針狀焦與石墨電極
作者：admin 發(fā)布日期：2019/4/13 關(guān)注次數(shù)：
二維碼分享
炭素材料的生產(chǎn)過程是一個(gè)嚴(yán)密受控的系統(tǒng)工程，生產(chǎn)石墨電極、特種炭材料、鋁用炭素、新型高端炭材料等都離不開原料、裝備、技術(shù)、管理4個(gè)生產(chǎn)要素和相關(guān)專有技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用。
原料是決定炭素材料基本特性的關(guān)鍵要素，原料的性能決定了制造出的炭素材料使用性能。就UHP、HP石墨電極的生產(chǎn)而言，優(yōu)質(zhì)的針狀焦是首選，還要有優(yōu)質(zhì)黏結(jié)劑瀝青、浸漬劑瀝青。但只有優(yōu)質(zhì)的原料，缺少了裝備、技術(shù)、管理要素和相關(guān)的專有技術(shù)，同樣也是生產(chǎn)不出優(yōu)質(zhì)的UHP、HP石墨電極的。
本文著重就優(yōu)質(zhì)針狀焦的一些特性闡述個(gè)人的一些觀點(diǎn)，供針狀焦生產(chǎn)企業(yè)、電極生產(chǎn)企業(yè)、科研院所的同行們共同探討商榷。
我國的針狀焦工業(yè)化生產(chǎn)雖晚于國外企業(yè)，但近年來發(fā)展很快，目前已初具規(guī)模，就生產(chǎn)總量而言基本上可滿足國內(nèi)炭素企業(yè)生產(chǎn)UHP、HP石墨電極對針狀焦量的需求。但在針狀焦質(zhì)量上與國外企業(yè)相比仍有一定的差距，批次性能的波動(dòng)影響生產(chǎn)大規(guī)格UHP、HP石墨電極對優(yōu)質(zhì)針狀焦的需求，特別是目前還沒有能滿足石墨電極接頭生產(chǎn)所用的優(yōu)質(zhì)接頭針狀焦。
國外炭素企業(yè)生產(chǎn)大規(guī)格UHP、HP石墨電極往往首選優(yōu)質(zhì)石油針狀焦為主要原料焦，日本炭素企業(yè)也用一些煤系針狀焦作原料，但只用于Φ600 mm以下規(guī)格的石墨電極生產(chǎn)。我國的針狀焦目前是以煤系針狀焦為主，各炭素企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大規(guī)格UHP石墨電極往往還依賴于進(jìn)口石油系針狀焦，特別是優(yōu)質(zhì)接頭的生產(chǎn)都以進(jìn)口日本水島油系針狀焦和英國HSP油系針狀焦為原料焦。
目前各企業(yè)生產(chǎn)的針狀焦通常都以常規(guī)性能指標(biāo)，如灰分、真密度、硫含量、氮含量、顆粒度分布、熱膨脹系數(shù)等與國外針狀焦的商務(wù)性能指標(biāo)進(jìn)行比較。但在針狀焦分品級上與國外相比還缺少不同級別性能的針狀焦分級。因此生產(chǎn)的針狀焦通俗講還多為“統(tǒng)貨”，體現(xiàn)不出分品級的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)針狀焦。
在針狀焦性能比較上，炭素企業(yè)除常規(guī)性能比較外，還應(yīng)注重針狀焦的熱膨脹系數(shù)（CTE）的分級、顆粒強(qiáng)度、各向異性度大小、非抑制狀態(tài)和抑制狀態(tài)時(shí)的膨脹數(shù)據(jù)、膨脹與收縮時(shí)所處的溫度區(qū)間等針狀焦的特性表征。因?yàn)獒槧罱沟倪@些熱性能對石墨電極生產(chǎn)過程中的石墨化工藝的掌控非常重要，當(dāng)然不排除黏結(jié)劑、浸漬劑瀝青焙燒后形成的瀝青焦的熱性能的影響。
1、針狀焦的各向異性度比較
（A）樣品：國內(nèi)某炭素廠Φ500 mm UHP電極本體；
從表1、表2比較可看出，新日化煤系針狀焦LPC-U級的熱性能各向異性度較大，其中CTE各向異性度可達(dá)3.61~4.55，電阻率的各向異性度也較大，達(dá)到了2.06~2.25，而國產(chǎn)石油針狀焦除抗折強(qiáng)度優(yōu)于新日化LPC-U級煤系針狀焦外，在各向異性度評價(jià)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新日化LPC-U級煤系針狀焦。
超高功率石墨電極成品的各向異性度性能分析是反推評價(jià)原料針狀焦優(yōu)劣與否的一項(xiàng)很重要分析手段，各向異性度的大小當(dāng)然也對電極生產(chǎn)工藝過程有一定的影響，各向異性度大的電極其抗熱震性能遠(yuǎn)比各向異性度小的普通功率電極優(yōu)良。
