炭素材料生产技术问答

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机械强度及影响因素

1、抗压强度：当外力为压力时，物体被压碎瞬间的极限抵抗能力。

抗弯强度：当外力与物体轴线相垂直，物体受外力作用先呈弯曲到折断瞬间的极限抵抗能力。

抗拉强度：当外力为拉力时，物体被拉断的瞬间极限抵抗能力。

2、影响因素：

（1）颗粒强度系数

（2）配料

（3）粘结剂

（4）煅烧。

何为预焙阳极？

预焙阳极（代号TY）是铝电解槽的导电阳极，生产预焙阳极的原料是石油焦、沥青焦和煤沥青，它是经过煅烧，粉碎配料、混捏、成型和焙烧等过程而成。

石油焦可分哪几类？

根据焦化的工艺不同，石油焦可分为延迟石油焦和釜式焦，目前采用最广泛的是延迟焦化法生产的延迟焦。

改质沥青作为炭素生产粘结剂时有何特点？

1、结焦：残炭值高，焙烧时可产生成更多的粘结焦，制品的机械强度高。2、软化点高，夏天远距离和运输问题易于解决。

3、混捏成型过程中沥青逸出的烟气较少，可减轻环境污染。

4、使用改质沥青时输送沥青管道温度及混捏温度，成型下和料室温度都要相应提高，沥青熔化温度也高于中温沥青。

5、改质沥青含有较多的β树脂和次生QI，具有较高的热稳定性，有利于提高炭块制品的质量。

石油焦煅烧前为什么要破碎？

石油焦块度过大，不仅在煅烧工序保证不了煅后焦质量的均一性，而且受到煅烧设备的限制，给加排料造成困难，还会影响中碎设备的效率。因此碳质原料在煅烧前要预先破碎到40mm左右的中等块度，以确保大小块数均能得到均匀的温度煅烧。但碳质原料破碎也不能细，否则会造成粉料过多并增加烧损量。

什么叫煅烧？

碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（1200～1350ºC）热处理的过程称为煅烧，煅烧是炭生产的第一道热处理工序，煅烧使各种碳质原料的结构和物理、化学性质发生了一系列变化。

石油焦原料煅烧的目的是什么？煅烧的质量指标有哪几项？

目的是：

1、排除石油焦中的水分和挥发份；

2、提高石油焦的密度和机械强度；

3、改善石油焦的导电性能；

4、提高石油焦的抗阳性能。

石油焦的煅烧质量一般用粉末比电阻和真密度两项指标控制，石油焦的煅烧程度越高，则煅后料粉末比电阻越低，同时真密度压越高。

罐式煅烧炉的生产操作应注意什么？

1、温度的控制；

2、加排料；

3、煅烧炉的密封和煅后料的冷却；

4、混合料的配比和粒度要求。

煅烧高温挥发份石油焦如何防止结焦堵炉？

1、保持底料并适当提高首层火道温度，使加入罐内的石油焦能在入炉后短时间内迅速排出大量挥发份，减少结焦堵炉的可能性.

2、勤加料，每次加料量不要过多，同时采取连续加排料机构，使罐内物料经常松动，不易解成大块。

3、保持较高的负压，并经常清扫挥发份的出口和挥发份的集中道。

影响煅烧炉温度的主要因素有哪些？

1、挥发份的影响;

2、空气量的影响；

3、负压的影响。

如何保证煅烧炉正常的煅烧操作？

原料按性质不同分别储存在料槽内，为预防设备检修，需要储备一定量预碎过的原料。为保证煅烧要求预碎后的原料粒度不大于40mm，煅烧混合焦在原料库中要求混合均匀，配比准确，预碎后的原料经计量称称量，然后经运输送入加料漏斗，加料漏斗中的原料间歇或连续地送入煅烧罐内进行煅烧，加料应定期适量均匀进行，与排料量相适应.

