炭素材料的生产

上传人:鲁** 文档编号:554941481 上传时间:2023-09-08 格式:DOCX 页数:25 大小:538.31KB
返回 下载 相关 举报
炭素材料的生产_第1页
第1页 / 共25页
炭素材料的生产_第2页
第2页 / 共25页
炭素材料的生产_第3页
第3页 / 共25页
炭素材料的生产_第4页
第4页 / 共25页
炭素材料的生产_第5页
第5页 / 共25页
点击查看更多>>
资源描述

《炭素材料的生产》由会员分享,可在线阅读,更多相关《炭素材料的生产(25页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、第一章 总论1.1 项目建设的意义1.2 厂址选择拟建厂址位于宣威市来宾镇东 10Km 的凤凰山脚,食欲高原中低山岩溶地 貌。厂址南侧紧邻 326 国道,可以引铁路专用线进入厂区,厂址所在地交通运输 条件较好。本工程建设规模为600kt/a,总建筑面积186058m2.宣威市位于云南省东北部,处在滇东高原向黔西高原过渡地带,坐标为东经 102 42 105 50北纬24 19 27 03,。曲靖市域东与 贵州六盘水市、黔西南州和广西百色地区毗邻,南与云南文山、红河州接壤,西 与昆明交界,北靠云南昭通地区和贵州毕节地区。地势东高、西北低。最高海拔 2864米,最低海拔920米,总面积6069.8

2、8平方公里。境内最高点为东山主峰 滑石板,海拔2868米,最低点清水河与末冬河交汇处的腊龙岔河,海拔920米, 相对高差1948米。起主要气象参数如下 年降雨量980毫米,年平均气温13.3C, 年平均降水997.7mm,无霜期224天,最冷月平均5C。极端最低温一4C。冬无 严赛,夏无酷暑。宣威多偏南风,年均风速3米/秒。由于海拔较高,且山脉多 为南北走向,故多大风。1.3设计原则1)厂区总品面不知按年产石墨电极20Kt的规模进行统一规划。2)总图布置采用车间合并的方式以节约用地。3)厂区竖向设计应充分利用地形,减少土方工程量和支挡工程量。4)合理布局,保证工艺流程顺畅,生产方便,物料运输线

3、路便捷。5)外部货物主要采用铁路运输,辅以道路运输,充分考虑厂区外母运输条件使厂内外物料运输合理、短暂、便捷、降低交通运输成本。6)满足各种安全、卫生、防火、防爆、防震间距的要求。7)尽量考虑人、货分流,厂区出入口尽量朝不同的方向开启。1.4设计主要内容及设计思路1.4.1设计主要内容1.4.2设计思路第二章 生产工艺流程及主体设备选择2.1原料选择2.1.1针状焦针状焦是一种从宏观形态到微观结构都具有显著各向异性的焦炭,因其破 碎后颗粒呈细长针状,故称为针状焦。针状焦具有明显的针状结构和纤维文理,主要用作炼钢中的高功率和超高功 率石墨电极。由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真魔都等方面都有严

4、格质量 指标要求,所以对针状焦的身材和原料都有特殊的要求。2.1.2针状焦的生产针状焦在 1950 年首先由美国大湖炭素公司用石油系原料研制成功。我国于 1982年以大庆热裂化渣油为原料,进行了工业试验。针状焦的制造关键是原料的调制,以出去影响中间相小球体成长的原生喹啉不溶物(QI)。脱除QI的方法有(1)过滤分离法:采用加压加热过滤或真空过滤将QI除去(2)离心分离法:在离心力场中借离心力使煤焦油或沥青中QI除去(3)溶剂法:加入合适的溶剂,使QI颗粒凝聚成絮状,经静止后,用倾析 法提取澄清液。(4)闪蒸分馏发:将原料通过真空闪蒸,提取合适的馏分,再经聚合,得到 精致沥青。2.1.3针状焦的

5、性质与质量指标针状焦热膨胀系数小,电阻率低,耐热震性能好,是生产超过功率石墨电极 必需的原料。国际上根据针状焦品质高低分为:a(超级针状焦);b(高级针状焦): c(普通针状焦);d(半针状焦)四个级别,其中超级和高级针状焦是生产朝贡功率 石墨电极的理想原料,普通针状焦和部分半针状焦为生产高功率石墨电极的原 料。高级针状焦质量指标:灰分不大于0.1%水分不大于1%馏分不大于0.2%真密度不小于2.12g/cm3钒含量不大于3*10-6热膨胀系数不大于1.0*10-6/ C2.2煅烧工艺及主体设备选择煅烧是生产炭素制品的第一道工序,煅后料的质量直接影响炭素产品的 质量。炭质原料中由于氢以碳氢化合

