1、第 一 節 天 然 石 墨天然石墨主要用于電碳行業生產電刷， 耐磨材料密封材料，(柔性石墨)石墨電氣元件，石墨坩堝，耐火材料行業生產各種含碳耐火材料 ，電池炭棒、石墨潤滑劑，鋼鐵行業等第 二章 碳 石墨 材 料 工藝原理碳石墨材料工藝原理第1頁一 、天然石墨分類及特點 按結晶狀態分 晶質石墨（石墨晶粒1m） ： 鱗片石墨(我國屬于鱗片石墨) 致密塊狀石墨，形狀呈顆粒狀，礦床稀少 土狀石墨(隱晶質石墨)碳石墨材料工藝原理第2頁氣成作用深度變質作用含碳化合物天然石墨碳石墨材料工藝原理第3頁1、鱗片石墨 鱗片石墨外觀呈黑色或銀灰色，有金屬光澤，呈魚鱗狀或葉片狀，含有良好導電性和潤滑性. 粒度普通在3

2、mm以下，通常為(1-2)(0.5-1.0)mm ,厚度0.02-0.05mm；最大長為4-5mm 最小為(0.5-)(0.25-0.5)mm鱗片石墨是碳氫化合物氣成作用結果碳石墨材料工藝原理第4頁碳石墨材料工藝原理第5頁2、土狀石墨 土狀石墨呈黑色，無金屬光澤，潤滑性和導電性較鱗片石墨差。結晶很小，平均尺寸在0.010.1mm 在普通顯微鏡下難于辯認其結晶形狀，而稱為隱晶質石墨。土狀石墨是煤或瀝青在地殼高溫高壓作用下發生熱解而得到 一個深度變質作用產物能夠將土狀石墨看作是一個無定碳轉化為結晶碳過渡產物， 即煤和石墨中間產物。碳石墨材料工藝原理第6頁1、鱗片石墨 鱗片石墨常與石英，透輝石等礦物

3、共生，鱗石墨在礦物中其含量都不太高，通常品位在3-10%，個別富礦可達20%，須經過選礦才能得到碳含量較高鱗片石墨 。二、天然石墨選礦捕收劑: 普通為輕柴油，雜酚油，每噸加入0.1-0.5Kg起泡劑: 2#浮選劑油(松香油加工而成)碳石墨材料工藝原理第7頁碳石墨材料工藝原理第8頁2、土狀石墨土狀石墨礦床： 分散性土狀石墨，品位只有2-3%不具工業開采價值 致密性土狀石墨礦床，品位達60%-80%高者達95%左右土狀石墨可選性差(含有機物對浮選劑起抑制作用)土狀石墨礦：手選 ，也有為了提升產品品位進行浮選 碳石墨材料工藝原理第9頁三、天然石墨性能天然石墨組成對性能影響:灰份，固定碳： 決定石墨純

4、度，固定碳含量越高，石墨越純。 灰份中主要含SiO2(60%)，Al2O3，Fe2O3，MgO，CaO鱗片大小： 決定著石墨抗氧化能力，鱗片越大，結晶程度 越高，抗氧化能力越高。碳石墨材料工藝原理第10頁分析石墨抗氧化性慣用差熱分析進行判斷，開始溫度越高，石墨抗氧化性越高；峰值溫度越高，石墨抗氧化性能力越高。當粒度0.125mm 抗氧化性能力增強；灰份越多，氧化速度減慢(灰份在石墨表面形成保護膜)。抗氧化性土狀石墨氧化速度大于鱗片石墨碳石墨材料工藝原理第11頁四、天然石墨分布 天然石墨主要分布在黑龍江，山東，內蒙古，河南等。以黑龍江柳毛，內蒙古興和，山東南墅，平度鱗片石墨為優，我國是石墨主要產

