【導(dǎo)讀】67炭材料生產(chǎn)用原料有哪些？在常規(guī)炭材料生產(chǎn)中，通常采用的原料可分為以下幾類：(”固體炭質(zhì)原料。主要有石油焦、瀝青焦、冶。青焦又可分為普通焦和針狀焦兩類。主要有電工用炭生產(chǎn)用金屬粉末、活性炭生產(chǎn)用植物材料以及微孔炭磚生產(chǎn)用碳?；韬徒饘俟璧?。主要有煤瀝青、石油瀝青、合成樹脂、潤滑劑和低熔點(diǎn)合金等。主要有煤焦油、蔥油、氧化鐵和硬脂酸等。各種固體炭質(zhì)原料的特征和適用范圍見表2一l。多灰原料，它們的灰分含量在10％左右。遮蓋和袋包裝等，以免原料在存放期間混入雜質(zhì)。超過要求，就應(yīng)停止使用。合格的原料方能投入使用，對(duì)于檢驗(yàn)不合格的原料，應(yīng)停止使用或降級(jí)使用。其軟化溫度和組分發(fā)生變化。式焦僅有少量生產(chǎn)。于1.5腸的石油焦稱為高硫油焦。田）或進(jìn)口原油的煉油廠生產(chǎn)的石油焦，其硫分才較高。量，由此得到的石油焦含硫量相應(yīng)降低。生產(chǎn)石墨電極的石油焦含硫量一般應(yīng)小于O,5腸，生產(chǎn)預(yù)焙陽極的石油焦含硫量一般應(yīng)小于1％。

　　

【正文】 氧化程度加深，糊料質(zhì)量變差。 ( 3 ）干料性質(zhì)。干料顆粒表面粗糙，氣孔多，則煤瀝青能很好地粘附在顆粒表面，糊料塑性好。干料顆粒粒度組成相差越大，則混合均勻性和密實(shí)性越高。配料 中如有生碎，則投料時(shí)先加入生碎。干混投料時(shí)，如果各粒級(jí)料單獨(dú)加入，則應(yīng)按堆積密度由小到大的次序依次加入混捏機(jī)內(nèi)，以免發(fā)生干料分層和離析現(xiàn)象。 ( 4 ）載結(jié)劑用量。勃結(jié)劑用量過少，則糊料發(fā)干，干料顆粒表面不能形成均勻涂布的瀝青薄膜，糊料塑性變差。隨著勃結(jié)劑用量的增大，糊料的流動(dòng)性變好，均勻性提高，糊料的塑性就越來越好。但勃結(jié)劑用量過多，則生坯容易變形彎曲，焙燒廢品率提高。在混捏溫度一定的情形下，勃結(jié)劑的勃度越低，勃結(jié)劑對(duì)干料的浸潤能力越強(qiáng)，糊料的流動(dòng)性越好，混捏易均勻，糊料塑性越好。 260 如何檢查混捏均 勻度？ 炭材料生產(chǎn)中檢查混捏質(zhì)量主要用肉眼觀察糊料的塑性，或者用分析方法分析混捏后各部分所達(dá)到的均勻分散程度，常用的方法有以下兩種： ( l ）固體物料的混合均勻度。一般在干混結(jié)束后，從混捏機(jī)內(nèi)取少量試樣進(jìn)行篩分析，檢查篩分結(jié)果是否與配方中規(guī)定的粒度組成接近。 ( 2 ）勃結(jié)劑的分散度。從混捏機(jī)內(nèi)不同部位取樣分析其揮發(fā)分含量，如兒個(gè)揮發(fā)分?jǐn)?shù)據(jù)差別大，則認(rèn)為勃結(jié)劑分散程度差，混捏效果不好。如兒個(gè)揮發(fā)分?jǐn)?shù)據(jù)接近，則認(rèn)為勃結(jié)劑分布均勻，混捏效果好。加入無機(jī)物添加劑時(shí)，可通過分析混捏機(jī)不同部位糊料的灰分含量，來判斷 添加劑在糊料中的均勻分散程度。261 如何判斷糊料的含油量？ 糊灰白色，小塊料多，大塊料少，糊發(fā)散，說明勃結(jié)劑用量少；糊黑亮，大塊料多，小塊料少，說明勃結(jié)劑用量大；糊料大小塊各半，大塊料為 50 一 70mm ，說明勃結(jié)劑用量適中。 262 瀝青用量過多時(shí)，為什么不能用干料調(diào)配？載結(jié)劑煤瀝青的用量取決于炭質(zhì)物料顆粒的表面積及其對(duì)瀝青的吸附能力，按規(guī)定加入一定量的瀝青，可使糊料混捏均勻并且塑性好。在混捏過程中，當(dāng)干料加入量過多時(shí)，可加入瀝青進(jìn)行調(diào)配。