配料与粘结剂用量

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1、配料与沥青用量粒度组成也即不同尺寸骨料和粉料的配合比例.生产不同规格的炭素材料需要采用不同的粒度组成.一般使用4种颗粒，即大颗粒、中颗粒、小颗粒和细粉（磨粉机产出），以便得到合适的物理化学性能。生产不同直径石墨电极时骨料和粉料颗粒尺寸举例（mm）确定粒度组成的主要因素实际生产时确定炭素制品的粒度组成主要考虑以下4项因素：(1)炭素制品的粒度组成的原则是使混合料得到较小的孔隙率和较高的堆积密度，以便得到的成品具有较高的体积密度，因为体积密度与成品的电阻率、线膨胀系数、抗弯强度、弹性模量等物理化学性能都有一定关系。(2)要使混合料达到较高的堆积密度，不能只使用一种尺寸的颗粒，

2、而是要使用3种或3种以上的不同尺寸的颗粒（细颗粒结构石墨除外）。(3)使用不同尺寸范围的颗粒比例与产品直径有关，产品直径越大，应选用较大的颗粒和较少的粉料。(4)粒度组成与成品的一些物理化学性能有关.黏结剂的使用焦炭颗粒本身具有较多的孔隙，混合料的颗粒之间也存在一定数量的孔隙，加上焦炭颗粒对黏结剂的吸附，黏结剂在炭质糊料中的分布有以下3种形式：(1)渗透入焦炭颗粒的孔隙内，这一部分黏结剂的数量(P1)与焦炭颗粒的孔隙率(E1)成正比，计算式如下：P1=K1×E1(2)填充于颗粒之间的孔隙中，这一部分黏结剂的数量(P2)与颗粒混合料的堆积孔隙率(E2)成正比，计算式如下：P2

3、=K2×E2(3)包覆在颗粒表面的黏结剂，这一部分黏结剂的数量(P3)与颗粒料的比表面积(A)的大小成正比，同时沥青包覆层的厚度还与沥青性质、混捏温度有关，计算式如下：P3=K3×A式中Kl,K2,K3为比例常数（由实验确定)综合以上3点，混合料的黏结剂用量P为以上3项之和，计算式如下：P=P1+P2+P3根据上述公式，虽然可以在理论上推算每种配方的黏结剂用量，但实际上影响黏结剂用量的因素很复杂，如固体炭质原料对黏结剂的吸附性能和不同颗粒的实际比表面积，因此黏结剂比例常数很难确定。因此每一配方的实际黏结剂用量主要由实验方法确定。黏结剂最佳用量的实验黏结剂的使用比例对糊料的塑

4、性有直接影响，而糊料的塑性对成型工艺关系密切，并将影响制品的物理化学性能。有关研究部门曾对沥青最佳含量进行实验，其实验数据有一定参考价值，实验条件如下：对生电极、焙烧品、石墨化品分别取样品进行有关物理化学性能的测定，测定结果如下图所示从这五幅曲线图中可以看出一个共同的特点，在黏结剂含量百分比的某一点或某一区间，都具有某一项物理化学性能的极大值或极小值，生坯和焙烧试样的体积密度与黏结剂含量的关系1--生坯；2--焙烧品黏结剂含量／%石墨化试样的电阻率与黏结剂含量的关系p∥一平行于加压方向的电阻率；p⊥一垂直于加压方向的电阻率石墨化试样的抗压强度与黏结剂含量的关系石墨化试样的抗

5、弯强度与黏结剂含量的关系石墨化试样的杨氏模量与黏结荆含量的关系如生坯的最大体积密度出现在黏结剂含量27%时，焙烧试样的最大体积密度出现在黏结剂含量22%时.石墨化试样的最大抗压强度、最大抗弯强度或弹性模量都出现在黏结剂含量20%—25%的范围内从得到最佳的成品物理化学性能综合考虑，上述配料单的黏结剂含量以22%为最佳选择。确定黏结剂使用比例的一般规律黏结剂的使用比例主要与以下4项因素有关：(1)产品配方中的大颗粒和中颗粒（骨料）比例较多而细粉用量较少时，黏结剂用量应相应减少。采用细颗粒配方、小颗粒（骨料）和细粉比例较大时，则应增加黏结剂用量。2)黏结剂使用比例与骨料和粉料的

6、表面性质有关，如开口孔隙的大小和数量，骨料和粉料对黏结剂的吸附性大小等，一般需通过实验测定。(3)与黏结剂本身性质有关。(4)与成型方法有关，如挤压成型要求糊料有较高的塑性，才能适应糊料通过挤压嘴时变形的需要，所以生产同规格产品时黏结剂用量比模压成型（或振动成型）应稍大一些。(5)考虑到生产过程中筛分纯度的变化及配料称量误差，对某一配料单的黏结剂实际用量应规定一个允许偏差范围如±1%或者±2%。添加剂的使用添加剂一般包括气胀抑制剂和改善糊料塑性及润滑性的添加剂。气胀抑制剂很多国家生产石墨电极即使采用硫含量很低的石油焦，配方中都加入1%左右的氧化铁，主要目的是抑制石墨化过程中

7、的气胀，有利于减少裂纹废品。石油焦含硫量比较低，可不加氧化铁以前炭素厂生产石墨电极一般不加氧化铁只有少数炭素厂使用含硫量较高的石油焦时酌量加一点氧化铁随着生产直径500mm及其以上大规格高功率及超高功率石墨电极，并使用串接石墨化炉石墨化时，氧化铁是用得较多的添加剂。作为石墨电极添加剂的三氧化二铁技术要求如下：三氧化二铁含量不小于97%氯化物含量不大于0.3%水分不大于0.5%颗粒度不大于0.075mm改善糊料塑性和润滑性的添加剂国外生产石墨电极多数使用改质沥青，软化点较中温沥青高，因此对混捏后糊料的塑性和润滑性有一