5、地，儲量占世界62.5%，是主要出口國。 碳石墨材料工藝原理第12頁 生產炭石墨材料所用原料都是各種炭質或碳氫化合物(含碳高分子化合物)原料品種較為單一。 骨料：石油焦、瀝青焦、冶金焦、無煙煤粘結劑：煤焦油瀝青、煤焦油、蒽油、合成樹脂第二節 人造石墨材料一、人造石墨所用原料碳石墨材料工藝原理第13頁 1 石 油 焦 石油焦是石油渣油經高溫焦化處理而得到固體產物，它是生產炭石墨制品主要原料之一。 1）特點及用途特點A、碳含量高；B、灰份含量很低；C、易于石墨化；D、用石油焦為原料制品含有良好導電、導熱性和化學穩定性，并含有一定強度。用途 石油焦主要用于生產石墨電極，石墨陽極，石墨塊，陽極糊，高純

6、石墨等少灰制品生產。 碳石墨材料工藝原理第14頁碳石墨材料工藝原理第15頁原料 ：渣油；渣油由烷烴，環烷烴，芳香烴，瀝青質和樹脂質組成。瀝青質和樹脂質得到焦炭無序且高度交聯。 石油焦是由渣油經過高溫縮聚而得產物。焦化工藝有：釜式焦化；平爐焦化；延遲焦化；接觸焦化和流化焦化等 。當前普遍采取是延遲焦化法(500左右) 2）石油焦生產碳石墨材料工藝原理第16頁石油焦分類： 從外形和特點可將石油焦分為三類：海綿狀焦；蜂窩狀焦和針狀焦。 從結構分：玫瑰花形；鑲嵌形；定向纖維狀。 衡量石油焦質量指標主要有： 灰分含量；硫含量；揮發份含量；1300煅后真密度。3）石油焦分類和質量碳石墨材料工藝原理第17頁

7、 針狀焦是生產超高功率電極主要原料 針狀焦性質主要取決于選取原料 ，必須選擇富含芳烴尤其是富含高分子芳烴渣油為原料。 國產針狀焦提出指標： 灰分 2.12g/cm3 W1% V3PPm S0.2% 導熱系數 1.010-6/4）針狀焦性質碳石墨材料工藝原理第18頁 2 瀝 青 焦 瀝青焦是煤瀝青焦化后所得固體產物1） 瀝青特征 灰分和硫含量較低，結構致密(氣孔率低)，耐磨性和機械強度高，揮發份低，普通為3%左右，較易石墨化。與石油焦相比，灰分、含硼量較高，石墨化較難，所得制品真密度略低，比電阻略高碳石墨材料工藝原理第19頁 碳石墨材料工藝原理第20頁2） 瀝青焦用途 瀝青焦主要用于生產石墨電極

8、，石墨陽極等少灰制品，普通加入2025%；陽極糊或預焙陽極，也用于生產高爐炭塊(部分加入)。 瀝青焦因為成焦溫度高(1300左右)普通不需煅燒，只需烘干，若與石油焦共同使用時，與石油焦一起煅燒，以預防延遲結焦，并有利于提升制品強度。碳石墨材料工藝原理第21頁3）瀝青焦生產原料：中溫瀝青；高溫瀝青煤瀝青焦化過程：450前主要發生蒸餾作用及熱分解；450-500主要發生熱分解及熱縮聚；500以后形成半焦，以熱縮聚為主；800以后焦化基本完成。碳石墨材料工藝原理第22頁指標名稱 電極冶煉、電炭制品用灰分（Ag） 0.5全硫量（SgQ) 0.5揮發分（V r) 1.2碳石墨材料工藝原理第23頁3 無煙

9、煤及冶金焦1）無煙煤 在自然界中金剛石和天然石墨是存在兩種結晶形態碳，另外大量存在就是無定形碳即煤。 無煙煤強度高，含有良好導電性和熱穩定性，價格低，資源豐富，主要用于生產炭塊、炭電極及各種糊類(陽極糊除外)碳石墨材料工藝原理第24頁 碳石墨材料工藝原理第25頁碳素材料制品用無煙煤必須具備：A、灰份低10%；B、機械強度高；C、熱穩定性高；D、硫含量低。當前在碳素工業中慣用無煙煤為山西陽泉、晉城，河南焦作，寧夏汝箕溝；湖南金竹山等產地。碳石墨材料工藝原理第26頁 冶金焦是由含不一樣揮發份和不一樣結焦性能幾個煙煤按一定百分比配合起來在焦爐內進行高溫干餾而得到一個固體殘留物。2） 冶金焦 冶金焦灰

