本發(fā)明涉及一種石墨制品的生產(chǎn)方法，具體涉及一種儲(chǔ)熱用石墨制品的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

國(guó)家采用峰谷電價(jià)，將一天24小時(shí)劃分成兩個(gè)時(shí)間段，把8：00-22：00共14小時(shí)稱為峰段，執(zhí)行峰電價(jià)0.568元/KWh，22：00-次日8：00共10小時(shí)稱為谷段，執(zhí)行電價(jià)為0.288元/KWh。鼓勵(lì)大家用谷電，減少峰電時(shí)段的用電負(fù)荷，這樣使用谷電的人可以減少開支，電力部門也能使電力設(shè)備得到充分利用，減少不必要的投資和能源消耗。

現(xiàn)有技術(shù)中在利用谷電時(shí)，一般是利用電鍋爐通過電熱管將電能轉(zhuǎn)化為熱能，經(jīng)過鍋爐轉(zhuǎn)換，在用電高峰時(shí)，向外輸送具有一定熱能的蒸汽、高溫水、或有機(jī)熱載體。當(dāng)電能轉(zhuǎn)化為熱能后，熱量?jī)?chǔ)存在水中，保存在蓄水罐中。當(dāng)經(jīng)過一段時(shí)間，到達(dá)用電高峰時(shí)，其中的熱量已經(jīng)損失了很大一部分。浪費(fèi)了一部分能源。此過程的能量轉(zhuǎn)換過程為：電能→熱能→蓄熱保溫水。

由于石墨材料具有熱導(dǎo)率好、熱容量高、耐腐蝕、工作溫度高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，則若利用石墨材料代替水來儲(chǔ)熱，在谷電時(shí)段將電能轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存，在峰電時(shí)段石墨材料釋放熱能利用，可以避免因時(shí)間問題帶來的熱損失。此過程的能量轉(zhuǎn)換過程為：電能→熱能→石墨材料→蓄熱保溫水。但現(xiàn)有技術(shù)中的石墨材料體積密度小，儲(chǔ)能性能較差，電能利用率較低，不能滿足儲(chǔ)熱用石墨制品的技術(shù)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為提供一種儲(chǔ)熱性能好的儲(chǔ)熱石墨制品的生產(chǎn)方法

為了解決上述技術(shù)問題，本采用的技術(shù)方案為：一種儲(chǔ)熱用石墨制品的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S01、配料：對(duì)原料進(jìn)行配比，所述原料包括質(zhì)量比為77~79%的石油焦和質(zhì)量比為21~23%的中溫煤瀝青，所述石油焦的粒度質(zhì)量配比為：粒度≥2mm的質(zhì)量比為2%，1mm≤粒度＜2mm的質(zhì)量比為12%，0.5mm≤粒度＜1mm的質(zhì)量比為19%，0.075mm＜粒度＜0.5mm粒度的質(zhì)量比為29%，粒度≤0.075mm的質(zhì)量比為38%；

S02、混捏：將配比好的原料進(jìn)行混捏得到糊料；

S03、振動(dòng)成型：對(duì)混捏好的糊料涼料后，對(duì)糊料施加壓力進(jìn)行振動(dòng)成型，所述振動(dòng)成型的工藝條件為：以2-5MPa的壓力預(yù)壓3-5min；以6-12MPa的壓力振壓10-15min；所述振動(dòng)的振幅1~1.5mm、頻率2500~3000次/分鐘；

S04、一次焙燒得到碳制品；

S05、浸漬；

S06、二次焙燒；

S07、石墨化。

進(jìn)一步地，所述步驟S07之后，還包括步驟：機(jī)加工，所述機(jī)加工是指將所述石墨化后的產(chǎn)品制備成石墨產(chǎn)品。

進(jìn)一步，所述步驟S01之前還包括步驟：中碎，所述中碎是指選用40~60mm大塊石油焦為原料，進(jìn)行中碎、磨粉、篩分后得到不同粒度范圍的的炭質(zhì)粉末小顆粒，作為所述步驟S01的骨料。

