石墨电极的生产工艺流程和质量指标的及消耗原理上课讲义

目录

一、石墨电极的原料及制造工艺

二、石墨电极的质量指标

三、电炉炼钢简介及石墨电极的消耗机理

石墨电极的原料及制造工艺

●石墨电极是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过混捏、成

型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种耐高温石

墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输

入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行

炼钢。其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材

料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。

生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青

●石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物。色黑多孔，主

要元素为碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦属于易石墨化炭一类，石油

焦在化工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭素制品

的主要原料。

●石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种，前者由延迟焦化

所得的石油焦，含有大量的挥发分，机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国

多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。

●石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（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)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生产

一般使用低硫焦生产。

●针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别低和很容易石墨化的

一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在1.75以上），在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。

●针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗粒长轴方向具有

良好的导电导热性能，热膨胀系数较低，在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出

方向排列。因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石

墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。

●针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料

生产的煤系针状焦。

●煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常

温下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而熔化，密度为

1.25－1.35g/cm3。按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青三种。中温沥青产率

为煤焦油的54－56％。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有

关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如

沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、结焦值和煤沥青流变性等。

●煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对炭素制品生

产工艺和产品质量影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高、β树脂

高的中温或中温改质沥青，浸渍剂要使用软化点较低、QI低、流变性能好的中温

沥青。

●

●

●下图为炭素企业石墨电极生产工艺流程图

●

●煅烧：炭质原料在高温下进行热处理，排出所含的水分和挥发份，并相应提高

原料理化性能的生产工序称为煅烧。一般炭质原料采用燃气及自身挥发份作为热源进行煅烧，最高温度为1250- 1350℃。

煅烧使炭质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后序工序奠定了基础。

煅烧的设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，电阻率不大于550μΩ.m,针状焦真密度不小于2.12g/cm3，电阻率不大于500μΩ.m。

●原料的破碎处理和配料

在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理。

中碎通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机、对辊破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的0.5-20mm的粒度料。

磨粉是通过悬棍式环辊磨粉机（雷蒙磨）、球磨机等设备将炭质原料磨细到0.15mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒的过程。

筛分是通过具有均匀开孔的一系列筛子，将破碎后尺寸范围较宽的物料分成尺寸范围较窄的几种颗粒粒级的过程，现行电极生产通常需要4-5个颗粒料粒级和1-2个粉料粒级。

配料是按配方要求，对各种粒度的骨料和粉料、粘结剂分别计算、称量和聚焦的生产过程。配方的科学性适宜性和配料操作的稳定性是影响产品质量指标和使用性能的最重要因素之一。

配方需确定5方面内容：

①选择原料的种类；②确定不同种类原料的比例；③确定固体原料粒度组成；④确定粘结剂的用量；

⑤确定添加剂的种类和用量。

?返回料的回用（生碎、石墨碎、焙烧碎）

?配方基本原则：球体最紧密堆积原理

电极配方中最大颗粒尺寸的确定大颗粒配方

●混捏：在一定温度下将定量的各种粒度炭质颗粒料和粉料与定量的粘结剂

搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料的工艺过程称为混捏。

混捏的过程：干混（20-35 min）湿混（40-55 min）

混捏的作用：

①干混时使各种原料混合均匀，同时使不同粒度大小的固体炭质物料均匀地混合和填充，提高混合料的密实度；

②加入煤沥青后使干料和沥青混合均匀，液态沥青均匀涂布和浸润颗粒表面，形成一层沥青粘结层，把所有物料互相粘结在一起，进而形成均质的可塑性糊料，有利于成型；

③部分煤沥青浸透到炭质物料内部空隙，进一步提高了糊料的密度和粘结性。

●成型：炭材料的成型是指混捏好的炭质糊料在成型设备施加的外部作用力

下产生塑性变形，最终形成具有一定形状、尺寸、密度和强度的生坯（或称生制品）的工艺过程。

?挤压的操作

①凉料：圆盘凉料、圆筒凉料、混捏式凉料等方式

排出挥发份、降低至适宜温度（90-120℃）增加粘结力，使糊料块度均匀利于成型

20-30 min

②装料：压机升挡板----分2-3次下料----4-10MPa压实

③预压：压力20-25MPa，时间3-5min，同时抽真空

④挤压：压机降挡板----5-15MPa挤压----剪切----翻入冷却水槽

?挤压的技术参数：压缩比、压机料室及嘴型温度、凉料温度、预压压力时间、挤压

压力、挤压速度、冷却水温度

?生坯的检查：体积密度、外观敲击、剖析

?焙烧：是炭制品生坯在填充料保护下、装入专门设计的加热炉内进行高温

热处理, 使生坯中的煤沥青炭化的工艺过程。煤沥青炭化后形成的沥青焦将炭质骨料和粉料颗粒固结在一起, 焙烧后的炭制品具有较高的机械强度、较低的电阻率、较好的热稳定性和化学稳定性。

焙烧是炭素制品生产的主要工序之一, 也是石墨电极生产三大热处理过程中的重要一环, 焙烧生产周期较长（一焙22-30天，二焙依炉型5-20天）, 而且能耗较高。生坯焙烧的质量对成品质量和生产成本都有一定影响。

生坯内煤沥青在焙烧过程中焦化，排出10%左右的挥发份，同时体积产生2-3%的收缩，质量损失8-10%。炭坯的理化性能也发生了显著变化，由于气孔率增加体积密度由1.70g/cm3降为1.60g/cm3，电阻率10000μΩ.m左右降至40-50μΩ.m，焙烧坯的机械强度也大为提高。

二次焙烧是焙烧品浸渍后进行再次焙烧，使浸入焙烧品孔隙中的沥青炭化的工艺过程。生产体积密度要求较高的电极（除RP以外的所有品种）和接头坯料需进行二焙，接头坯料还需进行三浸四焙或二浸三焙。

?焙烧炉主要炉型：

连续作业----环式炉（带盖、不带盖）、隧道窑

间歇作业----倒焰窑、车底式焙烧炉、箱式焙烧炉

?焙烧曲线及最高温度：

一次焙烧----320、360、422、480小时，1250 ℃

二次焙烧----125、240 、280 小时，700-800 ℃

?焙烧品的检查：外观敲击、电阻率、体积密度、抗压强度、内部结

构剖析

?浸渍是将炭材料置于压力容器中，在一定的温度和压力条件下将液态浸渍

剂沥青浸入渗透到制品电极孔隙中的工艺过程。目的是降低制品气孔率，增加制品体积密度和机械强度，改善制品的导电和导热性能。

浸渍的工艺流程及相关技术参数是：焙烧坯——表面清理——预热（260-380 ℃，6-10小时）——装入浸渍罐——抽真空（8-9KPa，40-50min）——注沥青（180-200 ℃）——加压（1.2-1.5MPa,3-4小时）——返沥青——冷却（罐内或罐外）

