炭素固体原料的煅烧工艺1

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1、炭素固体原料的煅烧工艺一、概述1.1煅烧的目的与作用煅烧是将各种固体炭素原料在隔离空气的条件下进行高温热处理。它是炭素生产中的一个重要工序。由于各种固体原料（如石油焦、沥青焦、无烟煤、冶金焦等）的成焦温度或成煤的地质年代等的不同，在内部结构中不同程度地含有水分、杂质或挥发物。这些物质如果不预先排除，直接用它们生产炭石墨材料，势必影响产品质量和使用性能。各种炭素原料除天然石墨和炭黑外都要煅烧，煤沥青焦和冶金焦的焦化温度达1100℃，含挥发分低。在单独使用时可不比煅烧，但在用罐式炉煅烧延迟石油焦时为了防止石油焦结成大块，或者是用回转窑煅烧延迟石油焦时，防止温度过高使炉尾结焦，按一

2、定比例掺入沥青焦，故此时沥青焦也要进行煅烧。此外，对于生产细结构石墨材料时，若沥青焦的真密度低于2.03g/cm³(特别是低于2.00g/cm³)时，也需要煅烧。在炭素厂中大量煅烧的是石油焦和无烟煤。各种炭素原料在煅烧过程中产生了一系列的变化。概括的说有如下变化：排出原料的挥发分、除去原料中的水分、加速硫分的变化，从而控制灰分增大、使焦粒体积收缩并趋向稳定，这样，可达到提高原料的真密度、强度、导电性能、抗氧化性能的目的。其作用时：（1）原料的体积收缩，密度增大，使得在制品焙烧时的开裂和变形废品率降低，得到理化性能和几何尺寸比较稳定的制品；（2）原料的机械强度提高，对提高产品只

3、来过有直接关系；（3）煅后焦比较硬脆，便于破碎、磨粉和筛分；(4)煅后焦的导电、导热性能提高，未产品质量的提高和优化工资创造了条件；（5）煅烧使焦炭的抗氧化性能提高，可提高产品的抗氧化性能；此外，只有煅后焦才能作为焙烧和石墨化用的填充料。原料在煅烧过程中的变化时复杂的，既有物理变化又有化学变化——原料在低温烘干阶段所发生的变化（主要是排除水分），基本上是属于物理变化；而在挥发分的排出阶段，主要是化学变化，既完成原料中的芳香族化合物的分解，又完成某些化合物的缩聚。焦炭在煅烧中发生一定的氢化作用，可提高体系的活动性，从而加速在各温度方位内进行有序化和深度有序化过程。但是，在炭化阶

4、段焦炭氧化，将导致横向键的形成，而妨碍石墨化的进行。1.2煅烧质量指标各种原料的煅烧质量控制指标：各种原料的煅烧质量控制指标1.1表1.3煅烧系统组成目前，我国炭素工业为了保证正常连续生产，稳定产品质量，工厂都必须安排贮备原料的仓库和场地，并有一定的库存量。各种原料煅烧前后理化指标比较1.2表碳石墨材料生产中，应依产品性能不同，选择不同原料。因此，原料应分别验收、堆放入库，不应有混入，水分增大。原料在入窑煅烧前要预先破碎至50——70mm块度，这称为预碎工序。对于无烟煤之类，因灰分高应经挑选、筛分后才用，大块就先预碎。炭素厂采用的预碎机械可以是齿式对辊机、颚式破碎机。机械化程

5、度高的车间设有原料库、提升机、天车、皮带运输机、煅前料仓。焦炭煅烧工艺视所用煅烧设备不同而异，煅烧设备的不同也影响到煅后焦的质量，煅烧设备的选择要看工厂的产品品种、年产量、能源供应等情况综合决定。目前，国内外通用的煅烧炉有以下几种：（1）回转窑；（2）罐式煅烧炉（3）电热煅烧炉。国内，多数炭素厂采用罐式煅烧炉和回转窑，电炭厂则蚕蛹电热煅烧炉。其他的煅烧设备也有采用。二、焦炭的元素组成与煅烧温度的关系石油焦中H、S、N含量的变化取决于煅烧温度下物料的分子反映和化学重排的进程。元素组成最明显的变化时煅烧到600——900℃范围内相应地有大量的气体排出，而气体排出速度和挥发物量取决

6、于焦化温度，而无烟煤则取决于焦炭各方面性能的提高。热裂焦煅烧条件和温度对其他元素组成与性能的影响1.3表在1100——1200℃范围内，石油焦挥发分实际上已完全排出，但还残留约0.1%——0.2%的氢，硫的含量则视原焦中有机硫的含量而定。这些残留的H、S以及其他杂质将一直存在道石墨化高温处理时才基本排除。可见，它们在焦炭中形成了热稳定性极高的化合物。外部介质对煅烧焦炭的表面性质有一定影响，氢气介质对降低焦炭中的硫有显著作用，但是，用氢脱硫在工业上没有实际意义，因为高温可促进焦化物质结构重排，并使C—S间的化学键断裂，硫要到1200——1500℃范围内才能大量排出。利用生焦本身

7、挥发分燃烧达到高温是煅烧工艺无燃料煅烧的发展方向。各种原料开始逸出其挥发分的温度，一般是200——500℃。挥发分的逸出量一般都随着温度的升高不断增加。但是，各自的气体逸出量的增加就比石油焦显得均匀。逸出速度也和石油焦不一样。这主要是由于经过焦化过程的石油焦的挥发分中少含或不含轻质馏分。即使同样是石油焦或无烟煤，也会因其成焦原料和焦化条件不同或成煤地质年代不同，出现不同的气体逸出情况。石油焦挥发分析出情况1.4表初始气体的逸出量随着温度的上升而加强，当温度上升到一定值后，气体逸出量便急剧下降，大约110