但如果瀝青量加入過多時(shí)，則不能加入干料調(diào)配。這是因?yàn)樗痈闪项w粒的 流動(dòng)性不如液態(tài)瀝青，它不能均勻地分布在整個(gè)糊料中，而是在糊料局部集結(jié)，出現(xiàn)夾干料現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個(gè)糊料質(zhì)量不均勻。 263 加入表面活性增塑劑對(duì)煤瀝青和糊料有什么效果？ 采用添加表面活性增塑劑，可以改善煤瀝青的流變性能和糊料塑性。添加少量表面活性增塑劑，就能顯著地降低煤瀝青的表面張力和孰度，提高煤瀝青對(duì)炭質(zhì)物料的浸潤和滲透能力，改善混捏質(zhì)量，提高糊料塑性，還可減少煤瀝青用量，降低混捏溫度和縮短混捏時(shí)間，減少糊料與成型嘴子的摩擦阻力，改善成型條件，提高生坯成品率、體積密度和內(nèi)在質(zhì)量。由于表面活性增塑齊 U 對(duì)炭 質(zhì)物料表面有化學(xué)吸附作用，使炭質(zhì)物料與煤瀝青茹結(jié)劑之間的親和力增強(qiáng)，因而有利于提高炭制品的性能。固體炭質(zhì)物料經(jīng)過增塑處理后，煤瀝青與炭質(zhì)物料的載結(jié)狀況大為改善，糊料也具有良好的擠壓特性。 從炭材料工業(yè)生產(chǎn)來看，向煤瀝青中或在混捏過程中加入少量表面活性增塑劑，可起到如下效果：手感糊料塑性明顯提高，下料溫度比較好控制，糊料塊度大小適中，表面光亮沙粒狀不再出現(xiàn)，糊料均勻性提高，擠壓成型的生坯表面光滑，有光澤，剪切口整齊緊湊，擠壓壓力適中且穩(wěn)定和速度均勻，生坯合格率、壓型成品率和生坯體積密度均有所提高。 264 表 面活性增塑劑有哪些種類，硬脂酸的結(jié)構(gòu)和降豁增塑原理是怎樣的？ 炭材料生產(chǎn)用表面活性增塑劑包括硬脂酸、皂片、石蠟、油酸等，其價(jià)格適中，加入量一般為糊料的 0 . 3 % ? 1 . 0 ％。它可以有效地降低煤瀝青的勃度和改善糊料塑性及潤滑性。 硬脂酸（學(xué)名十八烷酸）的分子式為（ : l 了 H35C ( X ) H ，純品為帶有光澤的白色柔軟小片，工業(yè)品為微黃色，含少量軟脂酸和不飽和脂肪酸，密度為 0 . 949 / cm , ，熔點(diǎn)為 70 ? 71 ℃ ，沸點(diǎn)為 383 ℃ 360 ℃ 時(shí)分解，其沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤瀝青熔 化、糊料混捏和成型溫度，適合于炭材料生產(chǎn)應(yīng)用。 硬脂酸呈不對(duì)稱的線狀結(jié)構(gòu)，其一端是活性極化基團(tuán)一梭基（親水基），另一端是非活性的親油烴基（ 39。 r 曾水基）。當(dāng)硬脂酸溶于煤瀝青中時(shí)，根據(jù)極性相似相吸、極性相異相斥原理，其親油基與瀝青非極性分子相吸引而結(jié)合于瀝青，親水基與瀝青非極性分子相排斥而離開瀝青。為了克服這種不穩(wěn)定狀態(tài)，硬脂酸分子就只有占據(jù)到瀝青液體表面，將親水基伸向外面，親油基深入瀝青中，結(jié)果硬脂酸分子吸附在兩相界面上，瀝青表面的一些分子被硬脂酸分子取代，產(chǎn)生“表面過?！?，使兩相間的界面張力降低，煤瀝青 的締合度降低，從而顯著降低煤瀝青的表面張力和黍占度。 265 表面活性增塑劑的加入方式是怎樣的？ 表面活性增塑劑的加入方式有如下幾類： ( l ）煤瀝青熔融時(shí)直接加入瀝青中，用壓縮空氣充分?jǐn)嚢杈鶆颍? ( 2 ）在混捏后期出糊前 5 一 10min 中加入； ( 3 ）干混時(shí)固體炭質(zhì)物料加入后加入表面活性增塑劑，它與干料一起混合，使炭質(zhì)物料顆粒表面先涂上一層表面活性增塑齊 U ，可以降低炭質(zhì)物料一煤瀝青界面上的表面張力，改善煤瀝青在炭質(zhì)物料表面的浸潤性能，從而使糊料具有良好的可塑性。 