浸渍品的检查：浸渍增重率G=(W2-W1)/W1×100%

一次浸渍品增重率≥14%

二次浸渍品增重率≥9%

三次浸渍品增重率≥5%

●石墨化是指在高温电炉内保护介质中把炭制品加热到2300 ℃以上,使无定形

乱层结构炭转化成三维有序石墨晶质结构的高温热处理过程。

平面六角网格层状结构

石墨化的目的和作用：

①提高炭材料的导电、导热性（电阻率降低4-5倍，导热性提高约10倍）；

②提高炭材料的抗热振性能和化学稳定性（线膨胀系数降低50-80%）；

③使炭材料具有润滑性和抗磨性；

④排出杂质，提高炭材料的纯度（制品的灰分由0.5-0.8%降到0.3%左右）。

●石墨化过程的实现：

炭材料的石墨化是在2300-3000 ℃高温下进行的，故工业上只有通过电加热方式才能实现，即电流直接通过被加热的焙烧品，这时装入炉内的焙烧品既是通过电流产生高温的导体，又是被加热到高温的对象。

目前广泛采用的炉型有艾奇逊（Acheson）石墨化炉和内热串接(LWG)炉。前者产量大、温差大、电耗较高，后者加热时间短、电耗低、电阻率均匀但不好装接头。

石墨化工艺过程的控制是通过测温确定与升温情况相适应的电功率曲线进行控制，通电时间艾奇逊炉50-80小时，LWG炉9-15小时。

石墨化的电耗很大，一般为3200-4800KWh，工序成本约占整个生产成本的20-35%

石墨化品的检查：外观敲击、电阻率测试

●机械加工：炭石墨材料机械加工的目的是依靠切削加工来到达所需要的尺

寸、形状、精度等，制成符合使用要求电极本体和接头。

石墨电极加工分为电极本体和接头两个独立加工过程。

本体加工包括镗孔与粗平端面、车外圆与精平端面和铣螺纹3道工序，圆锥形接头的加工可分为6道工序：切断、平端面、车锥面、铣螺纹、钻孔安栓和开槽。

电极接头连接方式：圆锥形接头连接（一吋三扣和一吋四扣）、圆柱形接头连接、凹凸连接（公母扣连接）

加工精度的控制：螺纹锥度偏差、螺纹螺距、接头（孔）大径偏差、接头孔同轴度、接头孔垂直度、电极端面平整度、接头四点偏差等。用专用环规和板规等检查。

成品电极的检查：精度、重量、长度、直径、体积密度、电阻率、预装配合精度等。

石墨电极的质量指标

反映石墨电极质量和使用性能的指标主要有：体积密度d b、电阻率ρ、抗折强度σ、弹性模量E、热膨胀系数α和灰分A%。根据这几项指标的差异以及原料和制造工艺的不同，国家标准(YB/T 4088/89/90-2000)中将石墨电极分为普通功率石墨电极（RP）、高功率石墨电极（HP）、超高功率石墨电极（UHP）三种。后石墨电极生产厂根据用户使用需求增加了高体密石墨电极（HD）和准超高石墨电极（SHP）两种。

在国家标准基础上，各企业有自己的企业标准，客户订货时也会提出自己的质量标准。

，体积密度越大说明电极越密实，与强度、抗氧化性能是正相关，一般而言，同品种电极体积密度越大，其电阻率也越低。

提高体积密度的途径是：调整配方、增加小粒级料和粉料用量，用真密度高的焦，使用结焦值高的沥青和增加浸渍次数等。

●电阻率是来衡量电极的导电能力的参数，是指电流通过导体时，导体对电

流阻力的一种性质，数值上等于长度为1m、截面积为1m2的导体在一定温度条件下的电阻值，单位μΩ·m。电阻率越低，电极在使用中导电性越好、消耗就越低。

降低电阻率的途径有：使用优质原料，提高制品体积密度，提高石墨化温度等。

●抗折强度是表征石墨材料的力学性能的参数，也叫抗弯强度，是指当外力

与物体轴线相垂直，物体受外力作用后先呈弯曲到折断瞬间的极限抵抗能力，单位为MPa。石墨材料的强度有个与其他金属非金属显著不同的特点，其强度随温度升高而增大，在2000-2500 ℃达到最高，为常温的1.8-2倍，之后有所下降。强度高的电极、接头，在使用中越不易折断。

提高抗折强度的途径是：减小配方中焦炭的粒度，提高炭质原料强度，提高制品的体积密度，减少制品内部缺陷等。

●弹性模量是力学性能的一个重要方面，是衡量材料弹性形变能力的指标，

指材料在弹性变形范围内，应力和应变的比值，单位为GPa。弹性模量越大，要产生一定弹性变形所需的应力越大，简单讲，弹性模量越大材料越脆，弹性模量越小材料越柔。

弹性模量的高低对电极使用起一个综合性的作用，制品的体积密度越高越密实，弹性模量越大，但制品的抗热振性能越差，越易产生开裂掉块。在生产中，往往通过配方粒级的调整、制品体积密度的高低掌握一个比较适应使用要求的弹性模量值。

●热膨胀系数是指材料受热后膨胀程度的度量，即当温度升高1℃时，引起

单位的固体材料试样在某一特定方向上的膨胀比例常数，称为沿该方向的线膨胀系数，单位1×10-6/℃。在没有特别注明之处，热膨胀系数均指线膨胀系数，石墨电极轴向和径向线膨胀系数差异很大，径向要比轴向大0.8-1倍，石墨电极质量指标中的热膨胀系数是指轴向热膨胀系数。

石墨电极的热膨胀系数是非常重要的热学参数，数值越低，表明制品的热稳定性越强，抗氧化性越高，表现在使用上反映出折断越少，消耗越低。

降低热膨胀系数的途径：主要由原料固有性能决定使用质量好的原料，配方使用粒度较大配方或增加大颗粒用量（但会使制品密度和强度降低）。

● 灰分是指制品中除碳石墨之外的其他固体元素含量。石墨电极中的灰分主

要受所用原料的灰分大小影响，石油焦针状焦灰分较低，所以石墨电极灰分一般不超过0.5%，灰分含量在1%以内对炼钢无明显影响，但灰分中的杂质元素会降低电极的抗氧化性能。

