生產(chǎn)石墨模具材料的原料以及工藝流程

生產(chǎn)石墨模具材料的原料以及工藝流程

生產(chǎn)石墨模具材料的原料有石油焦、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)人造石墨模具材料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(guó)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，人造石墨模具材料生產(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(shí)能按紋理分裂成細(xì)長(zhǎng)條狀顆粒（長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)，大部分顆粒的長(zhǎng)軸按擠出方向排列。因此，針狀焦是制造石墨的關(guān)鍵原料，制成的石墨電阻率較低，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(wú)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(duì)石墨模具材料生產(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(shù)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。

煅燒：炭質(zhì)原料在高溫下進(jìn)行熱處理，排出所含的水分和揮發(fā)份，并相應(yīng)提高原料理化性能的生產(chǎn)工序稱為煅燒。一般炭質(zhì)原料采用燃?xì)饧白陨頁(yè)]發(fā)份作為熱源進(jìn)行煅燒，最高溫度為1250- 1350℃。

煅燒使炭質(zhì)原料的組織結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能發(fā)生深刻變化，主要體現(xiàn)在提高了焦炭的密度、機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性，提高了焦炭的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能，為后序工序奠定了基礎(chǔ)。

煅燒的設(shè)備主要有罐式煅燒爐、回轉(zhuǎn)窯和電煅燒爐。煅燒質(zhì)量控制指標(biāo)是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，電阻率不大于550μΩ.m,針狀焦真密度不小于2.12g/cm3，電阻率不大于500μΩ.m。