石墨的生產主要依賴于石油焦(jiao)、針狀焦(jiao)和煤(mei)焦(jiao)油瀝青等原(yuan)料。這些原(yuan)料經過一系列(lie)復雜(za)的工(gong)藝(yi)處理(li)，最終轉化為我們所使用的石墨產品。

焙燒工藝：是將(jiang)生(sheng)炭(tan)制品放入特(te)制的(de)(de)加熱爐(lu)中，在(zai)特(te)定(ding)的(de)(de)填料保(bao)護(hu)下，進行高(gao)(gao)溫熱處理，使生(sheng)炭(tan)制品中的(de)(de)煤瀝(li)青(qing)碳(tan)化的(de)(de)過程。此(ci)過程能使制品的(de)(de)機械強(qiang)度增強(qiang)，電(dian)阻率降低，并提高(gao)(gao)其熱穩定(ding)性和(he)化學穩定(ding)性。焙燒是石(shi)墨(mo)電(dian)極生(sheng)產(chan)中的(de)(de)關(guan)鍵步驟，其生(sheng)產(chan)周(zhou)期長，能耗高(gao)(gao)，對成(cheng)品質量和(he)生(sheng)產(chan)成(cheng)本有(you)著直接影(ying)響。

二次焙燒：是(shi)對(dui)焙(bei)(bei)燒產物(wu)進(jin)行(xing)再(zai)次處理的(de)過程(cheng)，包括浸漬和再(zai)次焙(bei)(bei)燒，旨在使(shi)浸漬在焙(bei)(bei)燒產物(wu)孔隙中的(de)瀝青進(jin)一步(bu)碳化。這一步(bu)驟對(dui)于生產體積密度大的(de)石墨(mo)產品(pin)尤(you)為關鍵(jian)。

浸漬工藝：是(shi)將碳材(cai)料置于特定條件(jian)下，使液態浸(jin)漬劑瀝青滲入(ru)制(zhi)品的電極孔隙(xi)中，以降低氣孔率(lv)，增(zeng)加體積(ji)密度和機械強(qiang)度，提高產品的導電性和導熱(re)性。

石墨化過程：是將碳(tan)制品在高溫(wen)電爐中加(jia)熱至2300℃以上，使非晶態無序碳(tan)轉(zhuan)化(hua)為三維有序石(shi)墨晶體結構(gou)的高溫(wen)熱處理過(guo)程。

原料特性：石油焦(jiao)和(he)(he)煤焦(jiao)油瀝青是(shi)石墨(mo)(mo)生(sheng)產(chan)中的(de)重要原料。石油焦(jiao)是(shi)一種易于(yu)石墨(mo)(mo)化的(de)碳，廣泛應用于(yu)化工、冶金等行業。煤焦(jiao)油瀝青則是(shi)煤焦(jiao)油深(shen)加工的(de)主要產(chan)品之一，用作炭素(su)制品的(de)粘結(jie)劑和(he)(he)浸漬劑。

煅燒過程：對炭素原料進行高(gao)溫熱處理，以排除所(suo)含的水分(fen)和揮發(fa)性成分(fen)，改(gai)善原料的理化性能。這一過程為后續(xu)工藝(yi)奠定(ding)了基礎(chu)。

原料處理：在配料前，需要對原料進行粉碎和研磨，以(yi)達(da)到(dao)所需的粒度和細度，確保生產(chan)過(guo)程(cheng)的順利進行。

篩分過程簡述

篩(shai)分，是通過一系列設計均勻的(de)(de)篩(shai)子，將(jiang)寬范圍尺(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)粉碎材料細化(hua)為若(ruo)干窄尺(chi)寸(cun)(cun)顆(ke)粒的(de)(de)過程。在電極生產中，常需要(yao)4-5種不(bu)同顆(ke)粒尺(chi)寸(cun)(cun)和1-2種粉末尺(chi)寸(cun)(cun)來滿足工(gong)藝要(yao)求。

石油焦的熱處理分類

石油(you)焦(jiao)(jiao)(jiao)根據熱處理溫度，可(ke)分(fen)為生焦(jiao)(jiao)(jiao)和(he)煅(duan)(duan)焦(jiao)(jiao)(jiao)兩種(zhong)。生焦(jiao)(jiao)(jiao)是延遲焦(jiao)(jiao)(jiao)化工藝(yi)所得(de)，含有較(jiao)多(duo)揮(hui)發(fa)物(wu)，機(ji)械(xie)強(qiang)度較(jiao)低；而煅(duan)(duan)焦(jiao)(jiao)(jiao)則(ze)是通過(guo)進(jin)一步(bu)煅(duan)(duan)燒(shao)生焦(jiao)(jiao)(jiao)得(de)到(dao)的，具有更高的穩定性。在我國，多(duo)數煉油(you)廠以(yi)生焦(jiao)(jiao)(jiao)為主，而煅(duan)(duan)燒(shao)過(guo)程多(duo)在炭素(su)廠完成。