● 抗热振因子是表征抗热振性能的参数，抗热振性能是材料自身的一种特性，它表述

的是承受急冷急热的一种性能，换句话说，是材料在一定的温度梯度之下抗碎裂的一种性能 ，是影响电极使用的一个很重要的综合性的因素。 K ——抗热震因子，w/m ；σ——抗拉强度，MPa ；E ——弹性模量，MPa ；λ——热导率，w/m·k ；α——热膨胀系数，1/K K 为一相对值，该值越大，抗热振性能就越强。 石墨电极的K 值与其在电弧炉中的表现有着较高的相关性，即较高的K 值，对应于电极较低的破碎和断裂。

● 电炉炼钢简介

近现代炼钢方法主要有转炉炼钢法、平炉炼钢法和电炉炼钢法。平炉炼钢法已基本被淘汰，电炉炼钢法与转炉炼钢法最根本的差别在于，电炉炼钢法是以电能作为热源，而电弧炉炼钢是应用得最为普遍的电炉炼钢方法。我们通常所说的电炉炼钢，主要是指电弧炉炼钢，因为其他类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢数量较少。

电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金的一种炼钢方法。

● 石墨电极的消耗机理

石墨电极在电炉炼钢中的消耗量主要与电极本身质量有关，也与炼钢的炉况（如炉子新旧、有无机械故障、是否连续生产等）和炼钢操作（如冶炼钢种、吹氧时间、炉料情况等）关系很大。这里只探讨石墨电极本身的消耗情况，其消耗机理有以下几方面：

? 端部消耗 包括电弧高温引起的石墨材料升华以及电极端部与钢水及炉渣发生化

学反应的损失。端部高温升华速率主要取决于通过电极的电流密度，其次与电极侧部氧化后的直径大小有关，端部消耗还与是否用电极插入钢水增炭有关。

? 侧部氧化 电极的化学成分是碳，碳在一定条件下与空气、水蒸气、二氧化碳都

会发生氧化反应，电极侧部氧化量与单位氧化速率和暴露面积有关。一般情况下，电极侧部氧 化量要占电极总消耗量的50%左右。近年来为了提高电炉冶炼速度，更增加了吹氧操作的频次，导致电极的氧化损失增加。在炼钢过程中经常观察电极躯干的发红程度和下端的锥度是衡量电极抗氧化能力的直观方法。

? 残端损失 电极连续使用到上下两根电极连接处时，一小段电极或接头（即残体）

因本体的氧化变细或裂纹的贯通而产生脱离。残端损失的大小与接头形状扣型、电极内部结构、电极柱的振动、撞击有关。

? 表面剥落及掉块 在冶炼过程中急冷急热，电极自身的抗热振性能差导致的结果。 ? 电极折断 包括电极躯干折断和接头折断。电极折断与石墨电极和接头的自身质

α

λσ?=E k

量、加工配合有关，也与炼钢操作有关，产生原因往往是钢厂与电极生产厂争议的焦点。

石墨电极的原料及制造工艺

石墨电极的原料及制造工艺 一、石墨电极的原料 1、石墨电极 是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。2、石墨电极的原料 生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青 （1）石油焦 石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物。色黑多孔，主要元素为碳，灰分含量很低，一般在%以下。石油焦属于易石墨化炭一类，石油焦在化工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭素制品的主要原料。 石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种，前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量的挥发分，机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。 石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（含硫%以上）、中硫焦(含硫%%)、和低硫焦(含硫%以下)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生产一般使用低硫焦生产。 （2）针状焦 针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别低和很容易石墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在以上），在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。 针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗粒长轴方向具有良好的导电导热性能，热膨胀系数较低，在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方向排列。因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。 针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料生产的煤系针状焦。 （3）煤沥青 煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常温下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而熔化，密度为－cm3。按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青三种。中温沥青产率为煤焦油的54－56％。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、结焦值和煤沥青流变性等。 煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对炭素制品生产工艺和产品质量影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高、β树脂高的中温或中温改质沥青，浸渍剂要使用软化点较低、 QI低、流变性能好的中温沥青。 二、石墨电极的制造工艺

年产5500吨高纯石墨生产工艺流程

年产5500吨高纯石墨窑炉节能技术改造项目可行性研究报告

第三章产品市场预测及改造规模 3.1石墨国内市场预测 3.1.1石墨级石墨制品的性质、用途及其制品 石墨是典型的层状结构物质，碳原子成层排列，每个碳原子与相邻碳原子之间等距相连，每一层中的碳原子按六方形环状排列，上下相邻层的碳六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结构，位移的方向和距离不同就导致不同的结构。上下两层的碳原子之间距离比同一层内的碳之间的距离大（层内C-C 间=0.142nm，层间C-C间距=0.340nm）。石墨由于其结构而具有以下性质： 1、耐高温型：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失也很小。其热膨胀系数很小，石墨强度随温度升高而加强，在2000℃时，石墨强度比提高一倍。 2、导电、导热性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子之间只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 3、润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能也就越好。

4、化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、碱有机溶剂的腐蚀。 5、可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。 6、抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。 石墨因其独特的性能而广泛运用于冶金、机械、石油、化工、电子、建材、地质、轻工等领域，主要有以下用途： 1、作耐火材料：石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭保护剂、冶金炉的内衬。 2、作导电材料：在电气工业上用来制造电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。 3、作耐磨润滑材料：石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在200-2000 ℃温度和很高的滑动速度下不使用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备广泛采用石墨材料制成的活塞环、密封圈和轴承，它们运转时不需要加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好润滑剂。 4、石墨具有良好的化学稳定性：经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点，大量用于制作热交换器，

