一種碳素材料及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳素材料及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油蒸餾后的殘?jiān)?、渣油或石油浙青?jīng)過高溫焦化后的產(chǎn)物稱為鍛前石油焦，經(jīng) 過煅燒處理后成為煅后石油焦。煅后石油焦可以生產(chǎn)石墨化電極、鋁電解用預(yù)焙陽極、自焙 陽極糊、陰極槽冷揭炭素料、陰極糊、純石墨化坩堝、石墨電樞等碳素制品。
[0003] 目前生產(chǎn)的煅后石油焦體積密度一般0. 9 - 1. 1g/cm3 ;真密度2. 0 - 2. 10g/ cm3 ;顯氣孔率40% - 60% ;吸水率30 - 50% ;由于體積密度低，耐壓強(qiáng)度、導(dǎo)電性差，生產(chǎn)碳 素制品過程中需要消耗大量浙青粘結(jié)劑，而浙青的結(jié)焦值只有50%，最終影響碳素制品質(zhì) 量。石油焦的性能指標(biāo)是由其生產(chǎn)加工方法決定的，現(xiàn)有的方法是把鍛前石油焦直接經(jīng)過 罐式煅燒爐煅燒處理，成為煅后石油焦，然后再破碎到需要的粒度。該方法雖然簡單，但產(chǎn) 品指標(biāo)波動(dòng)嚴(yán)重，達(dá)不到要求，致使碳素制品質(zhì)量降低。為提高碳素制品質(zhì)量，需要一種體 積密度、真密度大；導(dǎo)電性好的石油焦產(chǎn)品，及其生產(chǎn)該產(chǎn)品的方法。經(jīng)查閱相關(guān)資料和生 產(chǎn)企業(yè)調(diào)查，還未發(fā)現(xiàn)指標(biāo)先進(jìn)的石油焦產(chǎn)品及其生產(chǎn)方法。中國專利申請(qǐng)"石油焦粉末成 塊工藝及其專用壓塊機(jī)"申請(qǐng)?zhí)?9116510. 1，公開了一種冶煉行業(yè)作為還原劑的石油焦粉 末成塊方法及設(shè)備，雖提及了用成塊方式處理石油焦粉末，但沒有涉及石油焦體積密度問 題，實(shí)際上作為還原劑也沒有必要要求石油焦的體積密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述現(xiàn)有的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的在于提供一種實(shí)用的碳素材料及其生 產(chǎn)方法，通過對(duì)鍛前石油焦進(jìn)行壓密、煅燒、油浸生產(chǎn)出體積密度、真密度、耐壓強(qiáng)度、導(dǎo)電 性普遍提高。
[0005] 為達(dá)成以上所述的目的，本發(fā)明的一種碳素材料及其生產(chǎn)方法采取如下技術(shù)方 案： 一種碳素材料及其生產(chǎn)方法，其特征在于，具有如下技術(shù)指標(biāo)： 浙青浸漬前：體積密度1. 45 - 1. 80g/cm3 ;真密度2. 05 - 2. 15g/cm3 ;吸水率10 - 25% ; 顯氣孔率15 - 30% ;粉末比電阻320 - 4600Ω·πιπι2/πι; 浙青浸漬后：體積密度1. 6 - 1. 90g/cm3 ;吸水率1 一 5% ;顯氣孔率1. 5 - 10%。