在煅烧操作方面主要是控制好各层火道温度和废气温度，火道温度的高低可通过调节燃料用量，火道负压，空气预热温度以及挥发份的合理利用来控制。煅后物料经冷却水套降温后经排料装置排出，排出料不应有红料，然后用排料在送往下道工序。

影响球磨机生产的因素有哪些？

1、 球磨机的转速；

2、装球量；

3、衬板形状；

4、球磨机直径；

5、操作情况。

如何筛分？何谓筛分？

通过筛子把物料按其尺寸大小不同分成若干粒度级别，这一过程称为筛分。

影响筛分效率的因素有哪些？

1、物料的性质；

2、筛面种类和结构参数；

3、操作条件。

影响振动筛生产能力的因素有哪些？

1、筛网面积；

2、振动频率和振幅；

3、筛网倾斜度；

4、加料情况。

什么原因造成筛分不合格？

在炭素生产中，影响筛分纯度的因素较多，如给料量的多少，给料均匀程度，筛孔形状，筛面运动方式，物料的颗粒形状和含水量等。给料量多，筛面料层过厚，会降低纯度，给料不均匀，会使纯度不稳定。炭素生产广泛采用正方形筛孔的惯性振动筛。筛面往复运动和上下振动有利于物料颗粒接触筛孔，料块与筛面间的相对运动较大，有利于筛分纯度的提高。

如何做到配料稳定？

为了保证产品配料粒度的稳定性，一方面要经常从各贮料斗取样进行筛分分析，检查配料纯度是否波动，发现波动过大，要及时采取措施。

一方面还要定期从贮料斗取各种粒度物料，按配方的百分组成进行筛分分析，检查看是否符合技术要求，如不符合要求，应立即停止配料，更新调整配方，或把不合格的物料排出，直至符合要求，才能继续配料，要定期检查配料设备，保持配料准确性，以避免配料误差，称量一定要严格按配料单进行，并且要迅速准确。不能超过规定误差。

粘结剂的作用是什么？

1、对炭素物料有很好的浸润性和粘结力，这样才能保证糊料具有良好的可塑性。

2、粘结剂应具有较高的含炭量和折焦率。

3、粘结剂应为热塑性物质，常温下为固体，稍加热熔化成液体，冷却后立即硬化。

4、来源广，价格便宜。

如何确定粘结剂用量？

1、产品配方的粘结剂组成；

2、物料颗粒性质；

3、成型方法。

何谓混捏？它在炭素生产中起什么作用？

固体炭素原料颗粒和粉料与粘结剂一起，在一定的温度下搅拌，混合成为可塑性糊料，这一生产工序成为混捏。混捏在炭素生产中直至以下三方面作用：

1、使各种原料的均匀混合，同时使各种不同大小的颗粒均匀的混合和填充，形成结实程度较高的混合料。

2、便于物料和粘结剂混合均匀，液体粘结剂均匀的涂布在干料颗粒表面，靠粘结剂的粘结力把所有颗粒互相粘结起来，赋予糊料以塑性利用成型。

3、使粘结剂部分地渗透到干料颗粒的孔隙中，进一步提高粘结剂性和糊料的密实程度。

为什么要控制干料干混温度？

如果干料干混温度过低，原已吸附在固体炭素原料颗粒表面的水分就不能脱除这些水在颗粒表面形成极强性的吸附层，会显著降低沥青对固体炭素原料颗粒的润湿作用。

如果干混时各种干料颗粒的温度低于所加入液体沥青的温度，当沥青与干料颗粒相接触时，沥青的温度会有所降低，从而使沥青粘度增加，使沥青对干料的润湿和渗透作用变差，导致糊料塑性不好，糊料混捏质量的降低。因此在保证干料干混温度与加入液体沥青的温度相接近，一般干料温度低于沥青温度30ºC。

如何控制糊料混捏温度？

糊料的最适宜混捏温度视粘结剂的软化点而定，一般来说，混捏温度应该选定比粘结剂软化点高出50～80ºC，采用中温沥青时，混捏温度最好保持在115～～150ºC内，以130ºC左右为最适当。采用改质沥青，混捏温度提高到160～180ºC。

在混捏过程中，不允许混捏温度降低到规定以下，否则会降低粘结剂对骨料颗粒的浸润性和糊料的流动性，使混捏困难。因此，当加热温度低时，应延长混捏时间，待达到指标后再加入粘结剂。混捏温度与气候也有一定关系，冬天气温低，糊料出锅后散热快，因此，冬天的混捏温度应比其它季节稍微高一些。

