石墨電極的生產工藝

石墨電極的生產工藝

石墨電極是采用石油焦、針狀焦為骨料，煤瀝青為粘結劑，經過混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化、機械加工等一 系列工藝過程生產出來的一種耐高溫石墨質導電材料。石墨電極是電爐煉鋼的重要高溫導電材料，通過石墨電極向電爐輸入電能，利用電極端部和爐料之間引發電弧產生的高溫作為熱源，使爐料熔化進行煉鋼。其他一些冶煉黃磷、工業硅、磨料等材料的礦熱爐也用石墨電極作為導電材料。利用石墨電極優良而特殊的物理化學性能，在其他工業部門也有廣泛的用途。

生產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、石油瀝青經焦化后得到的可燃固體產物。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、冶金等行業中有廣泛的用途，是生產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，含有大量的揮發分，機械強度低，煅燒焦是生焦經煅燒而得。中國多數煉油廠只生產生焦，煅燒作業多在炭素廠內進行。

石油焦按硫分的高低區分，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一般使用低硫焦生產。

針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋理、熱膨脹系數特別低和很容易石墨化的一種優質焦炭，焦塊破裂時能按紋理分裂成細長條狀顆粒（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 的纖維狀結構，因而稱之為針狀焦。

針狀焦物理機械性質的各向異性十分明顯, 平行于顆粒長軸方向具有良好的導電導熱性能，熱膨脹系數較低，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鍵原料，制成的石墨電極電阻率較低，熱膨脹系數小，抗熱震性能好。

針狀焦分為以石油渣油為原料生產的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產的煤系針狀焦。

煤瀝青是煤焦油深加工的主要產品之一。為多種碳氫化合物的混合物，常溫下為黑色高粘度半固體或固體，無固定的熔點，受熱后軟化，繼而熔化，密度為1.25－1.35g/cm3。按其軟化點高低分為低溫、中溫和高溫瀝青三種。中溫瀝青產率為煤焦油的54－56％。煤瀝青的組成極為復雜，與煤焦油的性質及雜原子的含量有關，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很多，如瀝青軟化點、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、結焦值和煤瀝青流變性等。

煤瀝青在炭素工業中作為粘結劑和浸漬劑使用，其性能對炭素制品生產工藝和產品質量影響極大。粘結劑瀝青一般使用軟化點適中、結焦值高、β樹脂高的中溫或中溫改質瀝青，浸漬劑要使用軟化點較低、 QI低、流變性能好的中溫瀝青。

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