10、分高，普通在10%以上，不易石墨化，導電性差。冶金焦用于生產炭電極，電極糊，焙燒填充料，石墨化保溫料，電阻料。碳石墨材料工藝原理第27頁碳石墨材料工藝原理第28頁碳石墨材料工藝原理第29頁 碳石墨材料工藝原理第30頁 碳石墨材料工藝原理第31頁冶金焦質量指標灰 份：10.5%以下揮發份：1.5%以下硫含量：0.6%以下磷含量：0.02%以下發燒量：大于7100大卡抗碎強度85%以上 耐磨強度：8%以下反應性： 23%以下反應后強度： 65% 以上水 分：5%以下碳石墨材料工藝原理第32頁碳石墨材料工藝原理第33頁 炭黑主要用于生產機械用炭，電刷，保溫料，橡膠制品填充料，油墨原料，油漆著色劑等。

11、1）炭黑分類 炭黑由烴類經熱解而得，按生產方法分： 槽法（燃燒-氧化） 爐法（部分燃燒） 熱法（無氧熱裂） 燈黑法（部分燃燒-氧化） 乙炔法（局部放熱裂化-無氧）4 炭 黑碳石墨材料工藝原理第34頁碳石墨材料工藝原理第35頁2）炭黑特征A、高純度(灰份含量 0.3%)；B、粒度極細(0.1m)；C、碳原子排列極為不規則；D、所得制品各向同性，電阻系數大，硬度大；E、 表面主動大；F、難石墨化。碳石墨材料工藝原理第36頁5、煤焦油瀝青 煤焦油瀝青是焦油在360以下全部餾分餾出后而得一個質地較硬又含有彈性可熔性殘渣，它是高度縮合碳-雜環化合物及其縮合后產物復雜多相系統，即是各種高分子化合物混合體。

12、 煤瀝青廣泛用作炭石墨材料結合劑及含碳耐火材料結合劑。碳石墨材料工藝原理第37頁 碳石墨材料工藝原理第38頁1）煤瀝青組成 煤焦油瀝青是由各種碳氫化合物組成，據研究組成： 瀝青化合物在5000種以上； 它不完全溶解于當前所知任何一個溶劑； 極難從煤瀝青中分離出單一化合物； 瀝青中化合物對熱極其不穩定，分離出物質也不是原來化合物.碳石墨材料工藝原理第39頁據凝膠滲透色譜分析瀝青分子量在-3000.對瀝青組分析方法主要有：A）石油醚，苯，吡啶分組法；將瀝青分為C1，C2四個組分；B）正已烷，丙酮，苯，喹啉 分為1 、2 3、QI，C） 苯，喹啉分為QI，-樹脂，BS。 當前普遍采取苯喹啉分組法這個

13、系統碳石墨材料工藝原理第40頁喹啉不溶物稱為樹脂或喹啉不溶物(QI);不溶于甲苯而溶于喹啉組分稱樹脂或甲苯不溶物喹啉可溶物（TI-QS）;可溶于甲苯組分稱為樹脂或甲苯可溶物(TS)。 Coal tar pitchquinolinQuinolin solubleQuinolin insolubletolueneToluene solubleToluene insoluble碳石墨材料工藝原理第41頁樹脂是煤瀝青中重組分，分子量為18002600, 樹脂粒徑、結構、含量等對煤瀝青粘度、殘炭率以及最終炭材料性能等都有不一樣程度影響。 樹脂是煤瀝青中中組分，分子量為10001800。樹脂是煤瀝青中起粘