石墨电极

石墨电极 石墨电极(graphite electrode) 以石油焦、沥青焦为颗粒料，煤沥青为黏结剂，经过}昆捏、成型、焙烧、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温的石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温为热源，使炉料熔化进行炼钢，其他一些电冶炼或电解设备也常使用石墨电极为导电材料。2000年全世界消耗石墨电极100万t左右，中国2000年消耗石墨电极25万t左右。利用石墨电极优良的物理化学性能，在其他工业部门中也有广泛的用途，以生产石墨电极为主要品种的炭素制品工业已经成为当代原材料工业的重要组成部门。 简史早在1810年汉佛莱?戴维(Humphry Davy)利用木炭制成通电后能产生电弧的炭质电极，开辟了使用炭素材料作为高温导电电极的广阔前景，1846年斯泰特(Stair)和爱德华(Edwards)用焦炭粉及蔗糖混合后加压成型，并在高温下焙烧从而制造出另一种炭质电极，再将这种炭质电极浸在浓糖水中以提高其体积密度，他们获得了生产这种电极的专利权。1877年美国克利夫兰(Cleveland)的勃洛希(C.F.Brush)和劳伦斯(https://www.sodocs.net/doc/af4386247.html,wrence)采用煅烧过的石油焦研制低灰分的炭质电极获得成功。1899年普利查德(O.G.Pritchard)首先报道了用锡兰天然石墨为原料制造天然石墨电极的方法。1896年卡斯特纳(H.Y.Gastner)获得了使用电力将炭质电极直接通电加热到高温，而生产出比天然石墨电极使用性能更好的人造石墨电极的专利权。1897年美国金刚砂公司(Carborundum Co.)的艾奇逊(E.G.Acheson)在生产金刚砂的电阻炉中制造了第一批以石油焦为原料的人造石墨电极，产品规格为22mm×32m mX380mm，这种人造石墨电极当时用于电化学工业生产烧碱，在此基础上设计的“艾奇逊”石墨化炉将由石油焦生产的炭质电极及少量电阻料(冶

氧化石墨烯的结构及应用

氧化石墨烯的结构及应用 2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆(Andre Geim)和康斯坦丁?诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功地从石墨中分离出一层碳原子构成的石墨烯，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。自此，石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等，同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质，受到了世界各界的广泛关注，也成为科研领域的新兴宠儿。 氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化后的产物，它是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用前景，因为成为研究的又一重点。 一、氧化石墨烯的分子结构 石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合л电子，使层面内的二键断裂，并以C=O,C-OH, -COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。氧化石墨烯的理想结构组成为C400H，也有文献报道其组成为C X+(OH)Y-(H20)2，其中C、H、O等各元素的含量随氧化程度不同而发生改变，一般范围为C7O4H2-C24O13H9，目前，普遍认为氧化石墨是一个准二维固体物质。氧化石墨烯由尺寸不定的未被氧化的芳香“岛”组成，而这些“岛”则被含有醇羟基、环氧基团和双键的六元脂环所分开，芳香环、双键和环氧基团使得碳原子点阵格式近乎处于同一平面，仅有连接到羟基基团的碳原子有较轻微的四面体构型畸变，导致了一些层面的卷翘。官能团处于碳原子点阵格子的上下，形成了不同密度的氧原子分布。 干燥的氧化石墨在空气中稳定性较差，很容易吸潮而变成水合氧化石墨，层间距也会随其含水量的高低而有所不同。随含水量的增加，层间距从0.6nm增加到1.1nm,从而导致X射线(100)衍射峰的位置的变化。 鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。 二、氧化石墨烯的制备方法 氧化石墨烯的制备方法主要有Brodie、Staudenmaier和Hummers三种方法，它们都是用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟硝酸或它们的混合物)处理原始石墨，将强酸小分子插入石墨层问，再用强氧化剂(如KMnO4、KC104等)对其进行氧化。 1、Brodie法 1898年Brodie采用发烟HNO3体系，以KC103为氧化剂，反应体系的温度需先维持在0℃，然后，不断搅拌反应20-24h。洗涤后获得的氧化石墨的氧化程度较低，需进行多次氧化处理以提高氧化程度，反应时间相对较长。该法的优点是其氧化程度可利用氧化时间进行控制，合成的氧化石墨结构比较规整。但因采用KC103作氧化剂，有一定的危险性。

高纯石墨的原材料及生产工艺简介

高纯石墨的原材料及生产工艺简介 1.原材料石油焦、针状焦、煤沥青 （1）、石油焦：是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物，黑色多空。主要元素为碳，灰分含量很低。石油焦属于易石墨化碳一类，石油焦在化工、冶金中广泛应用，是生产人造石墨制品及电解铝用碳素制品的主要原材料。 石油焦按热处理温度分为：生焦和煅烧焦2种。前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量灰分,机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业在碳素厂进行。 石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（含硫%以上）、中硫焦（含硫）、和低硫焦（含硫%以下）三种。人造石墨生产一般使用低硫焦。 （2）、针状焦 针状焦是外观具有明显纤维纹理，热膨胀系数特别低和容易石墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒。在偏光显微镜下可观察到各项异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。 针状焦物理机械性制的各项异性十分明显，平行于颗粒长轴方向具有良好的导电导热性能，热膨胀系数小，抗热震性能好。 针状焦分为以石油油渣为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料生产的煤系针状焦。（3）、煤沥青 煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常温下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而融化，密度为克每平方厘米。（g/cm3）按其软化点的高低分为低温、中温和高温三种。中温沥青的产量为煤焦油的54-56%。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青的软化点、甲苯不溶物、结焦值和煤沥青流变性等。 煤沥青在他素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对碳素制品生产工艺和产品质量品质影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高的中温或中温改质沥青，浸渍剂使用软化点较低、流变性好的中温沥青。 2.制作工艺 （1）、煅烧 碳质原料在高温下进行热处理，排除所含水分和挥发分，并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅烧。一般碳质原料采用燃气及自身挥发分作为热源进行煅烧，最高温度为1250℃-1350℃。 ①、煅烧使碳质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后续工序奠定了基础。煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于cm3，电阻率不大于550μΩ.m，针状焦真密度不小于cm3，电阻率不大于500μΩ.m。 ②、原料的破碎处理和配料 在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理 中碎：通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的

石墨电极的生产工艺流程和质量指标的及消耗原理知识讲解

石墨电极的生产工艺流程和质量指标的及 消耗原理

目录 一、石墨电极的原料及制造工艺 二、石墨电极的质量指标 三、电炉炼钢简介及石墨电极的消耗机理 石墨电极的原料及制造工艺 ●石墨电极是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过混 捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青 ●石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物。色黑 多孔，主要元素为碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦属于 易石墨化炭一类，石油焦在化工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭素制品的主要原料。 ●石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种，前者由延迟 焦化所得的石油焦，含有大量的挥发分，机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。 ●石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（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)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生产一般使用低硫焦生产。 ●针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别低和很容易石 墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在1.75以上），在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维状结 构，因而称之为针状焦。 ●针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗粒长轴方向具 有良好的导电导热性能，热膨胀系数较低，在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方向排列。因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。 ●针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青 原料生产的煤系针状焦。 ●煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合 物，常温下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而熔化，密度为1.25－1.35g/cm3。按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青三种。中温沥青产率为煤焦油的54－56％。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、结焦值和煤沥青流变性等。