混捏时间是根据什么来确定的？

1、混捏温度较低时，可适当延长混捏时间；混捏温度较高时，可适当缩短混捏时间。

2、使用软化点较低的粘结剂，在同样的混捏温度下可适当缩短混捏时间。

3、配料中粉状小颗粒越多，应适当延长混捏时间。

4、加入生碎时应适当延长混捏时间。

5、混捏时因故停机，应保温并延长混捏时间。

影响混捏质量的因素有哪些？

1、温度；

2、时间；

3、干料性质；

4、粘结剂。

沥青量过多时，为什么不能用干料调配？

粘结剂煤沥青的用量取决于炭素原料颗粒的表面及其对沥青的吸附能力，按规定加入一定量的沥青可以使糊料混捏均匀并且塑性好，在混捏过程中当干料加入量过多时，可加入沥青进行调配，但如果沥青量过多时，则不能加入干料调整。这是因为所加干料颗粒流动性不如液体沥青，不能够均匀的分布在整个糊料中，而是在糊料局部集结，出现夹干料现象导致整个糊料质量不均匀。

压出生坯为什么要立即进行冷却？

刚出成型机生产出的生坯是由可塑性糊料构成，内含粘结剂煤沥青便于粘稠状态，生坯形状和尺寸还不稳定，因此，生坯离开成型机后要立即淋水并浸泡在凉水中冷却，使生坯温度降至沥青软化点以下。沥青重新冷却凝固成固态，使生坯形体稳定下来，这样生坯就不会弯曲和变形。冷却水温度不应高于30ºC，一般情况下，大规格毛坯在凉水中浸泡3～5小时，中小规格毛坯浸泡1～3小时，毛坯就可充分冷却。夏季压出的生坯冷却应长一些。

生坯密度不均匀是如何产生的？

1、炭素糊料是热塑性，具有一定粘弹性，传递压力的能力不如液体，压力在糊料中呈递减趋势，导致生坯密度不均匀。

2、糊料与模壁的磨擦以及糊料颗粒间的磨擦导致压力损失，使压力分布不均匀，而导致密度不均匀。

3、糊料中不等轴颗粒在生坯表层和内部的定向性存在差异，影响了生坯密度的均匀性。

什么是焙烧？

成型后的生制品的焙烧，是在焙烧炉内用保护介质在隔绝空气的情况下以天然气为燃料，按一定的升温速度进行间接的加热处理过程。

焙烧的目的是什么？

炭素制品经过焙烧，使制品中的粘结剂转化为焦炭，在炭素粉末颗粒间形成焦炭碳网格把它们紧密地连接起来，构成具有固定的几何形状，一定的机械性能和理化指标的整体。

1、排除挥发份；

2、降低电阻率改善制品的导电性能；

3、使体积进一步收缩，改变其理化性能；

4、使粘结剂煤沥青焦化。

焙烧的实质是什么？

粘结剂煤沥青热解和焦化过程，随温度的升高其主要变化为分解和聚合反应。

焙烧工序的基本要求是什么？

焙烧制品必须确保煤沥青产生最大的析焦量，在产生最大析焦量的同时，使整个坯体受热的均匀给料，正确的几何形状，无内外缺陷（即无内外裂纹，制品截面无炭度不均，无气泡等）。