目前國內(nèi)煤系針狀焦的生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石油針狀焦的生產(chǎn)量，由于當(dāng)前各炭素企業(yè)面臨原料成本價(jià)格因素居高不下的困境，在UHP電極生產(chǎn)中很難采用100%國產(chǎn)針狀焦生產(chǎn)，而摻入一定比例的煅后石油焦、石墨碎生產(chǎn)電極，故也較難評價(jià)國產(chǎn)針狀焦的各向異性度性能。
2、針狀焦的線性與體積變化性能
針狀焦的線性與體積變化性能著重體現(xiàn)在電極生產(chǎn)的石墨化工序中，隨著溫度的變化，在石墨化工序升溫過程中針狀焦要發(fā)生線性與體積膨脹與收縮的變化，這直接影響到電極焙燒坯品在石墨化生產(chǎn)中線性與體積的變化，這點(diǎn)對采用不同性能原料焦、不同等級針狀焦所發(fā)生的變化是不一樣的。而且不同等級針狀焦、煅后石油焦其線性、體積發(fā)生變化時(shí)的溫度區(qū)間也不一樣。只有掌握了原料焦的這一特性才能更好地控制并優(yōu)化石墨化工序的生產(chǎn)。這在串接石墨化生產(chǎn)過程中反映尤為明顯。
針狀焦的熱性能越好、各向異性度越大其線收縮的溫度區(qū)間越窄。有的優(yōu)質(zhì)油系針狀焦只有100～150℃的線收縮溫度區(qū)間。在了解各種原料焦的這種受熱線膨脹收縮再膨脹的特性變化后，對炭素企業(yè)指導(dǎo)石墨化工藝生產(chǎn)是非常有益的，可避免因采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)送電模式造成一些不必要的質(zhì)量廢品。
3、結(jié)語
掌握好原料的各種特性，選用合理的裝備匹配，良好的工藝技術(shù)結(jié)合，加上企業(yè)在管理上更加趨于科學(xué)合理，這一系列全過程系統(tǒng)地嚴(yán)密受控穩(wěn)定，才能說具備了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超高功率、高功率石墨電極的基礎(chǔ)。
原料是決定炭素材料基本特性的關(guān)鍵要素，原料的性能決定了制造出的炭素材料使用性能。就UHP、HP石墨電極的生產(chǎn)而言，優(yōu)質(zhì)的針狀焦是首選，還要有優(yōu)質(zhì)黏結(jié)劑瀝青、浸漬劑瀝青。但只有優(yōu)質(zhì)的原料，缺少了裝備、技術(shù)、管理要素和相關(guān)的專有技術(shù)，同樣也是生產(chǎn)不出優(yōu)質(zhì)的UHP、HP石墨電極的。
本文著重就優(yōu)質(zhì)針狀焦的一些特性闡述個(gè)人的一些觀點(diǎn)，供針狀焦生產(chǎn)企業(yè)、電極生產(chǎn)企業(yè)、科研院所的同行們共同探討商榷。
我國的針狀焦工業(yè)化生產(chǎn)雖晚于國外企業(yè)，但近年來發(fā)展很快，目前已初具規(guī)模，就生產(chǎn)總量而言基本上可滿足國內(nèi)炭素企業(yè)生產(chǎn)UHP、HP石墨電極對針狀焦量的需求。但在針狀焦質(zhì)量上與國外企業(yè)相比仍有一定的差距，批次性能的波動(dòng)影響生產(chǎn)大規(guī)格UHP、HP石墨電極對優(yōu)質(zhì)針狀焦的需求，特別是目前還沒有能滿足石墨電極接頭生產(chǎn)所用的優(yōu)質(zhì)接頭針狀焦。
國外炭素企業(yè)生產(chǎn)大規(guī)格UHP、HP石墨電極往往首選優(yōu)質(zhì)石油針狀焦為主要原料焦，日本炭素企業(yè)也用一些煤系針狀焦作原料，但只用于Φ600 mm以下規(guī)格的石墨電極生產(chǎn)。我國的針狀焦目前是以煤系針狀焦為主，各炭素企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大規(guī)格UHP石墨電極往往還依賴于進(jìn)口石油系針狀焦，特別是優(yōu)質(zhì)接頭的生產(chǎn)都以進(jìn)口日本水島油系針狀焦和英國HSP油系針狀焦為原料焦。
目前各企業(yè)生產(chǎn)的針狀焦通常都以常規(guī)性能指標(biāo)，如灰分、真密度、硫含量、氮含量、顆粒度分布、熱膨脹系數(shù)等與國外針狀焦的商務(wù)性能指標(biāo)進(jìn)行比較。但在針狀焦分品級上與國外相比還缺少不同級別性能的針狀焦分級。因此生產(chǎn)的針狀焦通俗講還多為“統(tǒng)貨”，體現(xiàn)不出分品級的優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)針狀焦。