[0006] 該方法包括以下步驟： a、 取鍛前石油焦為原料，用篩分設(shè)備進(jìn)行篩分分級(jí)，篩下料控制臨界粒度尺寸為2 - 30mm，篩上料經(jīng)破碎機(jī)再篩分； b、 篩下料進(jìn)入壓力機(jī)或壓球機(jī)，使用壓球機(jī)時(shí)，調(diào)整壓輥液壓推力50 - 120噸，壓成 28X25X15mm到 100X75X40mm塊狀； c、 經(jīng)過壓球后的石油焦用固定蓖條篩篩分，蓖條之間凈空寬度12 - 13_，篩下料重新 返回到壓球機(jī)儲(chǔ)料槽中，經(jīng)過預(yù)壓螵旋，繼續(xù)壓塊； d、 篩上料送入罐式煅燒爐或回轉(zhuǎn)窯，在1280 - 130(TC溫度條件下進(jìn)行煅燒； e、 煅燒后的石油焦分成二部分，一部分保持石油190 - 210°C條件下，裝入鐵籠中，直 接進(jìn)入油浸裝置進(jìn)行真空、加壓浙青浸漬，油浸后的石油焦送入230 - 250°C溫度的加熱 槽中，控干石油焦表面多余浙青后取出，成為塊狀浸漬壓密煅后石油焦，另一部分則降到室 溫，直接生產(chǎn)石油焦粉料。
[0007] 采用如上技術(shù)方案的本發(fā)明，具有如下有益效果： 1、 壓密煅后石油焦產(chǎn)品質(zhì)量均衡、穩(wěn)定，先后生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)一致； 2、 壓密煅后石油焦體積密度增加20 - 40% ;真密度增加0. 5 - 1. 5% ;粉末比電阻降低 5 - 20% ; 3、 減少了石油焦混捏過程中浙青加入量，提高了混捏效率，同時(shí)減少了浙青煙氣排放 量對(duì)環(huán)境的影響； 4、 壓密煅后石油焦具有石墨化各向異性特性。
【具體實(shí)施方式】
[0008] 實(shí)施例一： 對(duì)鍛前石油焦原料，直接通過篩分設(shè)備進(jìn)行篩分分級(jí)，篩分設(shè)備選單層篩網(wǎng)，機(jī)械篩分 方式，可以是回轉(zhuǎn)篩、自定中心振動(dòng)篩、電磁電機(jī)振動(dòng)篩、直線篩等。按罐式煅燒爐生產(chǎn)能力 2t/h設(shè)計(jì)，考慮篩上、篩下通過量，處理能力取10t/h。
[0009] 篩上料直接進(jìn)入罐式鍛燒爐煅燒，用于生產(chǎn)普通石油焦產(chǎn)品，保證普通石油焦穩(wěn) 定的質(zhì)量和生產(chǎn)能力。篩下料進(jìn)入壓球機(jī)進(jìn)行壓球，壓球機(jī)壓輥推力液壓調(diào)整范圍50 - 120噸，主機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，主電機(jī)功率>36Kw，帶螺旋預(yù)壓裝置，屬標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
[0010] 根據(jù)壓球機(jī)壓球大小，來調(diào)整篩分設(shè)備篩下料最大顆粒尺寸，壓球機(jī)壓球形尺寸 范圍：最大100X75X40mm，最小28X25X150mm，相應(yīng)要求篩下料控制最大臨界粒度尺寸 2 - 30_。根據(jù)石油焦要達(dá)到的體積密度、壓球機(jī)生產(chǎn)能力、壓球機(jī)壓輥?zhàn)畲笸屏Φ葪l件在 上述范圍內(nèi)選擇篩下料粒度。
[0011] 經(jīng)過壓球后的石油焦用固定蓖條篩篩分，蓖條篩采用普通鋼焊制，要求長度1.5 一 2. 0_，寬度0. 6 - 1. 0_，菌條之間凈空寬度12 - 13_。篩下料重新返回到壓球機(jī)儲(chǔ)料 槽中，經(jīng)過預(yù)壓螺旋，繼續(xù)壓球。篩上料為合格品，直接送到鍛燒設(shè)備中煅燒。鍛燒設(shè)備采 用罐式鍛燒爐或回轉(zhuǎn)窯，在1280 - 1300°C溫度條件下進(jìn)行煅燒，煅燒后的石油焦分成二部 分，一部分保持石油焦在200°C溫度下，裝入鐵籠中，進(jìn)入5m3油浸裝置進(jìn)行真空、加壓浙青 浸漬。浙青真空油浸裝置由真空、導(dǎo)熱油加熱、浙青加壓等系統(tǒng)組成。