焙烧制品分哪几个升温阶段？

焙烧制品过程分为：

1、预热阶段；

2、变化激化的中温阶段；

3、高温焙烧阶段；

4、冷却阶段。

烟道着火的预兆有哪些？

1、总烟道温度急剧上升，

2、排烟机电流上升波动较大，总烟道负压下降且波动较大；

3、废气排不出，炉室冒黑烟，烟囱冒黑烟。

烟道着火处理？

1、停排烟机，停火关闭风机进出口的蝶阀。

2、查找火源，用蒸汽或注水进行灭火。

3、确认火熄灭后进行试车，恢复生产。

4、向调度及领导汇报。

突然停电的处理？

（一）全车间停电

1、立即关好天然气阀；

2、调整炉子负压；

3、询问停电原因及停电时间的长短；

（二）排烟机突然停电

1、关闭煤气阀；

2、找电工启用备用排烟机；

3、如备用排烟机启动不起来，让有关人员处理故障及时向有关领导汇报。

填充料粒度的大小对制品的焙烧过程有何影响？

填充料过大，容易引起填充料和制品着火，氧化碳块变形；粒度过小，不利于产品挥发份排出，导热性能差，填充料易结块，要达到同样的温度需用的时间长。

焙烧用填充料的作用？

1、防止产品氧化；

2、传导热量使产品均匀受热；

3、固定制品形状防止制品变形；

4、阻碍挥发份的顺利排除，同时还要导出挥发份。

焙烧过程的影响因素是什么？

温度压力，填充料，炉子状况，装炉质量，生坯的性质。

选择填充料的依据是什么？

1、在焙烧最高温度不溶化；

2、不易与产品和耐火材料发生化学反应；

3、应具有较好的导热性能；

4、颗粒的体积加热时不应发生较大变化；

5、具有一定的粒度；

6、资源广泛、便宜、无公害，便于生产。

制定焙烧曲线的依据是什么？

1、根据产品在加热过程中不同温度阶段的不同化学变化制定曲线。

2、根据产品的种类及规格制定曲线。

3、根据炉型的结构制定曲线。

4、根据燃料的种类和填充料的种类制定曲线。

5、根据环室焙烧炉运转炉室的数量多少而制定不同的曲线。

6、根据生坯的不同成型方法制成不同的曲线。

7、根据所需产品产量多少制定曲线。

装炉过程？

1、装炉前首先清理炉底干净，铺锯粉10～15mm，其上放不少于250mm的填充料。

2、生坯整齐装炉，箱壁与制品间距离不小于60mm，一层生坯装完后覆盖填充料厚度不小于60mm,再装第二层，如此反复直至装完最后一层，覆盖填充料厚度400mm以上，在覆盖粉子250mm装炉完毕。

焙烧炉调温过程？

1、检查交班温度与理化温度的差异，制订本班的升温曲线。

2、根据升温情况，调整火道、烟斗、排烟机负压及煤气压力情况。

3、严格按照焙烧曲线控制，如超出允许波动范围，必须在20分钟内调整正常。

4、严格控制负压，排烟机入口负压应大于2500Pa，烟斗负压大于1000Pa，火道负压以控制在调温炉室为准，控制5～25Pa。

5、在升温过程中，由于停油或其他原因使温度下降时，允许用该温度段三倍的速度恢复正常。

6、注意升温过程中应缓慢升温，严禁突升突降。

7、烟囱冒烟应为白色，排烟机温度应控制在120～150ºC。

当温度升到最高值后为什么要保温一段时间？

目的是将水平和竖直温差缩小，内部和外部都受热均匀，使焙烧产品的质量各部分均一。

焙烧温度曲线包括那四个方面的内容？

1、焙烧过程持续时间。

2、温度上升的速度；

3、温度的最高值；

4、在最高温度下的保温时间。

氧化的原因？

1、产品顶部填充料太薄；

2、炉体有的部位在高温焙烧过程中漏料。（主要原因）

3、出炉时温度过高，产品又过于集中，未能及时散开。

4、装入的填充料潮湿，高温加热后其体积收缩，制品顶部料减少，下部致使制品露出填充料。

阳极的抗氧化性？

氧化性与其热处理温度，杂质含量，晶格结构的完整程度，孔隙率的多少，气体压力等因素有关。

环式炉的优点是什么？

产品的机械强度高，产品的质量好，温度调节与控制方便，热利用率高，产量高。

焙烧炉升温过快及降温过快对产品质量有什么影响？

升温过快，使相当多的碳氢化合物来不及分解和聚合挥发掉带走了许多可以称焦的碳原子，成焦低。另一方面使炉室的温差加大使制品在不同阶段进行分解和聚合反应，内外膨胀，收缩不一致，使制品出现裂纹影响产品质量。升温缓慢碳氢化合物分子能够有较充分的时间进行分解和聚合。制品的析焦量因而增大，由此可以提高产品的质量。

按要求每小时降温50ºC，降至80ºC，如果温度降得过快会使制品造成断裂，裂纹，出现废品。

抽风机和冷风机的作用是什么？

抽风机是把冷却炉室的热量往外抽的，送风机是往炉室送入空气的，它的作用各有不同，抽风机为了产品降温而把冷却炉室的热量抽出来，送风机是把空气送到冷却炉室内，起到一定的降温作用，还可以起到二次风的作用帮助高温炉室。送风机又叫冷风机和二次风机，它是架在冷却炉室里吹冷风。

a、降低焙烧炉完毕的炉室温度；

b、供给燃料燃烧后的热空气。抽风机架在送风机的后面。

排烟机和火道为什么会发生着火事故？怎样预防和减少着火事故的发生？

原因：

1、因排烟机和火道积压易燃物太多，遇明火便会着火。

2、平时操作中，有时气量开得过大，使气没能在火道内充分燃烧，被火拉到烟道内而造成着火。

3、调整负压时，一次提得太大，使挥发份发出来的火进入烟道，造成着火事故。

4、烟道温度过高，超出规定范围，也会造成着火事故的发生。

措施：

1、要定期清理烟道和排烟机的存留物。

2、在操作过程中不要拉火，要使挥发份充分的在火道内燃烧，要使烟囱冒白烟或淡黄色烟。

3、排烟机温度控制在150ºC以下。

4、调节负压时不可一次提得太多，要加强责任心。

如发现排烟机、烟道着火事故如何处理？

如发生着火，应立即停掉排烟机和冷却风机，立即到炉子上，关死气阀切断火源然后打开连通烟道口盖，查找着火位置，发现着火位置以后，用天车吊烟斗，用蒸汽或水进行灭火处理。待火熄灭后，向领导或者调度进行汇报，找检修工处理，尽快恢复生产。