進(jìn)一步地，所述混捏包括干混和濕混兩個(gè)步驟，所述干混是指對(duì)不同粒度的骨料進(jìn)行混捏，所述干混的工藝條件為：干混溫度為160~170℃，時(shí)間30~40min；所述濕混是指將所述中溫煤瀝青加入骨料中進(jìn)行混捏；所述濕混的工藝步驟為：將中溫煤瀝青加熱至160~170℃，保溫并攪拌30~60min；將60~70%的中溫煤瀝青分加入骨料中，混捏15~20分鐘；將30~40%的中溫煤瀝青分加入骨料中進(jìn)行混捏15~20分鐘；所述濕混的溫度為160~170℃。

進(jìn)一步地，所述涼料可以為圓盤涼料、圓筒涼料、混捏式?jīng)隽现械囊环N，所述涼料時(shí)間為20~30min，所述涼料后的糊料溫度為90~120℃。

進(jìn)一步地，所述一次焙燒和所述二次焙燒的工藝條件為：點(diǎn)火溫度200~220℃，一次焙燒的最高溫度為1100~1125℃，其中400℃以下的升溫速率為1.6~1.8℃/h，400~500℃的升溫速率為0.8-1.1℃/h，500~850℃的升溫速率為2.0~2.3℃/h，850℃以上的升溫速率為2.5-3.5℃/h。

進(jìn)一步地，所述一次焙燒和所述二次焙燒的溫度誤差小于5℃。

進(jìn)一步地，所述浸漬的工藝條件為：一次焙燒后的碳制品預(yù)熱到340~380℃后進(jìn)入浸漬罐，浸漬罐內(nèi)的真空度為小于0.086Mpa，注入浸漬劑，先在1.85~1.90Mpa壓力下浸漬2~3h，再加壓至1.90~2.0 Mpa下浸漬2~3h。

進(jìn)一步地，所述浸漬的產(chǎn)品增重率為15%-17%。

進(jìn)一步地，所述石墨化的升溫曲線為：在1000℃以下時(shí)，升溫速率為12℃/h；1000~1500℃，升溫速率為2℃/h；1500~2100℃，升溫速率為32℃/h。

本與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明采用大顆粒配方，最大顆粒粒徑能達(dá)到2mm，它起到的作用是提高產(chǎn)品的體密，增加強(qiáng)度，提高其產(chǎn)品的抗氧化性和耐腐蝕性。石墨材料的體積密度越大，單位體積內(nèi)的石墨含量就會(huì)越高，單位體積材料內(nèi)可以儲(chǔ)存更多的熱能，此外，本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的石墨材料的灰分較小，純度高，也使其熱能儲(chǔ)存能力強(qiáng)；

2、本發(fā)明在一次焙燒和二次焙燒工藝中均采用慢曲線、慢升溫，慢降溫的方法來降低溫差，此外，本發(fā)明的石墨化升溫速率兼顧到煅后焦和瀝青焦的石墨化過程，使二者的石墨化轉(zhuǎn)化盡量趨向一致，提高了石墨制品的成品率。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)熱用石墨制品的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

1、配料：

配料是按工藝配方要求，對(duì)各種粒度的骨料和粉料、粘 結(jié)劑分別計(jì)算、稱量和聚焦的生產(chǎn)過程。 配方的科學(xué)性適宜性和配料操作的穩(wěn)定性是影響產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)和使用性能的最重要因素之一。 本發(fā)明的工藝配方是：對(duì)原料進(jìn)行配比，所述原料包括質(zhì)量比為77~79%的石油焦和質(zhì)量比為21~23%的中溫煤瀝青，其中石油焦為骨料，中溫煤瀝青為黏結(jié)劑，所述石油焦的粒度質(zhì)量配比為：粒度≥2mm的質(zhì)量比為2%，1mm≤粒度＜2mm的質(zhì)量比為12%，0.5mm≤粒度＜1mm的質(zhì)量比為19%，0.075mm＜粒度＜0.5mm粒度的質(zhì)量比為29%，粒度≤0.075mm的質(zhì)量比為38%；

本發(fā)明所用原料有煅后焦（骨料）和中溫煤瀝青（黏結(jié)劑），煅后焦又稱石油焦，在生產(chǎn)中起到支撐骨料的作用，其具有灰分低，在高溫下容易石墨化，導(dǎo)電與導(dǎo)熱性能好、線膨脹系數(shù)小等特性，因此是生產(chǎn)各種炭石墨材料的主要原料。