14、結作用主要成份，常溫時呈固態，加熱時熔融，焙燒后大部分形成焦炭。對炭糊塑性起主要作用，而且對焙燒品物理、化學性能如電阻率、熱導率、機械強度、耐腐蝕、抗氧化性等有顯著影響。 樹脂是煤瀝青中輕組分，分子量為2001000，呈帶粘性深黃色半流體 ,在煤瀝青中功效是降低煤瀝青粘度，增加糊料塑性，有利于成型，另外，樹脂存在有利于煤瀝青體系保持良好高溫流動性 碳石墨材料工藝原理第42頁2） 煤瀝青性質 A) 軟化點 瀝青是非晶狀態固體，沒有固定溶化溫度，只存在著從固態到液態逐步轉化過程。軟化點是瀝青失去原有脆性轉化為液態過程中某個溫度點。軟化點是劃分瀝青標準， 軟化點測定方法有各種：環球法、立方空氣法、水

15、銀法。當前采取方法多為環球法 碳石墨材料工藝原理第43頁 依據軟化點，瀝青可分為：軟瀝青 140。 煤瀝青軟化點也是工業生產控制生產過程一個主要參數，煤瀝青軟化點也與其組分有直接關系，軟化點增加BI含量增加，BS含量減小。碳石墨材料工藝原理第44頁B）瀝青殘炭 瀝青殘炭影響到制品性能，殘炭越多，制品就越能形成牢靠碳網絡，希望殘炭越多越好，瀝青殘炭取決于瀝青組成、炭化過程中升溫速度和環境壓力影響，BI越多，殘炭增加；升溫速度越快；殘炭下降，壓力增加，殘炭增加。碳石墨材料工藝原理第45頁 質量指標 指標名稱： 一級 二級軟化點（環球法） 100115 100120甲苯不溶物（抽提法）% 2834

16、26喹啉不溶物含量% 814 615B樹脂含量 % 18 16結焦值% 54 50灰 份 % 0.3 0.3水 份 % 5.0 5.0碳石墨材料工藝原理第46頁3） 煤瀝青改性處理A、在適當壓力下對煤瀝青加壓熱處理并蒸餾(熱聚法)，B、用壓縮空氣吹煉加熱熔化瀝青(氧化法) ，C、添加化學品(催化法)，主要有AlCl3、炭黑、S及其化合物、硼酸及其鹽、過二硫酸銨、硝基化合物等，增加殘炭和控制結構。D、添加表面活性劑 主要有油酸、硬酯酸、苯烯等。碳石墨材料工藝原理第47頁4）煤瀝青炭化及炭化產物結構煤瀝青炭化歷程：(在無氧條件下)室溫-200 瀝青軟化，處于流動狀態，200-300 排出水份、氧化

17、碳、輕油，而且部分進行縮聚，300-500 瀝青發生熱分解和脫氫縮聚等一系列反應， 最終固化成半焦。500-800 芳香烴系周圍大部分氫和碳氫化合物斷鍵放 出氣體，小微晶長大而完成瀝青炭化。碳石墨材料工藝原理第48頁炭化產物結構煤瀝青炭化產物結構受到原料瀝青種類、組成、熱處理條件及外加物影響。炭化產物結構有流動狀、粗鑲狀和細鑲狀。從組成來看QI越多，中間相小球體難于融并而直接固化形成細鑲結構碳石墨材料工藝原理第49頁6 酚醛樹脂 酚醛樹脂是第一個人工合成高分子化合物，19得到實際應用，它廣泛用于各個領域，對于不一樣領域有不一樣要求，酚醛樹脂殘炭與瀝青相近，但能在常溫下混合成型，無公害污染。 酚