按罐式煅燒爐生產(chǎn)能 力2t/h計(jì)算，取5m3立式油浸罐。導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)利用煅燒爐的熱源，保持導(dǎo)熱油溫度200 一 220°C之間，要求真空度>0· 09Mpa,浙青加壓壓力0· 4 - 0· 8Mpa。油浸周期30 - 40min， 處理能力2 - 5t/h。油浸后的石油焦送入240°C溫度的加熱槽中，加熱槽可以單獨(dú)設(shè)立，也 可利用油浸裝置中的油浸槽代替。在加熱槽中控干石油焦表面多余浙青后取出，成為浸漬 壓密煅后石油焦。另一部分將鍛燒后的石油焦降到室溫，直接生產(chǎn)〈〇. 〇8mm石油焦粉料。
[0012] 實(shí)施例二： 該方案采用連續(xù)生產(chǎn)方式。煅前石油焦原料用破碎機(jī)進(jìn)行破碎，按罐式煅燒爐生產(chǎn)能 力2t/h設(shè)計(jì)，根據(jù)煅前石油焦粒度狀況和壓球機(jī)所需石油焦粒度進(jìn)行考慮，破碎機(jī)生產(chǎn) 能力5 - 10t/h。按進(jìn)出料破碎比1 :5 - 10進(jìn)行選擇，可以是錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、 齒輥式破碎機(jī)、細(xì)齒顎式破碎機(jī)或焦炭專用破碎設(shè)備。破碎后的石油焦通過篩分設(shè)備進(jìn)行 篩分，篩上料回到破碎機(jī)從新破碎，篩下料進(jìn)入壓球機(jī)進(jìn)行壓球，形成破碎、篩分閉路循環(huán) 系統(tǒng)。根據(jù)壓球機(jī)壓球大小來調(diào)整破碎機(jī)出料口和篩分設(shè)備篩網(wǎng)尺寸，壓球機(jī)壓球形尺寸 范圍：最大100X75X40mm，最小28X25X15mm，相應(yīng)控制破碎機(jī)和篩下料顆粒尺寸2 - 30_。生產(chǎn)壓密石油焦的余下工藝過程與設(shè)備同實(shí)施例一。
[0013] 實(shí)施例三： 鍛前石油焦的破碎與篩分閉路循環(huán)系統(tǒng)與方案二相同，但要求篩下料最大粒度控制在 0. 5 - 3. 0mm之間。篩下料進(jìn)入儲(chǔ)料槽保溫，然后與液體浙青結(jié)合劑、鍛前石油焦粉料一起 投入到高速混合機(jī)中混合。高速混合機(jī)有效容積1.0m3,具有導(dǎo)熱油保溫夾套?；旌蠝囟?在140 - 160°C，混合機(jī)轉(zhuǎn)速可以調(diào)整和控制。采用飛機(jī)翅膀結(jié)構(gòu)的攪拌器，使石油焦在混 合過程中懸浮在空氣中，進(jìn)行髙速混合。電機(jī)功率30Kw，設(shè)備處理能力2t/h，目前已定型為 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
[0014] 高速混合機(jī)釆用保溫夾套結(jié)構(gòu)。由于高速混合機(jī)是間歇工作的，進(jìn)出料必須釆用 儲(chǔ)料槽進(jìn)行過度，儲(chǔ)料槽為恒溫保溫裝置，要求槽內(nèi)溫度150 - 180°C，進(jìn)入帶保溫夾套的 高速混合機(jī)共三種原料，石油焦篩下料、鍛前石油焦粉和液體浙青結(jié)合劑。煅前石油焦粉 是釆用煅前石油焦進(jìn)行粉磨，細(xì)度要求80μm時(shí)篩上料量〈5%，其中〈40μm含量>50%。浙 青結(jié)合劑的技術(shù)指標(biāo)和溫度與粘度關(guān)系見表4所示： 表4浙青結(jié)合劑指標(biāo)：
浙青結(jié)合劑溫度與枯度的關(guān)系(單位map*s) 三種原料的Sd合比例是：目然破砰粒度0.
