【正文】 第一章 總論 擬建廠址位于宣威市來賓鎮(zhèn)東10Km的鳳凰山腳，食欲高原中低山巖溶地貌。廠址南側(cè)緊鄰326國道，可以引鐵路專用線進(jìn)入廠區(qū)，廠址所在地交通運(yùn)輸條件較好。本工程建設(shè)規(guī)模為600kt/a，總建筑面積186058m2.宣威市位于云南省東北部，處在滇東高原向黔西高原過渡地帶，坐標(biāo)為東經(jīng) 102 176。 42 ′～ 105 176。 50 ′，北緯 24 176。 19 ′～ 27 176。 03 ′。曲靖市域東與貴州六盤水市、黔西南州和廣西百色地區(qū)毗鄰，南與云南文山、紅河州接壤，西與昆明交界，北靠云南昭通地區(qū)和貴州畢節(jié)地區(qū)。地勢東高、西北低。最高海拔2864米，最低海拔920米。境內(nèi)最高點(diǎn)為東山主峰滑石板，海拔2868米，最低點(diǎn)清水河與末冬河交匯處的臘龍岔河，海拔920米，相對高差1948米。起主要?dú)庀髤?shù)如下：年降雨量980毫米，℃，,無霜期224天，最冷月平均5℃。極端最低溫－4℃。冬無嚴(yán)賽，夏無酷暑。宣威多偏南風(fēng)，年均風(fēng)速3米/秒。由于海拔較高，且山脈多為南北走向，故多大風(fēng)。 1)廠區(qū)總品面不知按年產(chǎn)石墨電極20Kt的規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。 2)總圖布置采用車間合并的方式以節(jié)約用地。 3)廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用地形，減少土方工程量和支擋工程量。 4)合理布局，保證工藝流程順暢，生產(chǎn)方便，物料運(yùn)輸線路便捷。 5)外部貨物主要采用鐵路運(yùn)輸，輔以道路運(yùn)輸，充分考慮廠區(qū)外母運(yùn)輸條件使廠內(nèi)外物料運(yùn)輸合理、短暫、便捷、降低交通運(yùn)輸成本。 6)滿足各種安全、衛(wèi)生、防火、防爆、防震間距的要求。 7)盡量考慮人、貨分流，廠區(qū)出入口盡量朝不同的方向開啟。 第2章 生產(chǎn)工藝流程及主體設(shè)備選擇 針狀焦是一種從宏觀形態(tài)到微觀結(jié)構(gòu)都具有顯著各向異性的焦炭，因其破碎后顆粒呈細(xì)長針狀，故稱為針狀焦。針狀焦具有明顯的針狀結(jié)構(gòu)和纖維文理，主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極。由于針狀焦在硫含量、灰分、揮發(fā)分和真魔都等方面都有嚴(yán)格質(zhì)量指標(biāo)要求，所以對針狀焦的身材和原料都有特殊的要求。 針狀焦在1950年首先由美國大湖炭素公司用石油系原料研制成功。我國于1982年以大慶熱裂化渣油為原料，進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。 針狀焦的制造關(guān)鍵是原料的調(diào)制，以出去影響中間相小球體成長的原生喹啉不溶物（QI）。 脫除QI的方法有（1)過濾分離法：采用加壓加熱過濾或真空過濾將QI除去 (2)離心分離法：在離心力場中借離心力使煤焦油或?yàn)r青中QI除去 (3)溶劑法：加入合適的溶劑，使QI顆粒凝聚成絮狀，經(jīng)靜止后，用傾析法提取澄清液。 (4)閃蒸分餾發(fā)：將原料通過真空閃蒸，提取合適的餾分，再經(jīng)聚合，得到精致瀝青。 針狀焦熱膨脹系數(shù)小，電阻率低，耐熱震性能好，是生產(chǎn)超過功率石墨電極必需的原料。