煤化工工艺学课件 第十一章 煤基炭材料.pptx

;;; 炭材料通常都是以石墨微晶构成的，不过在各种炭材料中，微晶的尺寸和微晶的三维排列有序程度有相当大的差别，由此形成了炭材料丰富多样的特点。 ; 11.1.1 “碳”与“炭”; 11.1.1 “碳”与“炭”; 11.1.1 “碳”与“炭”;;按材质划分;电性能; 11.1.2 炭材料的性质; 11.1.2 炭材料的性质; 11.1.2 炭材料的性质; 11.1.2 炭材料的性质;; 电极炭材料发展较早且应用广泛。 世界上炭材料产量的2/3与电相伴产生，自焙 电极（电极糊）、石墨电极及超电电极等占了 绝大部分。 ;;1、颗粒无烟煤 电极糊的主要成分,占总量的(45~55)%； 固定碳≥80%，挥发分≤10%，灰分≤5%； 有一定的硬度、良好的热稳定性，且不易爆裂； 无烟煤要预先在炉内隔绝空气进行煅烧。 ;2、填充料 粉状炭材料，如无烟煤粉、冶金焦粉、石油焦粉、石墨 碎粉等； 用量占电极糊总质量的(25~30)%； 对黏结剂具有吸附性，起填充作用； 阻止颗粒状无烟煤离析、沉淀，使电极结构均匀、组织致密（孔隙率低），并具有较高的耐氧化性能和机械强度。;3、黏结剂 一般采用沥青或沥青与煤焦油、蒽油与沥青的混合物，它起着黏结固体炭材料塑造成型的作用； 配制电极糊常选用中温煤沥青,其用量占电极糊总质量的(20~25)%； 它能很好地浸润焦炭及无烟煤的表面，渗透其孔隙，并使配合料的颗粒相互黏结。;炭素材料生产工艺流程;预碎：将原料破碎至70mm以下。 煅烧：物料实际受热温度不低于1250℃。 烘干：烘干后物料内水分含量不大于0.5%。 中碎：颗粒纯度不低于80%。 细碎：细粉中—0.075mm含量(60~70)%。 黏结剂：煤沥青熔化脱水，水分含量不大于0.2%； 煤焦油脱水后，水分含量不大于0.5%。; 11.2.1 自焙电极; 11.2.1 自焙电极; 消泡罐是用来存储电极糊的容器，与减压装置相连，便于对消泡罐抽真空，可使罐内压力达到－90 kPa，从而使得电极糊中的微小气泡随着罐内压力的减小，气泡混合长大、上浮并最终破裂，去除电极糊中气泡。 ;自焙电极的制备;电极糊烧结三阶段; 11.2.1 自焙电极;电 极 糊 的 发 展 与 应 用; 11.2.2 石墨电极; 石???电极是目前炭素行业的支柱产品，在冶金、电炉、电火花加工等领域被广泛采用。 石墨电极分为3个品种：;普通功率石墨电极，采用普通级别的石油焦。 高功率石墨电极采用优质石油焦（或低级别的针状焦）生产。 而超高功率石墨电极则使用高级别的针状焦生产，石墨化温度高达2800~3000℃，性能优越。;石墨电极生产工艺流程;; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 11.2.2 石墨电极; 广义讲，石墨化是指固体炭进行2000℃以上高温处理，使炭的乱层结构部分或全部转变为石墨结构的一种结晶化过程。但不同于一般结晶化时所看到的晶核生成和成长过程，而是通过结构缺陷的缓解而实现的。;理想石墨的晶格结构;石墨化三阶段;1、原始物料的结构 原始物料的结构有易石墨化炭（软炭）和难石墨化炭（硬炭）之分（见下图）。;2、温度 2000℃以下，无定形碳的石墨化速度很慢，大于2200℃明显加快。; 4、催化剂 合适的催化剂可降低石墨化过程的活化能，节约能耗。 催化机理：;超高功率电弧炉的使用 量不断增加，促进了超 高功率石墨电极的应用； 我国超高功率石墨电极 的生产能力不断攀升， 产品质量也得了快速 提高。 ;; 活性炭是用煤炭、木材、果壳等含碳物质通过适当的方法成型，在高温和缺氧条件下活化制成的一种黑色粉末状或颗粒状、片状、柱状的炭质材料。 活性炭中80%~90%是碳，除此之外，还包括由未完全炭化而残留在炭中、或者在活化过程中外来的非碳元素与活性炭表面化学结合的氧和氢。;活性炭的种类; 1、孔结构 活性炭的孔，就是活化过程中在无定形碳的基本微晶之间清除了各种含碳化合物及无序碳（有时也从基本微晶的石墨层中除去部分碳）后产生的孔隙。 ; 孔的形状： 在活性炭中，孔隙形状多种多样，有近于