266 為什么要對(duì)煤瀝青進(jìn)行熔 化處理 煤瀝青在使用前必須先進(jìn)行熔化處理，其主要口的是： ( ”脫除煤瀝青中的水分，使煤瀝青所含水分由原來的 5 % 左右降至 0 . 2 ％以下； ( 2 ）脫除雜質(zhì)，使雜質(zhì)沉降到熔化槽底部并定期集中除去； ( 3 ）將煤瀝青加熱到工作狀態(tài)，以保證混捏和浸漬工序的正常進(jìn)行。 267 煤瀝青豁結(jié)劑在使用前為什么必須脫除水分，煤瀝青所含水分形式有哪幾類？ 水分是煤瀝青孰結(jié)劑的重要指標(biāo)，煤瀝青必須經(jīng)過熔化脫除水分后，才能作勃結(jié)劑使用。這是由于煤瀝青屬親油憎水物質(zhì)，如果固體炭質(zhì)物料表面吸附煤瀝青中的水分，產(chǎn)生了強(qiáng)極性吸附 層，就會(huì)顯著地降低煤瀝青對(duì)固體炭質(zhì)物料的潤濕作用，從而影響煤瀝青與炭質(zhì)物料的勃結(jié)強(qiáng)度。另一方面，煤瀝青水分過大，不僅不能直接使用，而且煤瀝青脫水不凈，加熱時(shí)煤瀝青將漲化，對(duì)炭材料性能極為有害。 由于煤瀝青是在水中冷卻成型的，故其總帶有若干水分。煤瀝青所含水分以兩種形式存在，一種是外在混合水（或稱為游離水），其加熱到 100 ℃ 以后就可脫除，另一種為內(nèi)在乳化水，必須在 130 ℃ 以上才能脫除。在內(nèi)在乳化水分脫除時(shí)，會(huì)產(chǎn)生許多泡沫，使煤瀝青體積脹大，因此在裝料時(shí)不宜過滿，以免煤瀝青在急劇受熱時(shí)體積脹大而溢出。只 有脫水至泡沫消失，才符合炭材料生產(chǎn)要求。高溫瀝青粉在使用前可用熱空氣驅(qū)除其所含水分。 268 煤瀝青的熔融溫度為多少？ 煤瀝青裝入熔化槽內(nèi)，在 130 一 150 ℃ （中溫瀝青）或 170 ? 200 ℃ （改質(zhì)瀝青或高溫瀝青）的溫度下熔化靜置 48h 以上，使煤瀝青的水分含量降至 0 . 2 ％以下，同時(shí)雜質(zhì)也沉降到槽底被集中除去。熔化溫度低，煤瀝青中水分不能脫除，影響糊料塑性，易產(chǎn)生成型廢品；熔化溫度過高，煤瀝青分解并老化，其浸潤性減弱，降低煤瀝青的勃結(jié)性能。 采用改質(zhì)瀝青時(shí)煤瀝青的熔融溫度應(yīng)控制在 190 ℃ 左右；采用中溫瀝青時(shí)，熔化好的瀝青溫度應(yīng)為 130 ～巧 O ℃ 。蔥油或煤焦油水分含量高時(shí)，也應(yīng)在貯槽內(nèi)加熱脫水，使其水分含量降至 0 . 5 ％以下。在某些情形下，如果煤瀝青水分含量不高，也可直接使用固體瀝青，使用前先將煤瀝青破碎成較小的顆?；蚰コ煞勰?。 蒸汽加熱熔化煤瀝青時(shí)熔化溫度為 130 ? 150 ℃ ，熔融脫水需 4 ? 7 天；而導(dǎo)熱油加熱熔化煤瀝青時(shí)熔化溫度為 150 ? 200 ℃ 熔融脫水僅需 2 一 4 天。經(jīng)分析合格的煤瀝青通過輸送管道送到瀝青高位槽，由高位槽再流向混捏鍋或浸漬罐中。 26 ，煤瀝 青老化會(huì)使其性能發(fā)生什么變化？ 煤瀝青長期存放后會(huì)發(fā)生老化現(xiàn)象，特別是在高溫下長時(shí)間放置，煤瀝青性能將產(chǎn)生變化， Tl （或 BD 、軟化溫度和母樹脂含量提高，了樹脂含量下降。在混捏過程中，如果煤瀝青老化，則形成的糊料塑性差。改質(zhì)瀝青在使用過程中需采用熱媒油 ( 260 一 290 ℃ ）加熱，瀝青溫度保持在 160 一 200 ℃ ，所以要嚴(yán)格控制放置時(shí)間，以免對(duì)炭材料生產(chǎn)帶來不利影響。 270 煤瀝青熔化裝備是怎樣的？ 煤瀝青熔化器有靜止式熔化器和快速熔化器兩種，靜止式熔化器是用鋼板焊成的熔化設(shè)備，有方形，也有圓形 。大的靜止式熔化器每槽（或每罐）可裝 50t 煤瀝青，內(nèi)有蒸汽（或?qū)嵊停┘訜岬谋P管，其可將煤瀝青水分脫至 0 . 