國際上根據(jù)針狀焦品質(zhì)高低分為：a(超級針狀焦)；b(高級針狀焦)：c(普通針狀焦)；d(半針狀焦)四個(gè)級別，其中超級和高級針狀焦是生產(chǎn)朝貢功率石墨電極的理想原料，普通針狀焦和部分半針狀焦為生產(chǎn)高功率石墨電極的原料。 高級針狀焦質(zhì)量指標(biāo)：灰分 %水分 不大于1%餾分 %真密度 釩含量 不大于3*106熱膨脹系數(shù) *106/176。C 煅燒是生產(chǎn)炭素制品的第一道工序，煅后料的質(zhì)量直接影響炭素產(chǎn)品的質(zhì)量。炭質(zhì)原料中由于氫以碳?xì)浠衔锏男问酱嬖?，且與碳原子的價(jià)電子結(jié)合。碳原子失去自由電子，這就使石油焦原料在煅燒前有較高的電阻率。但煅后焦的性能與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，石墨層排列有序，點(diǎn)(層)堆積缺陷少，石墨化程度高，則電導(dǎo)率就高，質(zhì)量就好。一般認(rèn)為煅燒機(jī)理是，在煅燒初期，原料中揮發(fā)分逸出，氫含量降低，體積收縮，真密度提高；隨煅燒溫度的提高，雖然揮發(fā)分排除量減少，但熱解反應(yīng)加快，碳?xì)滏I斷裂，氫排除，碳原子由結(jié)合狀態(tài)解放出來，使煅燒原料導(dǎo)電性提高，電阻率降低，體積進(jìn)一步收縮。而煅燒料真密度的提高，主要是由于煅燒料在高溫下不斷逸出揮發(fā)分并同時(shí)發(fā)生分解、縮聚反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)重排和體積收縮的結(jié)果。同樣的生焦質(zhì)量，煅燒溫度越高，晶體缺陷越少，煅后焦揮發(fā)分越低，真密度越高。 經(jīng)煅燒能夠除去生料中的水分，揮發(fā)份及部分的硫，同時(shí)經(jīng)煅燒后原料的體積收縮穩(wěn)定，各種物化性能指標(biāo)大幅度改善、提高，對提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量起著十分重要的作用，煅燒后原料的質(zhì)量指標(biāo)見表一。 表21 燃燒料質(zhì)量指標(biāo) 指標(biāo)項(xiàng)目比電阻Ωmm2/m比重g/m3灰分%石油焦瀝青焦無煙煤 適用于大型煅燒設(shè)備主要有回轉(zhuǎn)窯和回轉(zhuǎn)床。 炭素原料在隔絕空氣的條件下進(jìn)行高溫（12001500℃）熱處理的過程成為煅燒。煅燒是炭素生產(chǎn)的預(yù)處理工序。各種炭素原料在煅燒過程中沖元素組成到組織結(jié)構(gòu)都發(fā)生一系列顯著地變化。無煙煤、石油焦和延遲瀝青膠都含有一定數(shù)量的揮發(fā)分，需要進(jìn)行煅燒。冶金焦和焦?fàn)t生產(chǎn)瀝青膠的成焦溫度比較高（1000℃以上），相當(dāng)于炭素廠的煅燒溫度，可以不再煅燒，只需烘干水分即可。天然石墨為了提高其潤濕性，也可以進(jìn)行煅燒。一般來說，煅后料比較脆，便于破碎、磨粉和篩分。 (1排除原料中的水分：是炭素原料的體積充分收縮，提高其熱穩(wěn)定性和物理化學(xué)性能。進(jìn)倉原料的水分一般在3%10%之間。原料如果含有較多的水分，不便于破碎等作業(yè)的進(jìn)行，并影響原料顆粒對粘結(jié)劑的吸附性，難以成型，%。(2)排除原料中的揮發(fā)分：如果原料的揮發(fā)分過高，則生制品在焙燒過程中，將發(fā)生過大的收縮，以至于變形，甚至導(dǎo)致生制品的斷裂。多以必須排除原料中的揮發(fā)分。（油焦成焦500 ℃ ，V500～800℃快，800～1100 ℃較緩）(3)提高原料的密度和機(jī)械強(qiáng)度：經(jīng)過煅燒原料體積收縮，密度增大，強(qiáng)度提高，同時(shí)獲得了較好的熱穩(wěn)定性，從而減少制品在二次煅燒時(shí)產(chǎn)生二次收縮。