煅后焦的理化指標(biāo)要求是：

本發(fā)明采用大顆粒配方，最大顆粒粒徑能達(dá)到2㎜，它起到的作用是提高產(chǎn)品的體密，增加強(qiáng)度，提高其產(chǎn)品的抗氧化性和耐腐蝕性。石墨材料的體積密度越大，單位體積內(nèi)的石墨含量就會(huì)越高，單位體積材料內(nèi)可以儲(chǔ)存更多的熱能；石墨材料的灰分越小，純度越高，則熱能儲(chǔ)存能力越強(qiáng)。

2、混捏：

所述混捏分為干混和濕混兩個(gè)步驟，干混是將按配方配好的不同粒度的骨料放入混捏鍋中，在160~170℃的干混溫度下混捏時(shí)間30-40min后，干混完成后進(jìn)行濕混，所述濕混是指將按配方配比好的黏結(jié)劑中溫煤瀝青加入干混后的骨料石油焦中進(jìn)行混捏；所述濕混的工藝步驟為：將中溫煤瀝青加熱至160~170℃，保溫并攪拌30~60min后分兩次加入骨料石油焦中進(jìn)行混捏，第一次加入的量是配比好的中溫煤瀝青的重量的60~70%，然后在160~170℃的混捏溫度下混捏15~20分鐘；第二次加入的量是配比好的中溫煤瀝青的重量的30~40%，同樣是在160~170℃的混捏溫度下混捏15~20分鐘。

混捏的作用有：①干混時(shí)使各種原料混合均勻，同時(shí)使不同粒度大小的固體炭質(zhì)物料均勻地混合和填充，提高混合料的密實(shí)度；②加入煤瀝青后使干料和瀝青混合均勻，液態(tài)瀝青均勻涂布和浸潤(rùn)顆粒表面，形成一層瀝青粘結(jié)層，把所有物料互相粘結(jié)在一起，進(jìn)而形成均質(zhì)的可塑性糊料，有利于成型； ③部分煤瀝青浸透到炭質(zhì)物料內(nèi)部空隙，進(jìn)一步提高了糊料的密度和粘結(jié)性。

此外，分兩次加入黏結(jié)劑中溫煤瀝青，既可以減少濕混時(shí)間，又可以使糊料混捏均勻，得到塑性良好的糊料，使后續(xù)振動(dòng)成型可以得到高體密的生坯。

3、振動(dòng)成型：

振動(dòng)成型分為以下幾個(gè)步驟：

（1）涼料：圓盤涼料、圓筒涼料、混捏式?jīng)隽系确绞?排出揮發(fā)份、降低至適宜溫度（90~120℃）增加粘結(jié)力，使糊料塊度均勻利于成型 ，晾料時(shí)間20~30 min ；

（2）裝料：分2-3次下料；

（3）預(yù)壓：壓力2-5MPa，時(shí)間3-5min；

（4）振壓：6-12MPa時(shí)間10-15min得到生坯；

其中，振動(dòng)成型的技術(shù)參數(shù)：振幅1~1..5mm、頻率2500~3000次/分鐘；

（5）生坯的檢查：檢查生坯是否達(dá)到體積密度1.68g/cm3、外觀無裂紋的技術(shù)指標(biāo)。

對(duì)混捏好的糊料涼料后，對(duì)糊料施加壓力進(jìn)行振動(dòng)成型，所述振動(dòng)成型的工藝條件為：以2-5MPa的壓力預(yù)壓3-5min；以6-12MPa的壓力振壓10-15min；所述振動(dòng)的振幅1-1.5mm、頻率2500-3000次/分鐘。

4、一次焙燒:

一次焙燒具體的工藝條件為：點(diǎn)火溫度200~220℃，一次焙燒的最高溫度為1100~1125℃，其中400℃以下的升溫速率為1.6~1.8℃/h，400~500℃的升溫速率為0.8-1.1℃/h，500~850℃的升溫速率為2.0~2.3℃/h，850℃以上的升溫速率為2.5-3.5℃/h。另一次焙燒品周圍的填充料為2~6mm，焙燒品和火墻之間的距離不小與150mm。焙燒的目的是使黏結(jié)劑碳化，在骨料顆粒間形成焦碳網(wǎng)絡(luò)，將不同粒度的骨料牢固地黏結(jié)成一個(gè)整體，即碳制品。由于本配方是大顆粒配方，配方粒徑種類便多，在焙燒工序中容易出現(xiàn)裂紋，使成品率下降。所以本發(fā)明改進(jìn)焙燒時(shí)的升溫曲線、加熱持續(xù)時(shí)間等，提高黏結(jié)劑的結(jié)焦率，以利于提高成品率。另一方面，在整個(gè)焙燒過程中，升溫曲線用溫度報(bào)警儀進(jìn)行控制，保證溫度誤差在5℃范圍內(nèi)，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量。

