生產石墨模具材料的原料以及工藝流程

生產石墨模具材料的原料以及工藝流程

生產石墨模具材料的原料有石油焦、針狀焦和煤瀝青

石油焦是石油渣油、石油瀝青經焦化后得到的可燃固體產物。色黑多孔，主要元素為碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦屬于易石墨化炭一類，石油焦在化工、冶金等行業中有廣泛的用途，是生產人造石墨模具材料及電解鋁用炭素制品的主要原料。

石油焦按熱處理溫度區分可分為生焦和煅燒焦兩種，前者由延遲焦化所得的石油焦，含有大量的揮發分，機械強度低，煅燒焦是生焦經煅燒而得。中國多數煉油廠只生產生焦，煅燒作業多在炭素廠內進行。

石油焦按硫分的高低區分，可分為高硫焦（含硫1.5%以上）、中硫焦(含硫0.5%-1.5%)、和低硫焦(含硫0.5%以下)三種，人造石墨模具材料生產一般使用低硫焦生產。

針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋理、熱膨脹系數特別低和很容易石墨化的一種優質焦炭，焦塊破裂時能按紋理分裂成細長條狀顆粒（長寬比一般在1.75以上），在偏光顯微鏡下可觀察到各向異性 的纖維狀結構，因而稱之為針狀焦。

針狀焦物理機械性質的各向異性十分明顯, 平行于顆粒長軸方向具有良好的導電導熱性能，熱膨脹系數較低，在擠壓成型時，大部分顆粒的長軸按擠出方向排列。因此，針狀焦是制造石墨的關鍵原料，制成的石墨電阻率較低，熱膨脹系數小，抗熱震性能好。

針狀焦分為以石油渣油為原料生產的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產的煤系針狀焦。

煤瀝青是煤焦油深加工的主要產品之一。為多種碳氫化合物的混合物，常溫下為黑色高粘度半固體或固體，無固定的熔點，受熱后軟化，繼而熔化，密度為1.25－1.35g/cm3。按其軟化點高低分為低溫、中溫和高溫瀝青三種。中溫瀝青產率為煤焦油的54－56％。煤瀝青的組成極為復雜，與煤焦油的性質及雜原子的含量有關，又受煉焦工藝制度和煤焦油加工條件的影響。表征煤瀝青特性的指標很多，如瀝青軟化點、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、結焦值和煤瀝青流變性等。

煤瀝青在炭素工業中作為粘結劑和浸漬劑使用，其性能對石墨模具材料生產工藝和產品質量影響極大。粘結劑瀝青一般使用軟化點適中、結焦值高、β樹脂高的中溫或中溫改質瀝青，浸漬劑要使用軟化點較低、 QI低、流變性能好的中溫瀝青。

煅燒：炭質原料在高溫下進行熱處理，排出所含的水分和揮發份，并相應提高原料理化性能的生產工序稱為煅燒。一般炭質原料采用燃氣及自身揮發份作為熱源進行煅燒，最高溫度為1250- 1350℃。

煅燒使炭質原料的組織結構和物理化學性能發生深刻變化，主要體現在提高了焦炭的密度、機械強度和導電性，提高了焦炭的化學穩定性和抗氧化性能，為后序工序奠定了基礎。

煅燒的設備主要有罐式煅燒爐、回轉窯和電煅燒爐。煅燒質量控制指標是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，電阻率不大于550μΩ.m,針狀焦真密度不小于2.12g/cm3，電阻率不大于500μΩ.m。