5 - 3.謹(jǐn)?shù)撵亚笆徒?4 - 79% ;〈80μm煅前石油焦粉20% ;浙青結(jié)合劑1 一 6%，一次混合量800 - 600kg，混合周期為20 - 30min。 混合好的物料送到150°C保溫儲(chǔ)料槽中，該料槽既是高速混合機(jī)出料槽，也是壓密設(shè)備的供 料槽。把保溫儲(chǔ)料槽中物料取出送入真空壓力機(jī)壓密，也可直接采用壓球機(jī)壓密。真空壓 力機(jī)釆用壓制耐火材料鎂碳磚的750 - 1600t油壓式壓力機(jī)，屬標(biāo)準(zhǔn)壓磚設(shè)備?？梢葬娪?人工或自動(dòng)給料和出料，生產(chǎn)能力1 一 5t/h。后續(xù)工藝過程與設(shè)備與實(shí)施例一、二相同。
[0015] 天然石墨或人造石墨、石墨化謝禍、預(yù)倍陽極、碳磚制品等商體積密度顆粒原材 料，也可以參照壓密煅后石油焦生產(chǎn)方法生產(chǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳素材料及其生產(chǎn)方法，其特征在于，具有如下技術(shù)指標(biāo)： 浙青浸漬前：體積密度1. 45 - 1. 80g/cm3 ;真密度2. 05 - 2. 15g/cm3 ;吸水率10 - 25% ; 顯氣孔率15 - 30% ;粉末比電阻320 - 4600Ω·πιπι2/πι; 浙青浸漬后：體積密度1. 6 - 1. 90g/cm3 ;吸水率1 一 5% ;顯氣孔率1. 5 - 10%。2. 權(quán)利要求1所述的一種碳素材料及其生產(chǎn)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟： a、 取鍛前石油焦為原料，用篩分設(shè)備進(jìn)行篩分分級(jí)，篩下料控制臨界粒度尺寸為2 - 30mm，篩上料經(jīng)破碎機(jī)再篩分； b、 篩下料進(jìn)入壓力機(jī)或壓球機(jī)，使用壓球機(jī)時(shí)，調(diào)整壓輥液壓推力50 - 120噸，壓成 28X25X15mm到 100X75X40mm塊狀； c、 經(jīng)過壓球后的石油焦用固定蓖條篩篩分，蓖條之間凈空寬度12 - 13_，篩下料重新 返回到壓球機(jī)儲(chǔ)料槽中，經(jīng)過預(yù)壓螵旋，繼續(xù)壓塊； d、 篩上料送入罐式煅燒爐或回轉(zhuǎn)窯，在1280 - 130(TC溫度條件下進(jìn)行煅燒； e、 煅燒后的石油焦分成二部分，一部分保持石油190 - 210°C條件下，裝入鐵籠中，直 接進(jìn)入油浸裝置進(jìn)行真空、加壓浙青浸漬，油浸后的石油焦送入230 - 250°C溫度的加熱 槽中，控干石油焦表面多余浙青后取出，成為塊狀浸漬壓密煅后石油焦，另一部分則降到室 溫，直接生產(chǎn)石油焦粉料。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種碳素材料及其生產(chǎn)方法,其特征在于,具有如下技術(shù)指標(biāo)：瀝青浸漬前：體積密度1.45~1.80g/cm3；真密度2.05~2.15g/cm3；吸水率10~25%；顯氣孔率15~30%；粉末比電阻320~4600Ω?mm2/m；瀝青浸漬后：體積密度1.6~1.90g/cm3；吸水率1~5%；顯氣孔率1.5~10%。本發(fā)明通過對(duì)鍛前石油焦進(jìn)行壓密、煅燒、油浸生產(chǎn)出體積密度、真密度、耐壓強(qiáng)度、導(dǎo)電性普遍提高。
【IPC分類】C01B31/02
【公開號(hào)】CN105314615
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410361891
【發(fā)明人】陳彬, 曲維龍
【申請(qǐng)人】陜西勝慧源信息科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年7月28日