氧化石墨烯的制备及表征

氧化石墨烯的制备及表征 文献综述 材料0802班 李琳 200822046

氧化石墨烯的制备及表征 李琳 摘要：石墨烯(又称单层石墨或二维石墨)是单原子厚度的二维碳原子晶体,被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1]。石墨烯可通过膨胀石墨经过超声剥离或球磨处理来制备[2,3]，其片层厚度一般只能达到30~100 nm，难以得到单层石墨烯(约0.34 nm)，并且不容易重复操作。所以寻求一种新的、容易和可以重复操作的实验方法是目前石墨烯研究的热点。而将石墨氧化变成氧化石墨，再在超声条件下容易得到单层的氧化石墨溶液，再通过化学还原获得，已成为石墨烯制备的有效途径[4]。通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景。 关键词：氧化石墨烯，石墨烯，氧化石墨，制备，表征 Oxidation of graphite surfaces preparation and Characterization LI Lin Abstrat：Graphite surfaces (also called single graphite or 2 d graphite )is the single atoms thickness of the 2 d carbon atoms crystal, is considered fullerenes, carbon nanotubes and graphite basic structure unit [1].Graphite surfaces can through the expanded graphite after ultrasonic stripping or ball mill treatment topreparation [2,3], a piece of layer thickness normally only up to 30 to 100 nm, hard to get the single graphite surfaces (about 0.34 nm), and not easy to repeated operation. So to search a new, easy to operate and can be repeated the experiment method of the graphite surfaces is the focus of research. And will graphite oxidization into oxidation graphite, again in ultrasonic conditions to get the oxidation of the single graphite solution, again through chemical reduction get, has become an effective way of the preparation of graphite surfaces [4]. Through the review of graphite oxide and oxidation graphite surfaces of the preparation, structure, modification of polymer and the

石墨电极的原料及制造工艺

石墨电极的原料及制造工艺

石墨电极的原料及制造工艺 一、石墨电极的原料 1、石墨电极 是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。 2、石墨电极的原料 生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青 （1）石油焦 石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物。色黑多孔，主要元素为碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦属于易石墨化炭一类，石油焦在化工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭素制品的主要原料。 石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种，前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量的挥发分，机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。 石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（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)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生产一般使用低硫焦生产。 （2）针状焦 针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别低和很容易石墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在1.75以上），在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。 针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗粒长轴方向具有良好的导电导热性能，热膨胀系数较低，在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方向排列。因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。 针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料生产的煤系针状焦。 （3）煤沥青 煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常温下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而熔化，密度为1.25－1.35g/cm3。按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青三种。中温沥青产率为煤焦油的54－56％。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、结焦值和煤沥青流变性等。 煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对炭素制品生产工艺和产品质量影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高、β树脂高的中温或中温改质沥青，浸渍剂要使用软化点较低、 QI低、流变性能好的中

球形石墨及高纯石墨生产工艺

球形石墨及高纯石墨生产工艺4.1原材料条件 球形石墨及高纯石墨生产的主要原料是鳞片石墨干精矿，是天然鳞片石墨经选矿后成品，符合石墨牌号LG（-）147-95，粒度为100目筛下物，含碳量95%（高碳范围）。 生产球形石墨及高纯石墨（各为10000t/a）时，年需要LG（-）147-95石墨干精矿44238t。 4.2产品方案 根据要求石墨干精矿经过加工形成球形石墨后需要进行高温及高温化学提纯形成高纯成分。高纯石墨则采用石墨干精矿直接进行高温及高温化学提纯形成高纯石墨。其产品方案如下表： 序号产品名称 年产量 （t/a） 含碳量（%） 需要原料量 （t/a） 备注 1 球形石 墨 初始产 品 11060 95 33178 石墨干精矿最终产 品 10000 99.9，99.99 11060 球形石墨初始 产品 2 高纯石墨10000 99.9，99.99 11060 石墨干精矿 为确保球形石墨初始产品颗粒为球形，应采取如下方式： 限于原料粒度为（－）147mm，确定球形石墨初始产品粒度为d50=30mm，碳含量95%。石墨粉料的平均颗粒大小用体积累积值达50%的值表示，可用激 光衍射法得出，其平均粒径在10μm-40μm之间。 确保石墨颗粒为球形，可采用比表面积法进行测定。单位质量（体积）的样本中所有的颗粒表面积和所有颗粒体积和，得出总面积S，总体积V。则可得出 比表面积值。SSA=S/V，球形颗粒质量（体积）比表面积值SSA=6/9ds。 生产球形石墨需要在相应严格的检验制度下进行。其产品率约在35%左右。 其余经加工、检验不合格的产品，可作为冶金工业的增炭剂，或作为其他行业的 原料。但在生产球形石墨过程中成为废弃物料。 生产的初始产品球形石墨和部分石墨干精矿，经过在纯化炉高温提纯后，可成为高纯球形石墨及高纯石墨成品。 4.3生产工艺流程 生产工艺流程如下框图： （1）球形石墨 石墨干精矿粗碎、分级修整、分级磁选、分级高温纯化分散包装

石墨烯生产成套设备

石墨烯生产成套设备石墨烯生产设备的概况 目前生产石墨烯的制备方法主要是机械法、氧化法、基片生长法和液相法等,这些生产技术及方法多数存在着产量低、能耗大、品质差等缺点,从而也止约了国内石墨烯的生产及发展。南通富莱克石墨烯生产课题组经过不懈的努力发明了一种以高速分散、破碎研磨、旋涡空化、剪切超声为一体的直接在液相中进行连续分散和不间断剥离石墨片的石墨烯生产线，实现了通过机械剪切液力空化等技术手段产出高品质的石墨烯,深受广大石墨烯生产商的亲睐。 石墨烯生产设备是一种釆用机械液力剪切、空化剥离石墨片而产出的单层、多层等高品质石墨烯的高科技先进设备。这种先进技术的发明及应用,在一定程度上加快了石墨烯生产步伐,也促进了石墨烯生产企业进行大规模、高效率、低成本、无污染生产的信心。况且这种机械液力剪切、空化旋涡剥离石墨片的生产工艺具有操作简单、安全可靠、无氧化、无需高温、优质高品的特点非常适合优质石墨烯的大规模生产。

