技术|炭素制品一次焙烧、浸渍与二次焙烧的工艺流程

加压成型的炭素生坯在进行一次焙烧后,将其用沥青浸渍再进行二次焙烧,沥青浸渍和二次焙烧的目的是为了提高石墨制品的密度和强度。一次焙烧品经加工后为焙烧制品,如进一步石墨化,加工后成为普通石墨制品;二次焙烧品经石墨化,加工后成为优质石墨制品。整个工艺流程如下:

一次焙烧

将生坯在专门炉窑内进行高温处理,使其炭化成无定型碳的过程。一般需经过装炉、预热、加热、保温、冷却和出炉等过程。
  • 装炉时在生坯四周填以冶金焦粒,以免生坯加热过程中产生变形;

  • 预热要尽量利用焙烧过程中产生的余热和挥发分燃烧;

  • 加热的最高火焰温度要求达到1200~1300℃,采用煤气、天然气或重油作燃料;

  • 焙烧品在炉(窑)内从预热开始到炉内冷却结束,构成一个焙烧周期,一般需280~360h,视制品的性质、规格而定。

沥青浸渍

沥青浸渍是指一次焙烧后的半成品,在密闭容器内抽真空、加压浸入沥青的过程。分预热、浸渍、冷却三个阶段:
  • 浸渍前,焙烧品在预热炉内于280~320℃温度下预热4~6h,采用煤或煤气作燃料;

  • 浸渍在密闭罐内进行,先将预热后的半成品装入罐内,抽真空(真空度为2.7~4.0kPa),然后加入熔化的沥青,浸渍的温度为180~200℃,再加压(压力为1.27~1.47MPa,时间2~3h);

  • 冷却有罐内冷却和罐外冷却两种方式,前者是将沥青先从罐内排出,然后通入冷水循环冷却,时间为1~2h;后者是将浸渍品从罐内取出,用水喷淋,时间为3~4h;浸渍用的沥青应是中软化点的煤沥青。

二次焙烧

二次焙烧是指浸渍后的半成品再次在高温下进行焙烧,以排除沥青中的挥发分,使炭质成分炭化的过程。
二次焙烧的工艺过程与一次焙烧基本相同,但装炉时不需填充料,焙烧温度为750~800℃,相应的焙烧周期缩短为120~140h。

焙烧与浸渍工艺的设备选择

焙烧设备

应用于工业生产的焙烧设备有倒焰窑、环式炉、隧道窑和车底炉四种。

  • 倒焰窑结构简单、投资小,但产量小,环境污染严重,现已不采用;

  • 环式炉焙烧适应性强,但能耗较高,而且排出废气尚须净化处理;

  • 隧道窑热耗低、适应性强、废气不需净化,是较理想的焙烧设备;

  • 车底炉生产灵活,废气不需净化,但只适宜作二次焙烧。

浸渍设备

主要是浸渍罐,有立式、卧式和管式三种。

  • 立式浸渍罐为间断式生产,浸渍后的焙烧品在罐内冷却,适用于小批量生产;

  • 卧式浸渍罐较立式浸渍罐便于装、卸制品,有单开门和双开门两种。前者用烟气加热,间断生产,制品在罐内冷却,适用于中型炭素企业;后者用导热油加热,可自动连续作业,浸渍品在罐外冷却,适合于大规模生产;

  • 管式浸渍罐适合于大规格石墨电极的浸渍,它以单根电极排成一列在管式罐内进行浸渍。

在炭素生产中,对焙烧品进行浸渍和二次焙烧工序是提高制品理化性能必不可少的步骤,浸渍过程相当复杂,影响浸渍质量的因素也很多,具体的因素将在后续文章中连载分析,对本期工艺,若您有不同的看法,欢迎留言或私信指导!

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