填充料粒度的大小对制品的焙烧过程中的影响？

1、填充料粒度过大，容易引起填充料制品着火氧化，炭块变形。

2、粒度过小，不利于产品中挥发份的排出，导热性能差，填充料易结块。要达到同样温度需要的时间长。

焙烧炉冷却速度快慢对产品质量有哪些影响？

在开始降温阶段，实际上产品的温度还继续上升，如果降温速度太快，将会导致裂纹，废品的增加，冷却速度过慢，也同样会造成制品的内外收缩不一致而使制品开裂，对焙烧炉炉体也产生不利的影响，所以降温速度要控制在每小时40～50ºC以内，降至800ºC以下，任其自然冷却。还有根据日产量要求和炉室周期行事。

如何判断糊料的含油量？

糊灰白色，小块料多，大块料少，糊发散说明粘结剂用量少，糊黑亮，大块料多，小块料少，说明粘结剂用量大，糊料大小块各半。大块在50～70mm，说明粘结剂用量适中。

罐式炉早期破损原因有哪些？如何延长炉龄？

罐式炉的炉体一般可使用8年左右。罐体早期破损的主要现象是在罐体砖面上先形成气孔，逐渐扩展成溶洞，甚至使罐壁烧穿，另一方面是罐壁砖砌体产生裂纹，后果与形成溶洞和罐壁烧穿相同，此外，还常有火道内烧嘴砖脱落和熔渣堵塞火道等现象发生。

造成罐式炉早期破损的原因有以下四点：

1、砌筑质量，砌筑质量差表现为砖缝偏大，砖缝宽度不均和灰浆不饱满，异型硅砖在砌筑前没有经过预砌筑或预砌筑马马虎虎造成罐体砌筑后尺寸偏离设计要求，膨胀缝不均匀，火道内掉入泥浆未清理，砌筑时炉体受湿，淋雨和受冻等，都会影响炉体寿命。

2、烘炉升温速度不合适，洪炉升温过快，在烘炉过程中对炉体膨胀管理不善，炉体各部位造成不均衡的应力，烘炉后炉体产

生变形或较大裂纹。

3、硅砖质量，硅砖组织结构疏松，气孔率较大，机械强度低，耐火度不合要求以及砖变形和尺寸不符合标准等质量缺陷，都会造成罐体早期破损。

4、生产操作：煅烧时不按规程操作，造成局部温度过高（特别是煅烧高挥发份石油焦时），使硅砖砌体局部烧熔，加排料不正常，料面忽高忽低，罐内结焦堵炉后处理不当，甚至产生“放炮”现象，都会损坏罐体。

因此，延长罐式炉炉龄需要从炉子设计、材料准备、基建施工、烘炉和生产操作等方面严格控制，煅烧过程中必须按规程进行加排料和调节炉温，避免出现局部温度过高的现象。发现罐体局部破损要及时采取措施，这样才可能延长炉体寿命。

焙烧工序会产生哪些废品？

会产生纵裂、恒裂、内裂、分层、杂质、空头、变形、弯曲、氧化、破损、电阻率大等废品。

焙烧工序产生的裂纹废品的原因是什么？

一般说来由于上工序原因，多使制品产生横裂和内裂。而由于本工序原因则多导致制品产生纵列，各种裂纹产生的原因如下：

1、压型时料温太低，预压力不足，压型压力不足。

2、压型返程时将糊料拉断，压后虽然表面光滑，但内部结构不好。

3、原料煅烧程度不够，或配料混入生料块，焙烧时产生二次收缩。

4、重锤刷油过多，出现两锅料接头粘不上，焙烧后产生裂纹。

5、制品粘结剂含量太少，粉子含量太多。

6、糊料混捏不均匀或糊料中有水。

7、升温速度太快。

8、产品装炉时距炉墙太近。

9、炉墙局部漏料，受热太快。