石墨烯生产设备主要结构 石墨烯生产设备主要结构：是由高剪切分散搅拌配料罐、精细分散研磨机、液力旋涡空化器、高剪切旋流超声器、多管道冷凝器、超声储料罐、集成控制系统、压力表温控仪等组成。 石墨烯生产设备工艺流程 石墨烯生产工艺流程：首先在高剪切分散搅拌配料罐配上石墨粉、分散剂或表面改性剂和水等进行分散搅拌，先关循环阀然后打开储料罐与分散研磨泵连接阀，使石墨溶液通过精细分散研磨机、液力剪切旋涡空化器再通过压力进入高剪切旋流超声储料器等工艺过程。在配料罐无料时自动关闭下面连接阀并开通循环阀让石墨溶液自循环不间断进行剥离片使石墨烯单层多层迖到理想效果,在集成控制系统设计压力控制、时间控制、温度控制等也可釆用电脑控制或触摸频控制或全自动控制方式。

水性石墨烯导电油墨——作业指导书

深圳市前海展旺新能源科技有限公司文件编号: 制定日期: 2019-09-01 文件类型支援文件制定部门工程部版次: A0 文件名称水性石墨烯导电油墨生产作业指导书页次: 第 1 页/共 5 页 版本修订内容描述修订日期制定人审核人批准人A0 初次发行2019-09-01曾凡聪 制定人/日期审核人/日期批准人/日期文件发行章

文件类型支援文件制定部门工程部版次: A0 文件名称水性石墨烯导电油墨生产作业指导书页次: 第 2 页/共 5 页1 目的 规范水性石墨烯导电油墨的生产操作规程，保障生产工作的正常进行，保证产品质量。 2 适用范围 水性石墨烯导电油墨生产工艺全过程。 3 工艺流程 水性树脂 去离子水 石墨烯粉体超导炭黑 助剂 组合物混合液 高速分散机导电黑浆 砂磨机系统 真空分散机 未增稠 水性石墨烯导电油墨 增稠剂 水性石墨烯导电油墨 半成品 真空分散机 水性石墨烯导电油墨真空捏合机 4 操作流程 4.1 制备组合物混合液（工序号001） 1）按水性石墨烯导电油墨配方表分别称取相应质量的原材料，备用。 2）将水性树脂、去离子水依次加入高速分散机的搅拌罐中，启动高速分散机，将其转速设置为200rpm，然后将相应助剂加入搅拌罐中，将分散机转速设置为400rpm，搅拌分散5-10min；再依次缓慢加入石墨烯粉体、超导炭黑粉体，然后将分散机转速设置为1500rpm，搅拌分散1h，即得到组合物混合液，并将制备的组合物混合液倒入塑料桶中存放。 4.2 制备导电黑浆（工序号002） 1）称量15kg组合物混合液加入砂磨机系统的搅拌缸A中。 2）检查砂磨机系统是否正常，打开冷水机电源开关，启动冷水机，将冷却循环水温度设置为10℃。 3）待冷却循环水温度达到设定温度后，打开砂磨机主机电源开关，进入砂磨机运行监控系统，点击“主机启动”按键，再点击“点动加速”按键，将主机转速设置为1000rpm；然后点击“上料泵

等静压石墨的应用发展及生产工艺简介

等静压石墨的应用、发展及生产工艺简介 摘要：本文概括了等静压石墨的特性及主要用途，并对其国内外发展状况作了简单描述。结合部分等静压石墨科研文献及生产专利，对其生产工艺进行了介绍。 关键词：等静压石墨特性用途生产工艺 等静压石墨是上世纪40年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高，其机械强度反而升高，在2500℃左右时达到最高值；与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好；热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能；各向同性、耐化学腐蚀性强、导热性能和导电性能良好；具有优异的机械加工性能。正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在化工、半导体、电气、冶金、机械、核能及宇航等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。 1.等静压石墨的主要用途 1.1 太阳能电池及半导体晶片用石墨 在太阳能、半导体行业中，大量使用等静压石墨，制作单晶直拉炉热场石墨部件，多晶硅熔铸炉用加热器，化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件。近年来，太阳能光伏发电发展迅猛，光伏产业中的单晶硅和多晶硅生产对石墨需求量巨大。目前，单晶、多晶硅产品均朝大型化、高端化发展，对等静压石墨也有了更高的要求，即：更大规格、更高强度、更高纯度。 1.2 核石墨 等静压石墨具有中等的力学性能，特别出色的高温力学性能，导热系数大，线膨胀系数低。在高温气冷堆中，主要用作反射剂、慢化剂及活性区结构材料，同核燃料一道构成核燃料组件。在400~1200℃的温度下，受高能γ射线和快中子的放射线，时间长达数年之久，容易造成辐照损伤，从而改变石墨的结构和性质，所以要求材料的石墨化度高、各向同性度好、组成均一、弹性模量低。目前，我国只能生产少量的高温气冷反应堆用核石墨，主要还是依赖进口。