5 ％以下，同時(shí)將煤瀝青所含雜質(zhì)充分沉淀到底部。熔融脫水時(shí)間必須達(dá) 48h 以上。瀝青快熔設(shè)備由快熔罐、加熱罐和保溫罐組成，熔化能力為 4 . 5t / h ，熔融時(shí)間大約需要 sh 。其主體設(shè)備為一立式圓筒，內(nèi)部設(shè)有 4 排蛇形加熱管，采用導(dǎo)熱油加熱。熔化過程為先將固體瀝青破碎至 15mm 以下，然后加入熔化好的液體瀝青中進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，同時(shí)通過與導(dǎo)熱油的熱交換而達(dá)到快速熔化的目的。由于瀝青快熔罐與瀝青加熱 罐間有連通管，所以快熔罐內(nèi)瀝青呈液一固混合狀態(tài)，這樣有利于瀝青的熔化。往熔化罐投料時(shí)，溫度應(yīng)不低于 130 ℃ ，一次加料至埋上第一攪拌葉后停止，加熱 Zh 后，當(dāng)瀝青溫度達(dá)到 130 ℃ 以上時(shí)，可進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)攪拌，點(diǎn)動(dòng)成功時(shí)，即可進(jìn)行連續(xù)攪拌。此后部分液體瀝青進(jìn)行再循環(huán)，合格液體瀝青經(jīng)加熱罐升溫后進(jìn)入保溫罐貯存待用。 271 逆流式強(qiáng)力混捏機(jī)的結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 逆流式強(qiáng)力混捏機(jī)（又稱艾立許強(qiáng)力混捏機(jī)）是由德國 Eirich 公司制造的，其結(jié)構(gòu)（如圖 6 一 2 所示）與雙軸攪拌混捏機(jī)完全不同。該混捏機(jī)的機(jī)體是一個(gè)可沿順 時(shí)針方向低速旋轉(zhuǎn)（ 6 ? 12r / min ）的圓筒，圓筒內(nèi)裝有 1 一 3 組立式攪拌器，沿逆時(shí)針方向高速旋轉(zhuǎn)（ 30 一 350 : / min ) ，立式攪拌器的形狀有犁形和星形兩種，犁形攪拌器的作用是將混捏機(jī)底部的糊料不斷地翻轉(zhuǎn)，而星形攪拌器的作用是使糊料呈浮騰狀態(tài)，固體炭質(zhì)物料與載結(jié)劑在浮騰狀態(tài)下混合，從而達(dá)到混捏的目的。 272 逆流式強(qiáng)力混捏機(jī)工作特點(diǎn)是什么？ 逆流式強(qiáng)力混捏機(jī)的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)為： ( l ）先將經(jīng)過配料系統(tǒng)稱量過的固體炭質(zhì)物料加入到電阻加熱器內(nèi)加熱，這個(gè)體積為 4 耐的加熱器可裝30ookg 干料，通電后在！ Zmin 內(nèi)將干料由常溫加熱到 170 ℃ 。 ( 2 ）預(yù)熱后的固體炭質(zhì)物料經(jīng)下料溜子加入到逆流式強(qiáng)力混捏機(jī)中，攪拌 2 一 3min ，再加入 180 ℃ 的液體煤瀝青，混捏 15min ，混捏溫度為 160 ? 180 ℃ 。該混捏機(jī)本身沒有加熱機(jī)構(gòu)，全靠干料預(yù)熱及煤瀝青自身帶入的熱量進(jìn)行混捏。 ( 3 ）向混捏好的糊料噴水冷卻，料溫每降低 10 ℃ ，約需噴入占糊料質(zhì)量 0 . 4 ％一 0 . 5 ％的水，噴水冷卻時(shí)間只用 1 ? Zmin , 噴水冷卻時(shí)產(chǎn)生的大量水蒸氣和瀝青煙立即被抽走。噴 水冷卻過程由計(jì)算機(jī)控制。 ( 4 ）均勻冷卻到一定溫度的糊料呈散狀而不是團(tuán)塊，卸入混捏機(jī)下機(jī)的保溫筒（不帶攪拌裝置），保持一定溫度的糊料運(yùn)送到成型機(jī)后不需要再?zèng)隽稀? 273 雙軸連續(xù)混捏機(jī)的結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 雙軸連續(xù)混捏機(jī)是由半圓形長條狀筒體及兩根平行安裝的攪拌軸組成，筒體外側(cè)用電或?qū)嵊图訜?。攪拌軸上裝有正向攪刀和反向攪刀，正向攪刀數(shù)量比反向攪刀多，正向攪刀的作用是攪拌糊料，并將糊料向前推進(jìn)，反向攪刀的作用是增加糊料內(nèi)部的擠壓力。一組雙軸攪拌混捏機(jī)由結(jié)構(gòu)相同的 3 臺(tái)混捏機(jī)呈上下層疊放，即固體炭質(zhì)物料與茹結(jié)劑 要經(jīng)過 3 臺(tái)混捏機(jī)連續(xù)作業(yè)才能得到合格的糊料。這種混捏設(shè)備必須與較精確的連續(xù)配料系統(tǒng)配合使用，而且一般要求加入固體粉狀孰結(jié)劑，采用高軟化溫度煤瀝青。雙軸連續(xù)混捏機(jī)主要用于鋁電解用陽極糊的生產(chǎn)。 274 什么是加壓混捏，加壓混捏機(jī)的結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 加壓混捏是炭質(zhì)物料與勃結(jié)劑加入到有加壓裝置的混捏設(shè)備中，在一定壓力（如 0 . ZMPa ）下進(jìn)行混捏的工藝過程。生產(chǎn)細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的炭制品或耐磨炭制品常采用加壓混捏設(shè)備，國外對(duì)石墨電極接頭坯料（細(xì)顆粒配方）也使用加壓混捏。這是由于制備細(xì)顆粒配方的糊料時(shí)，炭質(zhì)物料比表面積 較大，采用雙軸攪拌混捏機(jī)即使經(jīng)過長時(shí)間的混捏，也很難得到混合均勻的糊料，而加壓則有利于煤瀝青對(duì)炭質(zhì)物料顆粒的吸附和滲透。加壓混捏機(jī)由機(jī)殼、轉(zhuǎn)子（碾壓輥）、上頂栓（加壓裝置）、下頂栓（卸料裝置）及加熱機(jī)構(gòu)組成?；旌狭贤ㄟ^上部加料機(jī)構(gòu)進(jìn)入機(jī)內(nèi)，糊料在兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的碾壓輥之間、碾壓輥與上下頂栓之間、碾壓輥與機(jī)殼內(nèi)壁的空隙間受到不斷變化的剪切、混合、碾壓和搓壓作用?；炷筮^程只需要 10 ? 15min 。 275 糊類成型機(jī)的結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 商品糊經(jīng)過混捏后即可使用，其混捏后成型不是工藝需要，而是為了便于搬運(yùn)、保管和 計(jì)量，大量生產(chǎn)糊類產(chǎn)品時(shí)，鑄塊可采用糊類成型機(jī)。 糊類成型機(jī)由兩部分組成，即一個(gè)底部開口并加熱的糊料漏斗和在糊料下連續(xù)運(yùn)動(dòng)并帶有若干個(gè)成型模的鑄板或運(yùn)輸機(jī)。成型機(jī)是由電機(jī)經(jīng)減速后帶動(dòng)鏈條傳動(dòng)。鏈條傾斜地安裝在機(jī)架上，通過張緊裝置張緊。來自混捏機(jī)的糊料從加料漏斗加入成型模內(nèi)，鏈條向上移動(dòng)，機(jī)架上裝有由多排噴水管組成的冷卻裝置，糊料和模子在向上移動(dòng)過程中被噴水冷卻，到頂部后被翻倒入溜槽內(nèi)而被運(yùn)走。 276 混捏設(shè)備的加熱方式有哪幾類？ ( l ）蒸汽加熱。向混捏機(jī)的夾套內(nèi)通人壓力 0 . 4 一 0 . 6MPa 的蒸汽以加熱機(jī)體和糊料，混捏溫度和生產(chǎn)效率受蒸汽壓力的影響，如采用較高軟化溫度的煤瀝青時(shí)，需要較高的混捏溫度，就必須提高蒸汽壓力，為此就要改變蒸汽鍋爐規(guī)格，同時(shí)解決機(jī)體和蒸汽管路耐