18、醛樹脂：酚類(主要是苯酚或甲酚)和醛類(主要是甲醛或糠醛)在催化劑(堿類或酸)存在條件下進行縮聚反應生成物。碳石墨材料工藝原理第50頁酚醛樹脂礦棉半硬板碳石墨材料工藝原理第51頁1 ）酚醛樹脂類別A)熱固性酚醛樹脂(甲階酚醛樹脂) 醛/酚=1-3(摩爾比)，醛過量 用堿催化，慣用催化劑有： 無機堿:NaOH,Ba(OH)2,Ca(OH)2,Zn(OH)2,NH4OH等， 有機堿:乙胺。 分子量為150-400，較低 直鏈型和支鏈型混合物 溶于酒精、丙酮等有機溶劑中碳石墨材料工藝原理第52頁 碳石墨材料工藝原理第53頁在常溫下，甲階酚醛樹硬化較慢，普通六個月到一年，在加熱時很輕易硬化，加酸在常溫

19、下很輕易硬化(PH2時較快)，生產耐火材料用酚醛樹脂醛/酚=1.2左右，慣用氨水作為催化劑碳石墨材料工藝原理第54頁B)熱塑性酚醛樹脂(線性酚醛樹脂，酚醛清漆) 醛/酚=0.6-0.9，酚過量酸性催化劑，慣用鹽酸，硫酸，草酸，氯代醋酸和苯磺酸，溶于甲醇、乙醇、乙二醇等醇類及丙酮等溶劑，需加硬化劑(六次甲基四胺)或甲階酚醛樹脂，在加熱狀態 下才能固化。碳石墨材料工藝原理第55頁 碳石墨材料工藝原理第56頁2 ）酚醛樹脂生產工藝苯酚+甲醛 真空泵吸入 反應釜 攪拌 催化劑 通入蒸氣加熱 5060 自動升溫沸騰反應一小時,降溫（靜置）分離浮水脫水釜（加熱攪拌）,真空脫水,冷卻（加入溶劑成為液體熱固或

20、熱塑性樹脂，不加入溶劑則成為固體熱固性樹脂）碳石墨材料工藝原理第57頁碳石墨材料工藝原理第58頁1)熱塑性酚醛樹脂需加入六胺（六次甲基四胺，商品名烏洛托品，（CH2）6N4）才能硬化，2)熱固性酚醛樹脂受熱深入發生縮合或在PH2時深入縮合形成體型大分子，同時放出縮合水而硬化。3 ）酚醛樹脂硬化碳石墨材料工藝原理第59頁A)酚醛樹脂炭化率 按理論計算，熱固性64.28%，熱塑為68%，實際上含有游離酚，甲醛，水等實際為50%左右；若加入溶劑還要低些，酚醛樹脂炭化率與醛/酚比，催化劑種類，反應時間，溫度相關，熱塑樹脂還與加入六胺量相關(普通加入樹脂量68%)。4 ） 酚醛樹脂炭化碳石墨材料工藝原理

21、第60頁B)酚醛樹脂炭化過程 酚醛樹脂炭化過程是一個熱分解和熱縮聚過程，室溫300放出H2O、酚、甲醛；300600縮聚、熱解，放出熱解水，CO，CO2，CH4，酚，甲酚二甲酚；600以上產生H2，CO2，CH4，苯甲酚等，炭化物發生收縮而致密。C)炭化產物結構 酚醛樹脂先硬化后炭化，屬于固相炭化炭化后產物為各向同性玻璃炭，難于石墨化，氣孔多，活性點多，易于氧化。 碳石墨材料工藝原理第61頁 熱塑性粉狀酚醛樹脂項目 指標外觀 淡黃色粉狀軟化點 95-110游離酚 3.5%聚速（150.S） 100120碳石墨材料工藝原理第62頁 熱塑性液態樹脂 項目 指標外觀 淺黃色透明液體粘度 （25） 3

22、040Pa.s游離酚 6%固含量 （180） 76%殘碳量 （900,7min) 45%碳石墨材料工藝原理第63頁 熱固性液體酚醛樹脂 項目 指標外觀 棕紅色透明液體粘度 3050Pa.s（25）游離酚 5%固含量 79%（180）殘碳量 46%（900,7min)碳石墨材料工藝原理第64頁二 碳素材料生產工藝過程碳石墨材料工藝原理第65頁 人造石墨生產過程流程圖碳石墨材料工藝原理第66頁1 炭質原料煅燒煅燒是炭質原料在隔絕空氣條件或空氣極少條件下經過1300左右熱處理過程。無煙煤，石油焦在生產炭石墨材料時需經過煅燒。（1） 煅燒目標1)排除原料中水份；2)排中揮發份；3)提升原料機械強度和密