氧化石墨烯的制备方法总结

氧化石墨烯的制备方法： 方法一： 由天然鳞片石墨反应生成氧化石墨，大致分为3 个阶段，低温反应：在冰水浴中放入大烧杯，加入110mL 浓H2SO4，在磁力搅拌器上搅拌，放入温度计让其温度降至4℃左右。加入-100目鳞片状石墨5g，再加入2.5g NaNO3，然后缓慢加入15g KMnO4，加完后记时，在磁力搅拌器上搅拌反应90min，溶液呈紫绿色。中温反应：将冰水浴换成温水浴，在磁力搅拌器搅拌下将烧杯里的温度控制在32~40℃，让其反应30 min，溶液呈紫绿色。高温反应：中温反应结束之后，缓慢加入220mL 去离子水，加热保持温度70~100℃左右，缓慢加入一定双氧水(5 %)进行高温反应，此时反应液变成金黄色。反应后的溶液在离心机中多次离心洗涤，直至BaCl2检测无白色沉淀生成，说明没有SO42-的存在，样品在40~50℃温度下烘干。H2SO4、NaNO3、KMnO4一起加入到低温反应的优点是反应温度容易控制且与KMnO4反应时间足够长。如果在中温过程中加入KMnO4，一开始温度会急剧上升，很难控制反应的温度在32~40℃。技术路线图见图1。 方法二：Hummers 方法 采用Hummers 方法[5]制备氧化石墨。具体的工艺流程在冰水浴中装配好250 mL 的反应瓶加入适量的浓硫酸搅拌下加入2 g 石墨粉和1 g 硝酸钠的固体混合物再分次加入6 g 高锰酸钾控制反应温度不超过20℃搅拌反应一段时间然后升温到35℃左右继续搅拌30 min再缓慢加入一定量的去离子水续拌20 min 后并加入适量双氧水还原残留的氧化剂使溶液变为亮黄色。趁热过滤并用5%HCl 溶液和去离子水洗涤直到滤液中无硫酸根被检测到为止。最后将滤饼置于60℃的真空干燥箱中充分干燥保存备用。方法三：修正的Hummers方法 采用修正的Hummers方法合成氧化石墨，如图1中(1)过程。即在冰水浴中装配好250 mL的反应瓶，加入适量的浓硫酸，磁力搅拌下加入2 g 石墨粉和1 g硝酸钠的固体混合物，再缓慢加入6 g高锰酸钾，控制反应温度不超过10 ℃，在冰浴条件下搅拌2 h后取出，在室温下搅拌反应5 d。然后将样品用5 %的H2SO4（质量分数）溶液进行稀释，搅拌2 h后，加入6 mL H2O2，溶液变成亮黄色，搅拌反应2 h离心。然后用浓度适当的H2SO4、H2O2混合溶液以及HCl反复洗涤、最后用蒸馏水洗涤几次，使其pH~7，得到的黄褐色沉淀即为氧化石墨(GO)。最后将样品在40 ℃的真空干燥箱中充分干燥。将获得的氧化石墨入去离子水中，60 W功率超声约3 h，沉淀过夜，取上层液离心清洗后放入烘箱内40 ℃干燥，即得片层较薄的氧化石墨烯，如图1中(2)过程。

石墨与石墨制品生产新工艺,石墨生产新技术,石墨质量验收标准规范实务全书

石墨与石墨制品生产新工艺、新技术及质量验收标准规范实务全书 作者：编委会 出版社：当代中国出版社2008年8月出版 册数规格：全四卷+1CD 16开精装 定价：￥998元 优惠价：￥430元 详细目录 第一篇石墨生产新工艺新技术 第一章石墨生产新工艺新技术概述 第二章柔性石墨生产新工艺新技术 第三章氟化石墨生产新工艺新技术 第四章胶体石墨生产新工艺新技术 第五章不透性石墨生产新工艺新技术 第六章其他石墨生产新工艺新技术 第二篇石墨制品生产新工艺新技术概论 第一章石墨制品生产新工艺新技术概述 第二章石墨制品生产用原材料

第三章煅烧新工艺新技术 第四章破碎和筛分新工艺新技术 第五章混捏新工艺新技术 第六章压型新工艺新技术 第七章焙烧新工艺新技术 第八章浸渍新工艺新技术 第九章石墨化新工艺新技术 第十章机械化新工艺新技术 第三篇电工用石墨制品生产新工艺新技术 第一章电工用电刷生产新工艺新技术 第二章电接点用石墨制品生产新工艺新技术第三章石墨电阻及发热材料生产新工艺新技术第四章电信工程石墨制品生产新工艺新技术第五章电用石墨电极生产新工艺新技术 第六章电工用其他石墨制品生产新工艺新技术第四篇冶金工业用石墨制品生产新工艺新技术第一章石墨化电极生产新工艺新技术 第二章高功率石墨电极生产新工艺新技术 第三章抗氧化石墨电极生产新工艺新技术 第四章石墨化块生产新工艺新技术 第五章石墨坩埚生产新工艺新技术 第六章石墨模生产新工艺新技术

第七章冶金工业用其他石墨制品生产新工艺新技术 第五篇机械工业用石墨制品生产新工艺新技术 第一章机械工业用石墨制品生产新工艺新技术概述 第二章石墨轴承生产新工艺新技术 第三章石墨活塞环生产新工艺新技术 第四章石墨密封环生产新工艺新技术 第五章石墨防爆板生产新工艺新技术 第六章石墨摩擦片生产新工艺新技术 第七章石墨润滑剂生产新工艺新技术 第八章机械工业用其他石墨制品生产新工艺新技术 第六篇化工用石墨制品生产新工艺新技术 第一章不透性石墨材料生产新工艺新技术 第二章不透性石墨换热设备生产新工艺新技术 第三章不透性石墨制品反应与吸收设备生产新工艺新技术 第四章氯碱工业用石墨阳极生产新工艺新技术 第五章电渗析用石墨电极生产新工艺新技术 第七篇原子能、金刚石、火箭及其他工业用石墨制品生产新工艺新技术 第一章原子能用石墨制品生产新工艺新技术 第二章金刚石用石墨制品生产新工艺新技术 第三章火箭用石墨制品生产新工艺新技术 第四章其他工业用石墨制品生产新工艺新技术

石墨电极的工艺流程详解

石墨电极的工艺流程详解 下面我为大家介绍一下各种工序 原料：用于炭素生产的原料有哪些？ 在炭素生产中，通常采用的原料可分为固体炭质原料和粘结剂及浸渍剂两类。固体炭质原料包括石油焦、沥青焦、冶金焦、无烟煤、天然石墨和石墨碎等；粘结剂和浸渍剂包括煤沥青、煤焦油、蒽油和合成树脂等。此外生产中还使用一些辅助物料，如石英砂、冶金焦粒和焦粉。生产一些特种炭和石墨制品（如炭纤维、活性炭、热解炭和热解石墨、玻璃炭）则采用其他一些特殊原料。 煅烧：什么叫煅烧？哪些原料需要煅烧？ 碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温（1200-1500°C）热处理的过程称为煅烧。煅烧是炭素生产的第一道热处理工序，煅烧使各种炭质原料的结构和物理化学性质发生一系列变化。 无烟煤和石油焦都含有一定数量的挥发份，需要进行煅烧。沥青焦和冶金焦的成焦温度比较高（1000°C以上），相当于炭素厂内煅烧炉的温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。但如果沥青焦和石油焦在煅烧前混合使用，则应与石油焦一起送入煅烧炉煅烧。天然石墨和炭黑则不需要进行煅烧。 压型：挤压成型原理是怎样的？ 挤压过程的本质是在压力下使糊料通过一定形状的模嘴后，受到压实和塑性变形而成为具有一定形状和尺寸的毛胚。挤压成型过程主要是糊料的塑性变形过程。 糊料挤压过程是在料室（或称糊缸）和圆弧式型嘴内进行的。装入料室内的热糊料在后部主柱塞的推动下。迫使糊料内的气体不断排除，糊料不断密实，同时糊料向前运动。当糊料在料室的圆筒部分运动时，糊料可看作稳定流动，各颗粒料层基本上是平行移动的。当糊料进入到具有圆弧变形的挤压嘴子部位时，紧贴嘴壁的糊料前进中受到较大的摩擦阻力，料层开始弯曲，糊料内部产生不相同