5、浸漬：

本發(fā)明的浸漬工藝是：在浸漬時(shí)，先對(duì)需浸漬的碳素品抽真空，排出浸漬品開口孔隙的氣體，以利于浸漬瀝青的滲透。加入浸漬瀝青后，在壓力的作用下，浸漬瀝青比較容易滲透到碳制品的孔隙中去，從而保證增重率。浸漬具體的工藝條件為：一次焙燒后的碳制品預(yù)熱到340~380℃后進(jìn)入浸漬罐，浸漬罐內(nèi)的真空度為小于0.086Mpa，注入浸漬劑，先在1.85~1.90Mpa壓力下浸漬2~3h，再加壓至1.90~2.0 Mpa壓力下浸漬2~3h，浸漬工藝要求產(chǎn)品增重率為15%~17%。浸漬的目的在于將熔融瀝青等浸漬劑，充填到骨料焦碳顆粒中原來存在的開口氣孔粒里，經(jīng)過二次焙燒，使氣孔率或通氣孔率減少，同時(shí)，提高了坯料的密度、強(qiáng)度、彈性模量、線膨脹系數(shù)，或者可提高耐腐蝕性、降低氣液滲透性，提高導(dǎo)熱性等。

6、二次焙燒：

二次焙燒是指對(duì)浸漬過后的產(chǎn)品進(jìn)行再一次的焙燒，由于本方法采用的配方較復(fù)雜，在焙燒過程中出現(xiàn)裂紋的機(jī)會(huì)多，容易導(dǎo)致成品率偏低，所以本方法中二次焙燒的工藝和一次焙燒工藝一樣，采用慢曲線、慢升溫，慢降溫的方法來降低溫差，從而保證成品率。

7、石墨化：

石墨化的升溫曲線為：在1000℃以下時(shí)，升溫速率為12℃/h；1000~1500℃，升溫速率為2℃/h；1500~2100℃，升溫速率為32℃/h。在石墨的制備工藝中，石墨化的升溫曲線直接影響碳?jí)K的石墨化程度以及石墨制品的理化性能，本發(fā)明的石墨化升溫速率兼顧到石油焦和中溫煤瀝青焦的石墨化過程，使二者的是石墨化轉(zhuǎn)化盡量趨向一致。另外，不同的石墨化填充料對(duì)石墨化產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能有較大影響，比如碳黑可以提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度，但對(duì)石墨產(chǎn)品的導(dǎo)熱性能有負(fù)面影響。本發(fā)明實(shí)施例選擇10~35mm石墨化焦為填充料，經(jīng)石墨化后產(chǎn)品具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和導(dǎo)熱率。

8、機(jī)加工：

機(jī)加工是指根據(jù)電鍋爐設(shè)計(jì)要求，加工石墨產(chǎn)品。

采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法生產(chǎn)出的石墨制品產(chǎn)品理化指標(biāo)為：

此外，本發(fā)明實(shí)施例可以選用40~60mm大塊石油焦為原料，當(dāng)選用大塊石油焦作為原料時(shí)，所述步驟1配料之前還可以包括：對(duì)大塊石油焦進(jìn)行中碎、磨粉、篩分后得到不同粒度范圍的的炭質(zhì)粉末小顆粒，作為所述配料中的骨料石油焦原料；中碎是通過顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)等破碎設(shè)備進(jìn)一步破碎到配料所需的粒度料。 通過懸棍式環(huán)輥磨粉機(jī)（雷蒙磨）、球磨機(jī)等設(shè)備將炭質(zhì)原料磨細(xì)到-0.075mm粒徑以下的粉末狀小顆粒。篩分是通過具有均勻開孔的一系列篩子，將破碎后尺寸范圍較寬的物料分成尺寸范圍符合配方要求的粒徑，送入料倉備用。

上面具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種儲(chǔ)熱用石墨制品的生產(chǎn)方法作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本宗旨的前提下作出各種變化。