石油焦的含硫量分類

根據含(han)硫(liu)量，石油焦(jiao)可分為高硫(liu)焦(jiao)（含(han)硫(liu)1.5%以(yi)上）、中硫(liu)焦(jiao)（含(han)硫(liu)0.5%-1.5%）和低硫(liu)焦(jiao)（含(han)硫(liu)0.5%以(yi)下）。低硫(liu)焦(jiao)因其優良性(xing)質，常用(yong)于生產人造石墨(mo)產品。

針狀焦的特性

針(zhen)狀(zhuang)焦(jiao)是一種(zhong)具有顯(xian)著(zhu)纖維狀(zhuang)結構的(de)(de)優(you)質焦(jiao)炭，其熱(re)膨脹系(xi)數(shu)極低，易于石(shi)墨化(hua)。破碎(sui)時(shi)，它(ta)能分裂(lie)成細長的(de)(de)條狀(zhuang)顆(ke)粒，這種(zhong)特性(xing)(xing)使其在(zai)(zai)偏光顯(xian)微鏡下展現(xian)出各向異性(xing)(xing)的(de)(de)纖維狀(zhuang)結構。針(zhen)狀(zhuang)焦(jiao)在(zai)(zai)平行(xing)于顆(ke)粒長軸方向展現(xian)出優(you)異的(de)(de)導電性(xing)(xing)、導熱(re)性(xing)(xing)和低的(de)(de)熱(re)膨脹系(xi)數(shu)，是制造石(shi)墨的(de)(de)理想原料(liao)，具有低電阻率、良好抗熱(re)震性(xing)(xing)等特點。

針狀焦分為(wei)油基針狀焦和(he)煤基針狀焦，前者以石油殘(can)渣為(wei)原料(liao)，后(hou)者以精制煤焦油瀝青為(wei)原料(liao)。

配料工序的重要性

配(pei)料(liao)是根據(ju)特定配(pei)方，對各種大小骨料(liao)、粉料(liao)和(he)(he)粘合(he)劑(ji)進行精確計算、稱重(zhong)和(he)(he)混合(he)的(de)(de)生產(chan)過程。配(pei)方的(de)(de)科學性和(he)(he)配(pei)料(liao)操作的(de)(de)穩定性對產(chan)品質量和(he)(he)性能(neng)有著至關(guan)重(zhong)要的(de)(de)影響。

配方的確定因素

確定一個合適的配方需要(yao)考(kao)慮以下五個方面：

1. 選擇合適的原料類型；
2. 確定不同種類原料的比例；
3. 確定固體原料的粒度組成；
4. 確定粘結劑的用量；
5. 確定添加劑的種類和用量。

捏合工序

捏(nie)合(he)(he)是(shi)將(jiang)定量的碳(tan)粒(li)、粉末與定量的粘(zhan)(zhan)結劑(ji)在特(te)定溫度下混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)均(jun)(jun)勻，形成(cheng)塑料糊(hu)狀物的過(guo)程(cheng)。捏(nie)合(he)(he)過(guo)程(cheng)包括干(gan)(gan)混(hun)(hun)(hun)(hun)（20-35分鐘）和濕混(hun)(hun)(hun)(hun)（40-55分鐘）兩(liang)個階(jie)段。干(gan)(gan)混(hun)(hun)(hun)(hun)時，各種原(yuan)料混(hun)(hun)(hun)(hun)合(he)(he)均(jun)(jun)勻，固(gu)體碳(tan)質材料填充緊(jin)密；濕混(hun)(hun)(hun)(hun)時，煤焦油瀝(li)青均(jun)(jun)勻涂(tu)浸在顆粒(li)表面，形成(cheng)粘(zhan)(zhan)結層，進一步提(ti)高糊(hu)的密度和粘(zhan)(zhan)結性(xing)。

成型工序

成(cheng)型(xing)是(shi)在成(cheng)型(xing)設備施加的(de)(de)外(wai)力(li)作用下(xia)，使捏合后(hou)的(de)(de)碳糊發生塑(su)性(xing)變形(xing)，形(xing)成(cheng)具有特(te)定形(xing)狀、尺(chi)寸、密度和強度的(de)(de)生坯的(de)(de)過程。成(cheng)型(xing)過程中(zhong)需(xu)要注(zhu)意模塑(su)類型(xing)、設備選擇(ze)和產品質(zhi)量控(kong)制等因素。