6、物的形式存在,且与碳原子的价电子结合。 碳原子失去自由电子,这就使石油焦原料在煅烧前有较高的电阻率。但煅后焦的 性能与其内部结构有直接关系,石墨层排列有序,点(层)堆积缺陷少,石墨化程 度高,则电导率就高,质量就好。一般认为煅烧机理是,在煅烧初期,原料中挥 发分逸出,氢含量降低,体积收缩,真密度提高;随煅烧温度的提高,虽然挥发 分排除量减少,但热解反应加快,碳氢键断裂,氢排除,碳原子由结合状态解放出来,使煅烧原料导电性提高,电阻率降低,体积进一步收缩。而煅烧料真密度 的提高,主要是由于煅烧料在高温下不断逸出挥发分并同时发生分解、缩聚反应, 导致结构重排和体积收缩的结果。同样的生焦质量,煅烧温度

7、越高,晶体缺陷越 少,煅后焦挥发分越低,真密度越高。经煅烧能够除去生料中的水分,挥发份 及部分的硫,同时经煅烧后原料的体积收缩稳定,各种物化性能指标大幅度改善、 提高,对提高最终产品的质量起着十分重要的作用,煅烧后原料的质量指标见表表2-1 燃烧料质量指标指 标项目、比电阻Qmm2/m比重g/m3灰分石油焦5.52.081.0沥青焦6.52.051.1无烟煤12.00.7312.0适用于大型煅烧设备主要有回转窑和回转床。2.2.1煅烧原理炭素原料在隔绝空气的条件下进行高温(1200-1500C )热处理的过程成为 煅烧。煅烧是炭素生产的预处理工序。各种炭素原料在煅烧过程中冲元素组成到 组织结构

8、都发生一系列显著地变化。无烟煤、石油焦和延迟沥青胶都含有一定数 量的挥发分,需要进行煅烧。冶金焦和焦炉生产沥青胶的成焦温度比较高(1000C 以上),相当于炭素厂的煅烧温度,可以不再煅烧,只需烘干水分即可。天然石 墨为了提高其润湿性,也可以进行煅烧。一般来说,煅后料比较脆,便于破碎、 磨粉和筛分。2.2.2煅烧的目的(1排除原料中的水分:是炭素原料的体积充分收缩,提高其热稳定性和物 理化学性能。进仓原料的水分一般在 3%-10%之间。原料如果含有较多的水分, 不便于破碎等作业的进行,并影响原料颗粒对粘结剂的吸附性,难以成型,故一 般要求煅后料水分不大于0.3%。(2) 排除原料中的挥发分:如果

9、原料的挥发分过高,则生制品在焙烧过程中, 将发生过大的收缩,以至于变形,甚至导致生制品的断裂。多以必须排除原料中 的挥发分。(油焦成焦500 C , V500800C快,8001100 C较缓)(3) 提高原料的密度和机械强度:经过煅烧原料体积收缩,密度增大,强度 提高,同时获得了较好的热稳定性,从而减少制品在二次煅烧时产生二次收缩。 (1000C前缩聚反应,线性升;10001100平拐点,后体积收缩度继续升高)(4) 改善原料的导电性能:原料经过煅烧后分子结构发生变化,电阻率降低 从而提高了原料的导电性。电阻率的变化500800C, 1230; 8001000C缓变; 10001300少量(

10、5) 提高原料的抗氧化性:原料经过煅烧,随着温度的提高,通过原料的热解和聚合过程,氢、氧、硫等杂质相继排除,化学活性下降,物理化学性质趋于 稳定,从而提高了原料的抗氧化性。2.2.3煅烧前后焦炭结构的变化各种炭素原料在煅烧过程中,先后进行了热分解和热缩聚以及碳结构的重 排。随着缩合反应的进行,发生了晶粒互相接近,导致原料因收缩而致密化。这 种收缩知道挥发分排才结束。煅烧过程中,加热制度对煅烧料的晶体尺寸也有影 响。表1所示为加热制度对石。焦晶体尺寸的影响。由表1可见,当加热到700C 保温lh后,再升温到1000C,将使煅烧后焦炭的晶粒变小。这也说明,在700C 附近,焦炭晶格的层状结构正经历