(1000℃前縮聚反應(yīng)，線性升；1000～1100平拐點(diǎn)，后體積收縮度繼續(xù)升高)(4)改善原料的導(dǎo)電性能：原料經(jīng)過煅燒后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，電阻率降低從而提高了原料的導(dǎo)電性。電阻率的變化500～800℃，1230；800～1000℃緩變；1000～1300少量(5)提高原料的抗氧化性：原料經(jīng)過煅燒，隨著溫度的提高，通過原料的熱解和聚合過程，氫、氧、硫等雜質(zhì)相繼排除，化學(xué)活性下降，物理化學(xué)性質(zhì)趨于穩(wěn)定，從而提高了原料的抗氧化性。 各種炭素原料在煅燒過程中，先后進(jìn)行了熱分解和熱縮聚以及碳結(jié)構(gòu)的重排。隨著縮合反應(yīng)的進(jìn)行，發(fā)生了晶粒互相接近，導(dǎo)致原料因收縮而致密化。這種收縮知道揮發(fā)分排才結(jié)束。煅燒過程中，加熱制度對煅燒料的晶體尺寸也有影響。表1所示為加熱制度對石。焦晶體尺寸的影響。由表1可見，當(dāng)加熱到700℃保溫1h后，再升溫到1000℃，將使煅燒后焦炭的晶粒變小。這也說明，在700℃附近，焦炭晶格的層狀結(jié)構(gòu)正經(jīng)歷斷裂HC二和重排。由于斷裂，產(chǎn)生大量自由基，在此溫度區(qū)間內(nèi)保溫，促使焦炭中交叉鍵增多，抑制了焦炭層面問的有序排列。 在煅燒過程中，焦炭的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化。表221為我國各種原料在煅燒前后的理化性質(zhì)指標(biāo)圖221中國各種炭素原料煅燒前后物理化學(xué)指標(biāo) (1)煅燒前后焦炭氫含量的變化：隨著熱處理的進(jìn)行，焦炭發(fā)生脫氫反應(yīng)，氫含量降低。揮發(fā)分700℃大量H；1000℃揮發(fā)物中80～90％H；H與收縮、電阻相關(guān)，要求 ％，適宜溫度1230～1280℃。 (2)煅燒前后焦炭硫含量的變化：因?yàn)楦邷乜梢猿霰M健談結(jié)構(gòu)重排，使CS的化學(xué)鍵斷裂，所以焦炭硫含量降低。如圖222所示，硫在煅燒溫度達(dá)到12001500℃的范圍內(nèi)才能大量排出。在煅燒無煙煤時(shí)，含硫量可降低30％50％。圖222 石油焦含硫量與煅燒溫度的關(guān)系 (3)煅燒前后焦炭的收縮和氣孔結(jié)構(gòu)的變化：煅燒時(shí)焦炭的體積收縮時(shí)揮發(fā)分排除所發(fā)生的毛細(xì)管張力以及結(jié)構(gòu)的化學(xué)變化，使焦炭物質(zhì)致密化。圖223是石油焦和瀝青焦煅燒時(shí)的線尺寸變化曲線。從圖中可見，所有曲線都有兩個(gè)拐點(diǎn)，第一拐點(diǎn)相應(yīng)于焦炭生成時(shí)的溫度，顯示在該溫度下焦炭是受熱膨脹的，第二個(gè)拐點(diǎn)相應(yīng)于焦炭的最大收縮期。它們收縮量的絕對值視焦炭品種和橫向交聯(lián)發(fā)展程度而定。對于氣孔結(jié)構(gòu)來說，在700～1200℃之間氣孔的總體積大幅度增長，它與700℃時(shí)氣體的大量析出有關(guān)。由于氣體的析出產(chǎn)生了開口氣孔。當(dāng)溫度提高到1200℃以上時(shí)，氣孔的體積由于焦炭收縮而減小，大部分轉(zhuǎn)變?yōu)檫B通的開口氣孔。(700熱解與縮聚，700～1000緩，1000微裂紋)圖223石油焦和