23、度；4)提升原料導電性；5)提升原料抗氧化性。碳石墨材料工藝原理第67頁回轉煅燒窯碳石墨材料工藝原理第68頁罐式煅燒爐碳石墨材料工藝原理第69頁（2） 煅燒工藝與設備 碳質原料煅燒采取煅燒爐來進行。國內外通常采取煅燒爐有： 回轉式煅燒爐；罐式煅燒爐；電熱煅燒爐。原料加熱到13001500左右而過到煅燒目標碳石墨材料工藝原理第70頁2 混料及混合配料：把各種不一樣材料或各種不一樣粒度按一定百分比混合起來過程。配料包含配料方編制，計算及配料。配料方編制包含：1 選擇炭素原料種類2 確定不一樣種類原料百分比3 確定固體原料粒度組成 4確定結合劑百分比。 碳石墨材料工藝原理第71頁1）炭素原料選擇及各

24、種原料百分比選擇原料標準：A原料本身性能；B產品技術要求及使用條件。碳石墨材料工藝原理第72頁2）骨料最大粒度及各種粒度百分比確實定對于一個制品，終究粒度選擇多大應考慮以下原因(在不妨礙制品性能前提下，普通應力爭盡可能大顆粒)1)原料性質 2)產品截面大小普通說來，制品尺寸越大，配料成份中顆粒尺寸應對應增大3）詳細使用條件碳石墨材料工藝原理第73頁 電機用電刷 A對于高壓(500V以上)高速(變速)負荷不均電刷； 普通采取炭黑或炭黑加上瀝青焦，B對于中等電壓(200500V)電刷 普通選取石油焦主要原料，為了調整電阻系數，摩擦系數，提升機械強度和沖擊韌性，加入一部分土狀石墨。C 對于低電壓(2

25、00V以下)速度較慢電刷 選取鱗片石墨為主要原料，為了調整電阻系數和接觸最壓降，可適當加入一些石油焦、炭黑等。碳石墨材料工藝原理第74頁煉鋼用石墨電極A、石油焦+瀝青焦(2030%)；B 、無煙煤：冶金焦=45：55，結合劑量為20%；C 、天然石墨 不經石墨化處理D、 石墨化碎電解食鹽用陽極板石油焦+瀝青焦(20%)+石墨化碎(10%)；結合劑27%；碳石墨材料工藝原理第75頁碳質耐火材料 無煙煤：冶金焦=55：45 可加1015%石墨化碎，冶金焦中加入30%石墨化冶金焦，結合劑20%；電極糊無煙煤：冶金焦=60：40 結合劑20% ；加入少許石油焦，石墨化碎以提升燒結速度。碳石墨材料工藝原

26、理第76頁3） 混捏當前所用混捏設備有：雙軸攪拌混捏鍋，單軸攪拌混捏鍋，雙軸攪拌連續混捏鍋。混捏溫度：加熱方式慣用是電熱和蒸汽，混捏溫度應高于瀝青軟化點5080。 碳石墨材料工藝原理第77頁成型 碳石墨材料工藝原理第78頁焙燒是碳素制品生產主要熱處理過程之一；焙燒是將壓制后生坯在隔絕空氣條件下加熱處理，使結合劑轉化為焦炭過程。隔絕空氣通常采取焦粉或石英砂覆蓋生制品，溫度在10001250左右，升溫速度很慢，焙燒周期長達1530天。3 焙 燒碳石墨材料工藝原理第79頁1 排出揮發份而使制品理化性能得到大大地改進2 降低比電阻：生制品比電阻約1000010-6.m，焙燒后降到5010-6.m3 固