11、断裂HC二和重排。由于断裂,产生大量自由 基,在此温度区间内保温,促使焦炭中交叉键增多,抑制了焦炭层面问的有序排 列。2.2.4煅烧前后物理化学性质的变化在煅烧过程中,焦炭的物理化学性质发生了明显的变化。表2-2-1为我国 各种原料在煅烧前后的理化性质指标图2-2-1中国各种炭素原料煅烧前后物理化学指标m中事善种撰就廉料熠烧甫后現復栉标芈创7討jk石MEDV0410.150.20.170.146.470.3S0,41QJS(L54.2t筛(Ort*雷 Hircm J嵋胡MlL46LIZ1.37】岛LMl.W2,(W2M2肮1.77岸机SJUFt笳讣期0.S2 1o.n0.0prWQ.fi1.3

12、!0.00.99t.uM3l.LSl.&l342t246.02.72l.M啊后5,U他sTng7,940310h4O047I.W0.380370J3ffiG山处0.S7Q.t9曲翊0.250.M2.2i3,23谕ll.7k0 557.45特0iwL970.28心0.%13.014.42L$2J,31.25.551!4964S7利(1) 煅烧前后焦炭氢含量的变化:随着热处理的进行,焦炭发生脱氢反应, 氢含量降低。挥发分700C大量H; 1000C挥发物中8090%H; H与收缩、电 阻相关,要求 0.05%,适宜温度12301280C。(2)煅烧前后焦炭硫含量的变化:因为高温可以出尽健谈结构重排

13、,使C-S 的化学键断裂,所以焦炭硫含量降低。如图 2-2-2 所示,硫在煅烧温度达到 12001500C的范围内才能大量排出。在煅烧无烟煤时,含硫量可降低 30% -50。图2-2-2 石油焦含硫量与煅烧温度的关系割5石油矍督驗盘与锻烧温度的羌棗T樹粽思曲饪港曲炭说一k电密划K低蕭蔬订一竊味墓厂离祐眾蚪盘嶽14一噹博茨逞期贏捍谄與也條圭(3)煅烧前后焦炭的收缩和气孔结构的变化:煅烧时焦炭的体积收缩时挥发 分排除所发生的毛细管张力以及结构的化学变化,使焦炭物质致密化。图2-2-3 是石油焦和沥青焦煅烧时的线尺寸变化曲线。从图中可见,所有曲线都有两个拐 点,第一拐点相应于焦炭生成时的温度,显示在

14、该温度下焦炭是受热膨胀的,第 二个拐点相应于焦炭的最大收缩期。它们收缩量的绝对值视焦炭品种和横向交联 发展程度而定。对于气孔结构来说,在7001200C之间气孔的总体积大幅度增 长,它与700C时气体的大量析出有关。由于气体的析出产生了开口气孔。当温 度提高到1200C以上时,气孔的体积由于焦炭收缩而减小,大部分转变为连通 的开口气孔。(1000微裂纹)图2-2-3石油焦和沥青焦煅烧时的收缩取决于共轭兀键的形成程度。煤和焦炭的导电性是碳原子网格中共轭丌键体系的 离域电子的传导性的反映,它随六角网格层面的增大而提高。图2-2-4表示焦炭 的电阻率与热处理温度的关系,曲线可分为四个温度区:500700匸时,焦炭的 电阻率最大;7001200c的范围内,焦炭的电阻率呈直线下降,从107Q.cm降 到1 BQ.cm; 12002100c范围内,电阻率变化甚少;2100C以上,电阻率随热 处理温度升高而进一步降低,这时与焦炭的石墨化有关。由此可见,在煅烧过程 中,焦炭的电阻率随煅烧温度提高而直线下降,到12001c后转为平缓。许QJJ3图 2-2-4 石油焦的电阻率与热处理温度的关系2.2.5 煅烧温度于煅烧质量指标(1) 煅烧温度对焦炭性能的影响:煅烧温度对煅后焦的性能有十分重要的作 用。一般情况下

展开阅读全文
相关资源
正为您匹配相似的精品文档
相关搜索

最新文档


当前位置:首页 > 学术论文 > 其它学术论文

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号