石墨烯的制备方法概述

石墨烯的制备方法概述 1物理法制备石墨烯 物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料，通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得,操作相对简单，合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少。 1.1机械剥离法 机械剥离法或微机械剥离法是最简单的一种方法，即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来。Novoselovt等于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热 解石墨上剥离并观测到单层石墨烯，验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下：首先利用氧等离子在1mm厚的高 定向热解石墨表面进行离子刻蚀，当在表面刻蚀出宽20μm —2mm、5μm的微槽后，用光刻胶将其粘到玻璃衬底上， 再用透明胶带反复撕揭，然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声，最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中，利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。 但是这种方法存在一些缺点，如所获得的产物尺寸不易控制，无法可靠地制备出长度足够的石墨烯，因此不能满足工业化需求。

1.2取向附生法—晶膜生长 PeterW.Sutter等使用稀有金属钌作为生长基质，利用基质的原子结构“种”出了石墨烯。首先在1150°C下让C原子渗入钌中，然后冷却至850°C，之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面，在整个基质表面形成镜片形状的单层碳原子“孤岛”，“孤岛”逐渐长大，最终长成一层完整的石墨烯。第一层覆盖率达80%后，第二层开始生长，底层的石墨烯与基质间存在强烈的交互作用，第二层形成后就前一层与基质几乎完全分离，只剩下弱电耦合，这样制得了单层石墨烯薄片。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响制得的石墨烯薄片的特性。 1.3液相和气相直接剥离法 液相和气相直接剥离法指的是直接把石墨或膨胀石墨(EG)(一般通过快速升温至1000°C以上把表面含氧基团除去来获取)加在某种有机溶剂或水中，借助超声波、加热或气流的作用制备一定浓度的单层或多层石墨烯溶液。Coleman等参照液相剥离碳纳米管的方式将墨分散在N-甲基-吡咯烷酮(NMP)中，超声1h后单层石墨烯的产率为1%，而长时间的 超声(462h)可使石墨烯浓度高达1.2mg/mL。研究表明，当溶剂与石墨烯的表面能相匹配时，溶剂与石墨烯之间的相互作用可以平衡剥离石墨烯所需的能量，能够较好地剥离石墨烯

石墨电极的生产工艺处理步骤和质量预期指数的及消耗基本知识

目录 一、石墨电极的原料及制造工艺 二、石墨电极的质量指标 三、电炉炼钢简介及石墨电极的消耗机理 石墨电极的原料及制造工艺 ●石墨电极是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过混捏、成型、 焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在其他工业部门也有广泛的用途。生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青 ●石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产物。色黑多孔，主 要元素为碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦属于易石墨化炭一类，石油焦在化工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及电解铝用炭素制品的主要原料。 ●石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种，前者由延迟焦化所 得的石油焦，含有大量的挥发分，机械强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。 ●石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（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)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生

产一般使用低硫焦生产。 ●针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别低和很容易石墨化的一 种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在1.75以上），在偏光显微镜下可观察到各向异性的纤维状结构，因而称之为针状焦。 ●针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗粒长轴方向具有 良好的导电导热性能，热膨胀系数较低，在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方向排列。因此，针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制成的石墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。 ●针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以精制煤沥青原料 生产的煤系针状焦。 ●煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物，常温 下为黑色高粘度半固体或固体，无固定的熔点，受热后软化，继而熔化，密度为1.25－1.35g/cm3。按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青三种。中温沥青产率为煤焦油的54－56％。煤沥青的组成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的指标很多，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、结焦值和煤沥青流变性等。 ●煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性能对炭素制品生产 工艺和产品质量影响极大。粘结剂沥青一般使用软化点适中、结焦值高、β树脂高的中温或中温改质沥青，浸渍剂要使用软化点较低、QI低、流变性能好的中温沥青。 ● ●

石墨烯项目可研报告

石墨烯项目可研报告 【引言】 石墨烯是一种二维晶体，由碳原子按照六边形进行排布，相互连接，形成一个碳分子，其结构非常稳定；随着所连接的碳原子数量不断增多，这个二维的碳分子平面不断扩大，分子也不断变大。单层石墨烯只有一个碳原子的厚度，即0.335纳米，相当于一根头发的20万分之一的厚度，1毫米厚的石墨中将将近有150万层左右的石墨烯。石墨烯是已知的最薄的一种材料，并且具有极高的比表面积、超强的导电性和强度等优点。 石墨烯良好的电导性能和透光性能，使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等，都需要良好的透明电导电极材料。特别是，石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡优良；氧化铟锡脆度较高，比较容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以沉积于大面积区域。通过化学气相沉积法，可以制成大面积、连续的、透明、高电导率的少层石墨烯薄膜，主要用于光伏器件的阳极，并得到高达1.71%能量转换效率；与用氧化铟锡材料制成的元件

相比，大约为其能量转换效率的55.2%。作为新兴产业，前瞻产业研究院石墨烯行业研究员李生发指出。 由此可见，石墨烯未来前途一片光明。 【石墨烯项目可行性研究报告目录】 第一部分石墨烯项目总论 总论作为可行性研究报告的首要部分,要综合叙述研究报告中各部分的主要问题和研究结论,并对项目的可行与否提出最终建议,为可行性研究的审批提供方便。 一、石墨烯项目背景 （一）项目名称 （二）项目的承办单位 （三）承担可行性研究工作的单位情况 （四）项目的主管部门 （五）项目建设内容、规模、目标 （六）项目建设地点

二、项目可行性研究主要结论 在可行性研究中,对项目的产品销售、原料供应、政策保障、技术方案、资金总额筹措、项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题,都应得出明确的结论,主要包括： （一）项目产品市场前景 （二）项目原料供应问题 （三）项目政策保障问题 （四）项目资金保障问题 （五）项目组织保障问题 （六）项目技术保障问题 （七）项目人力保障问题 （八）项目风险控制问题 （九）项目财务效益结论 （十）项目社会效益结论 （十一）项目可行性综合评价 三、主要技术经济指标表 在总论部分中,可将研究报告中各部分的主要技术经济指标汇总,列出主要技术经济指标表,使审批和决策者对项目作全貌了解。 四、存在问题及建议