27、定幾何形狀： 焦炭網絡形成和硬化將顆粒緊密地結合在一起。4 結合劑焦化：普通焙燒后，焦化率為50%5 體積得到充分收縮：直徑收縮1%左右，長度方向收縮2%左右真密度提升，抗氧化性，耐腐蝕，導熱性能等大大提升了，也可降低石墨化爐阻和石墨化工序廢品。 焙燒目碳石墨材料工藝原理第80頁焙燒爐：例焰式焙燒爐隧道窯電氣焙燒爐環式焙燒爐碳石墨材料工藝原理第81頁 環式焙燒爐碳石墨材料工藝原理第82頁 碳石墨材料工藝原理第83頁石墨化：使六角碳原子平面網絡，從二維空間無序重合轉化為三維空間有序重合，含有石墨晶體結構高溫熱處理過程。石墨化任務是在高溫下完成焙燒品向石墨化品轉化。4 石墨化碳石墨材料工藝原理第8

28、4頁石墨化目標：A）提升產品熱電傳導性；B）提升產品耐熱沖擊性和化學穩定性；C）提升產品潤滑性和抗磨性；D）排出雜質，提升純度；E）降低硬度，便于作精密加工。碳石墨材料工藝原理第85頁石墨化轉化機理 石墨是含碳物質在常壓下熱處理最終產物，是一個結晶狀態碳，是由非晶體狀態碳素集合體在高溫下結晶而成。關于結晶機理，主要有微晶成長理論、碳化物轉化理論再結晶理論等等。 當前，大多數接收是微晶成長理論。 碳石墨材料工藝原理第86頁A、原料影響B、溫度影響石墨化溫度為23002500。C、在高溫下保溫時間影響生產中必須對制品保溫。D、壓力對石墨化影響 提升壓力能促進石墨化進行E、催化劑對石墨化影響 采取催

29、化劑降低活化能。以加入TiO2為最好，實際中主要是加入Fe另外還有硼及其化合物，加入0.11%影響石墨化過程原因碳石墨材料工藝原理第87頁 利用內熱源加熱，即利用本身電阻發燒而加熱制品。石墨化爐有：艾契生爐， 斯特納爐，間熱式石墨化爐。 對石墨化爐供電有交流和直流兩種，以直流為好，供電特點為高電流低電壓，電流可高達10萬A以上，石墨化過程耗電相當高普通為45005000度/噸，高達60008000度/噸。石墨化工藝碳石墨材料工藝原理第88頁碳石墨材料工藝原理第89頁碳石墨材料工藝原理第90頁電極加工碳石墨材料工藝原理第91頁 第三節 普通碳石墨材料介紹 在碳素制品生產中，主要生產是常規制品，常

30、規制品是指用各種原料經過粉碎，塑化，成形，焙燒等工藝而生產具有一定形狀和機械、電氣物理性能工程材料，有些要經過高溫石墨化處理。碳石墨材料工藝原理第92頁按其用途碳素制品可分為六大類：1電工用碳素制品：主要利用炭石墨材料導電性，自潤滑性兼備高熔點等功效，如電機用電刷 ，滑塊，電觸點，電真空器件，碳電阻等。碳石墨材料工藝原理第93頁2 冶金用碳素制品：利用碳素材料熔點高，高溫強度好，良好導電性和導熱性能。如電極，冶金爐用耐火材料內襯，石墨坩堝等。3機械用碳素制品：利用碳素材料自潤滑性，高溫密封性，耐腐蝕和熱膨脹系數低等功效，如高壓泵軸封，氣體壓縮機活塞環，汽輪機軸封等。碳石墨材料工藝原理第94頁4

31、化工用碳素制品：利用碳素材料耐腐蝕，導熱，高溫密封性或多孔性等功效，如化工用耐酸，鹽腐蝕容 器，熱交換器，管道，閥門，過濾器等。 5各種碳棒：利用碳素材料 耐高溫耐腐蝕和導電等性能，如弧光碳棒電解碳棒，干電池炭棒，光譜碳棒。6原子能及其它特殊技術用碳素材料 ：利用碳素材料耐熱、導熱，導電、強度高，中子吸收截面小等特點，如原子能反應堆用石墨，火箭發動機耐熱部件等。 碳石墨材料工藝原理第95頁1、電機用電刷電刷是電機換向器或集電環上傳導電流滑動接觸體。按材質分有：天然石墨質，人造石墨(也稱電化石墨質)和金屬-石墨質。從電刷質量方面，制造工藝要確保各項性能指標均一性，如電阻系數硬度等。一 電工用碳素