在針狀焦性能比較上，炭素企業(yè)除常規(guī)性能比較外，還應(yīng)注重針狀焦的熱膨脹系數(shù)（CTE）的分級、顆粒強(qiáng)度、各向異性度大小、非抑制狀態(tài)和抑制狀態(tài)時(shí)的膨脹數(shù)據(jù)、膨脹與收縮時(shí)所處的溫度區(qū)間等針狀焦的特性表征。因?yàn)獒槧罱沟倪@些熱性能對石墨電極生產(chǎn)過程中的石墨化工藝的掌控非常重要，當(dāng)然不排除黏結(jié)劑、浸漬劑瀝青焙燒后形成的瀝青焦的熱性能的影響。
1、針狀焦的各向異性度比較
（A）樣品：國內(nèi)某炭素廠Φ500 mm UHP電極本體；
原料針狀焦：日本新日化LPC-U級，配比：100%LPC-U級；分析：SGL Griesheim工廠；性能指標(biāo)見表1。
（B）樣品：國內(nèi)某炭素廠Φ450 mmHP電極本體；原料針狀焦：國內(nèi)某廠石油針狀焦，配比：100%；分析：山東八三炭素廠；性能指標(biāo)見表2。
從表1、表2比較可看出，新日化煤系針狀焦LPC-U級的熱性能各向異性度較大，其中CTE各向異性度可達(dá)3.61~4.55，電阻率的各向異性度也較大，達(dá)到了2.06~2.25，而國產(chǎn)石油針狀焦除抗折強(qiáng)度優(yōu)于新日化LPC-U級煤系針狀焦外，在各向異性度評價(jià)上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新日化LPC-U級煤系針狀焦。
超高功率石墨電極成品的各向異性度性能分析是反推評價(jià)原料針狀焦優(yōu)劣與否的一項(xiàng)很重要分析手段，各向異性度的大小當(dāng)然也對電極生產(chǎn)工藝過程有一定的影響，各向異性度大的電極其抗熱震性能遠(yuǎn)比各向異性度小的普通功率電極優(yōu)良。
目前國內(nèi)煤系針狀焦的生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于石油針狀焦的生產(chǎn)量，由于當(dāng)前各炭素企業(yè)面臨原料成本價(jià)格因素居高不下的困境，在UHP電極生產(chǎn)中很難采用100%國產(chǎn)針狀焦生產(chǎn)，而摻入一定比例的煅后石油焦、石墨碎生產(chǎn)電極，故也較難評價(jià)國產(chǎn)針狀焦的各向異性度性能。
2、針狀焦的線性與體積變化性能
針狀焦的線性與體積變化性能著重體現(xiàn)在電極生產(chǎn)的石墨化工序中，隨著溫度的變化，在石墨化工序升溫過程中針狀焦要發(fā)生線性與體積膨脹與收縮的變化，這直接影響到電極焙燒坯品在石墨化生產(chǎn)中線性與體積的變化，這點(diǎn)對采用不同性能原料焦、不同等級針狀焦所發(fā)生的變化是不一樣的。而且不同等級針狀焦、煅后石油焦其線性、體積發(fā)生變化時(shí)的溫度區(qū)間也不一樣。只有掌握了原料焦的這一特性才能更好地控制并優(yōu)化石墨化工序的生產(chǎn)。這在串接石墨化生產(chǎn)過程中反映尤為明顯。
針狀焦的熱性能越好、各向異性度越大其線收縮的溫度區(qū)間越窄。有的優(yōu)質(zhì)油系針狀焦只有100～150℃的線收縮溫度區(qū)間。在了解各種原料焦的這種受熱線膨脹收縮再膨脹的特性變化后，對炭素企業(yè)指導(dǎo)石墨化工藝生產(chǎn)是非常有益的，可避免因采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)送電模式造成一些不必要的質(zhì)量廢品。
3、結(jié)語
掌握好原料的各種特性，選用合理的裝備匹配，良好的工藝技術(shù)結(jié)合，加上企業(yè)在管理上更加趨于科學(xué)合理，這一系列全過程系統(tǒng)地嚴(yán)密受控穩(wěn)定，才能說具備了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超高功率、高功率石墨電極的基礎(chǔ)。
烏蘭察布石墨電極網(wǎng)注釋：針狀焦與石墨電極文章來源:炭素技術(shù) 作者：張毅峰 轉(zhuǎn)發(fā)目的：分享行業(yè)知識動(dòng)態(tài)！
- 上一篇:石墨電極4月最新價(jià)格跟蹤
- 下一篇:石墨電極最新價(jià)格（5月9日）
此文關(guān)鍵字：