擠壓操作與參數

擠壓(ya)操作包括冷卻、加載(zai)、預(yu)壓(ya)和(he)(he)擠壓(ya)等步驟，需要(yao)控(kong)制(zhi)的(de)技術參數有(you)壓(ya)縮比、壓(ya)室和(he)(he)噴嘴溫(wen)度、冷卻溫(wen)度、預(yu)壓(ya)時間(jian)、擠壓(ya)壓(ya)力和(he)(he)速度以及冷卻水溫(wen)度等。

生坯檢驗

生坯檢驗是(shi)對成型后的生坯進行體積(ji)密度、外觀(guan)檢查和分析等步驟，以確保產品質量符合要求。

二、石墨化的目的與效果

石墨(mo)化過程旨在優化碳(tan)材料的多種性(xing)能(neng)：

• 導電與導熱性能的大幅提升：經過石墨化處理，碳材料的電阻率可降低4-5倍，而導熱性能則能提升約10倍。
• 增強的抗熱震性和化學穩定性：石墨化使得碳材料的線膨脹系數降低50-80%，顯著提高了其在高溫和惡劣環境下的穩定性。
• 優越的潤滑與耐磨特性：石墨化后的碳材料展現出優異的潤滑和耐磨性能。
• 提高純度：通過石墨化過程，可以排出雜質，使碳素材料的純度得到顯著提升，產品灰分從0.5-0.8%降低到0.3%左右。

三、石墨化過程的實現方法

石墨化是一個需要在(zai)極高溫(wen)度（2300-3000℃）下(xia)進行的過程，因此在(zai)工業實踐中主要通過電加(jia)熱來完成。在(zai)這個過程中，電流(liu)直接通過已經加(jia)熱的焙燒品(pin)，這些焙燒品(pin)既(ji)是電流(liu)通過時產生(sheng)高溫(wen)的導(dao)體，同時也(ye)是被加(jia)熱的對象。

目前(qian)，工業界廣泛應用的(de)石墨化(hua)爐(lu)(lu)主要有(you)Acheson石墨化(hua)爐(lu)(lu)和LWG爐(lu)(lu)。Acheson爐(lu)(lu)的(de)特點是產(chan)量大(da)、溫差(cha)范圍寬(kuan)但功(gong)耗(hao)較高，而LWG爐(lu)(lu)則(ze)以其較短的(de)加熱時間和較低的(de)功(gong)耗(hao)，以及(ji)更(geng)為均勻(yun)的(de)電阻(zu)率受到青睞，盡管其安(an)裝連(lian)接器(qi)相對較為困難。

為確保石墨化過(guo)程(cheng)的順利進行，通(tong)常會通(tong)過(guo)測量溫(wen)度(du)來確定與溫(wen)度(du)升高相對(dui)應的電(dian)功(gong)率曲(qu)線。Acheson爐(lu)(lu)的通(tong)電(dian)時(shi)間(jian)通(tong)常在50-80小(xiao)(xiao)時(shi)之間(jian)，而LWG爐(lu)(lu)的通(tong)電(dian)時(shi)間(jian)則為9-15小(xiao)(xiao)時(shi)。

需要注(zhu)意的(de)是(shi)，石(shi)墨化的(de)電耗(hao)相對較高，通(tong)常在3200-4800KWh之間，這也使得工藝成本(ben)占(zhan)據(ju)了整個生產成本(ben)的(de)20-35%。

最后，為確保(bao)石(shi)墨(mo)制(zhi)品的質量，會進(jin)行外(wai)觀敲擊和(he)電(dian)阻(zu)率(lv)測試等檢驗(yan)步驟(zou)。而在完成石(shi)墨(mo)化(hua)后，還需要對碳石(shi)墨(mo)材(cai)料進(jin)行機(ji)加工(gong)，以滿(man)足(zu)特定(ding)的尺寸(cun)、形狀和(he)精(jing)度要求，從而生產出符合(he)使用標準的石(shi)墨(mo)制(zhi)品。

綜上所述，石墨的(de)(de)生產是一個復雜(za)而精細(xi)的(de)(de)過程，涉及多個工藝步(bu)驟和原料處理(li)。這些步(bu)驟和原料的(de)(de)選擇對于(yu)最終(zhong)產品的(de)(de)質量和性(xing)能有著至關重要(yao)的(de)(de)影響。