32、制品碳石墨材料工藝原理第96頁汽車、摩托車專用碳刷交直流電動機、發電機用碳石墨材料工藝原理第97頁2、滑動電觸點 用途：電力機車，無軌電車，天車從架空電線取用電流以及電力開關，自動儀表中電觸點。 電車用滑塊由焦炭和適量石墨為原料，用擠壓成型，焙燒后由石蠟煤油溶液浸漬。開關用電觸點，由適當電刷加工而成，在一些主要場所，采取銀石墨觸點。碳石墨材料工藝原理第98頁3、電真空器件用高純石墨 用途：高溫電爐、大功率電子管、單晶爐發燒體，高純金屬熔煉坩堝等耐熱，導電零件。要求雜質小于0.002%，抗壓大于23MPa，原料用少灰石油焦，瀝青焦，冷壓成型 ，屢次瀝青浸漬碳石墨材料工藝原理第99頁單晶爐用加熱器

33、、隔熱屏、坩堝、舟皿碳石墨材料工藝原理第100頁4、碳電阻片柱 用途：自動電壓調整器，直流電動機轉速調整器，各種變阻器。由許多碳片或碳圈疊合而成，電阻隨施加壓力而大幅度地改變。要求很好平整度，由超細粒瀝青焦，天然石墨，炭黑制成，后兩種調整電阻，焙燒時要夾緊，以確保平整度。碳石墨材料工藝原理第101頁二 冶金用碳素制品 冶金用碳素制品主要有兩種功效：A）作為電冶金用導電電極；B）作為耐火材料。 冶金用碳素制品尺寸較大，生產多采取較粗焦炭顆粒，用熱擠壓成型。碳石墨材料工藝原理第102頁1、石墨化電極 以石油焦為主要原料少灰產品，主要用于電爐煉鋼，其直徑：75mm起：每25mm為一級到300mm，5

34、0mm為一級到500mm，100mm一級直到1100mm。國內外生產高功率電極和超高功率電極，由針狀石油焦為原料，為了降低電極氧化損失，對電極表面進行涂層。 碳石墨材料工藝原理第103頁碳石墨材料工藝原理第104頁2、炭塊和石墨化塊 有少灰和多灰兩種，少灰用于電解爐耐火內襯以及化工用防腐內襯，多灰用于高爐耐火內襯和其它耐熱材料。少灰產品以石油焦為原料；多灰產品以無煙煤，冶金焦為原料用熱擠壓或振動成型。碳石墨材料工藝原理第105頁石墨塊炭塊碳石墨材料工藝原理第106頁3、糊類制品電極糊因為鐵合金爐及電石爐；它是以無煙煤為主要原料，適量加入石墨化碎及石油焦，煤瀝青為結合劑(軟化點7590)，加入煤焦油降低瀝青軟化點以提升燒結速度。陽極糊用于鋁電解槽作為導電材料，由石油焦等少灰原料生產。底部糊用于搗結煉鋁用電解槽爐底；粗縫糊用于炭磚間較粗縫，由無煙煤，冶金焦生產；細縫糊由冶金焦，瀝青及焦油混合物生產。碳石墨材料工藝原理第107頁電極糊陽極糊碳石墨材料工藝原理第108頁碳石墨材料工藝原理第109頁三 碳素機械零件碳素機械零件包含各種軸承，軸密封環，活塞環及壓機葉片，滑桿，剎車摩擦片，電火花加工用電極等。國內外炭素機械零件大致有六類：A焙燒后直接加工；B經石墨化；C經有機樹脂浸漬；D用合成樹脂為結合劑；E經一些低熔 點金屬浸漬