的骨料均匀地分布，使颗粒之间的空隙用更小的颗粒来填充，以提高物料的实密程度。使干料和黏结剂分布均匀，黏结剂均匀覆盖在干料颗粒的表面，并部分第渗透到颗粒的孔隙中去。使得干料和黏结剂组织结构充分均匀的混合在一起，温度适宜，并且成为你可塑性良好的糊料，使其便于压型的工序。影响混合与混捏的质量因素：粉末粒度及粒度的变化影响混合的质量。粉末的颗粒形状影响混匀度。混合物中各个组分的比例以及分散度的比例。混合物的密度和各组分间的密度的比值。混合物颗粒间的摩擦系数大小。混合时粉末移动的速度。粉粒的凝集和相互的研磨作用。各种粉末间的性能差异以及氧化情况等。成形成形定义：

41、在前面经过混捏而制成的糊料经辊压轧片冷却后磨成的粉料及混合的干粉料，它还没有固定的形状和尺寸，也没有达到较高的体积和密度，更没有整体的强度。所谓的成形，就是将混捏后的糊料或者粉料，通过某种方法和一定的压力，将其在模具内压成具有一定的形状、一定的尺寸、一定的密度和机械强度的块状物体的工艺操作。成形方法：模压成形法：这种方式是采用立式压机，先按着制品的形状和大小而制成模具，然后把一定数量的混捏好的糊料或者压粉装入压机工作台的模具内，开动压机对糊料或者压粉施加压力，并且维持一定时间使其成形，之后把压制好的压坯从模具中顶出即可。挤压成形法：挤压法是采用卧式挤压机，先将糊状装入压机的料室内，用压力机的主

42、柱塞对糊料施加压力。振动成形法：振动成形是将糊料装入放置在振动成形机的振动台上的模具内，然后在上面放置一重锤，利用振动台的高速振动，使得糊料达到密实而成形的目的。等静压成形法：等静压成形是在等静压压力容器里完成的，它将压粉装入橡胶或者塑料制成的弹性模具内，封好之后放入高压容器内，用超高压泵打入高压液体介质，使压粉受压而成形。影响因素：颗粒的不等轴程度愈大，其择优取向愈明显，制品的各向异性也愈加明显。例如针状焦颗粒呈现针状，不等轴程度很大，故其制品的各向异性很明显。成形时候颗粒移动的形成越长，则颗粒的取向过程越充分，择优取向效果越好，从而使得制品的各向异性越大。焙烧焙烧定义：焙烧过程实际上是使生

43、坯通过热处理将黏结剂炭化为黏结剂焦的过程。就是将压制好的生坯放置在焙烧炉内，隔绝空气进行加热，黏结剂在一定的温度下，进行一系列的物理化学反应，在炭骨料的表面生成一定厚度的黏结剂焦膜。通过黏结剂焦而使炭粉颗粒与颗粒之间连接成具有一定的机械强度和理化性质的整体。焙烧目的：获得粘合焦，使分散的炭颗粒能成为有机的整体，也就是使得黏结剂完成炭化的过程。使制品结构趋于更加均匀，且无内外裂纹、空洞与气孔等缺陷。使制品具有一定的几何尺寸。形状和机械强度及性能。焙烧制品的机械强度和性能取决于焙烧时黏结剂转变成黏结剂焦炭的数量，而机械性能与焦化值有直接的关系。焙烧过程：第一阶段称为预热阶段，温度为室温至200，在

44、此阶段中主要是黏结剂软化。第二阶段温度为200300之间，毛坯随着温升高而排出水分、二氧化碳、轻油等，并且部分进行脱氢缩聚反应，主要是沥青中的石油质和沥青质逐渐缩聚成分子量更大的苯不溶物。300时，由于热分解而新形成的物质的排出几乎占挥发物总量的20%。第三阶段为成焦的阶段，温度为300750之间，此阶段是影响焙烧质量的关键阶段。黏结剂进行大量复杂的分解、聚合、环化、芳构化反应，使黏结剂基本上转变成黏结焦。第四阶段为排出外围异类原子阶段，温度为7501100之间。在此阶段中，黏结焦中形成大型的芳香族平面分子，平面分子的外围异类原子及原子基团发生断裂被排除，随着温度的升高平面分子发生重排现象。9

45、00以上边缘氢原子逐渐断裂与排除，同时黏结剂焦进一步收缩及致密化。焙烧过程是一个初期炭化的过程。但是它形成了对高温炭质的性质有决定意义的基本结构，是炭化中最重要的过程。特别是液相炭化过程，如果控制了炭化反应，就能制得高强度的黏结剂焦。浸渍浸渍的目的：浸渍的目的在于将熔融沥青等浸渍剂，充填到这种气孔以及骨科焦炭颗粒中原来存在的开口气孔里，经过二次的焙烧使得气孔率或通气孔率减少，同时，提高了坯料的密度、强度、弹性模量、线膨系数，或者可以提高耐腐蚀性与耐磨性、提高导电性等。对于浸渍剂的要求：具有较高的化学稳定性。具有易于浸入炭石墨材料微孔的流动性。具有良好的吸附性及浸后的良好不透气性。能最大限度地提高材料的机械强度。影响浸渍效果的因素：工艺条件影响：温度因素会对浸渍效果有影响，产品预热太高容易氧化，温度太低，从预热箱出来很快的冷却，进入浸渍罐，浸渍剂遇到冷制品，其粘度会增高，流动性也会变差。压力因素也会有影响。炭石墨制品装入浸渍罐之后，首先抽真空，目的是将罐内和制品内的残余空气抽走，同时排出浸渍罐内的水蒸气，便于浸渍剂的浸入。浸渍剂理化性质的影响：浸渍剂的密度越大，浸渍的效果就会越好。黏度适当为好，浸渍剂的黏度越小，流动性会越好，就比较容易渗透到较小的气孔中去。浸渍剂