一种碳素材料及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种碳素材料及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 石油蒸馏后的残渣、渣油或石油浙青经过高温焦化后的产物称为锻前石油焦，经 过煅烧处理后成为煅后石油焦。煅后石油焦可以生产石墨化电极、铝电解用预焙阳极、自焙 阳极糊、阴极槽冷揭炭素料、阴极糊、纯石墨化坩埚、石墨电枢等碳素制品。
[0003] 目前生产的煅后石油焦体积密度一般0. 9 - 1. 1g/cm3 ;真密度2. 0 - 2. 10g/ cm3 ;显气孔率40% - 60% ;吸水率30 - 50% ;由于体积密度低，耐压强度、导电性差，生产碳 素制品过程中需要消耗大量浙青粘结剂，而浙青的结焦值只有50%，最终影响碳素制品质 量。石油焦的性能指标是由其生产加工方法决定的，现有的方法是把锻前石油焦直接经过 罐式煅烧炉煅烧处理，成为煅后石油焦，然后再破碎到需要的粒度。该方法虽然简单，但产 品指标波动严重，达不到要求，致使碳素制品质量降低。为提高碳素制品质量，需要一种体 积密度、真密度大；导电性好的石油焦产品，及其生产该产品的方法。经查阅相关资料和生 产企业调查，还未发现指标先进的石油焦产品及其生产方法。中国专利申请"石油焦粉末成 块工艺及其专用压块机"申请号99116510. 1，公开了一种冶炼行业作为还原剂的石油焦粉 末成块方法及设备，虽提及了用成块方式处理石油焦粉末，但没有涉及石油焦体积密度问 题，实际上作为还原剂也没有必要要求石油焦的体积密度。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有的缺点，本发明的主要目的在于提供一种实用的碳素材料及其生 产方法，通过对锻前石油焦进行压密、煅烧、油浸生产出体积密度、真密度、耐压强度、导电 性普遍提高。
[0005] 为达成以上所述的目的，本发明的一种碳素材料及其生产方法采取如下技术方 案： 一种碳素材料及其生产方法，其特征在于，具有如下技术指标： 浙青浸渍前：体积密度1. 45 - 1. 80g/cm3 ;真密度2. 05 - 2. 15g/cm3 ;吸水率10 - 25% ; 显气孔率15 - 30% ;粉末比电阻320 - 4600Ω·πιπι2/πι; 浙青浸渍后：体积密度1. 6 - 1. 90g/cm3 ;吸水率1 一 5% ;显气孔率1. 5 - 10%。
[0006] 该方法包括以下步骤： a、 取锻前石油焦为原料，用筛分设备进行筛分分级，筛下料控制临界粒度尺寸为2 - 30mm，筛上料经破碎机再筛分； b、 筛下料进入压力机或压球机，使用压球机时，调整压辊液压推力50 - 120吨，压成 28X25X15mm到 100X75X40mm块状； c、 经过压球后的石油焦用固定蓖条筛筛分，蓖条之间净空宽度12 - 13_，筛下料重新 返回到压球机储料槽中，经过预压螵旋，继续压块； d、 筛上料送入罐式煅烧炉或回转窑，在1280 - 130(TC温度条件下进行煅烧； e、 煅烧后的石油焦分成二部分，一部分保持石油190 - 210°C条件下，装入铁笼中，直 接进入油浸装置进行真空、加压浙青浸渍，油浸后的石油焦送入230 - 250°C温度的加热 槽中，控干石油焦表面多余浙青后取出，成为块状浸渍压密煅后石油焦，另一部分则降到室 温，直接生产石油焦粉料。
[0007] 采用如上技术方案的本发明，具有如下有益效果： 1、 压密煅后石油焦产品质量均衡、稳定，先后生产的产品技术指标一致； 2、 压密煅后石油焦体积密度增加20 - 40% ;真密度增加0. 5 - 1. 5% ;粉末比电阻降低 5 - 20% ; 3、 减少了石油焦混捏过程中浙青加入量，提高了混捏效率，同时减少了浙青烟气排放 量对环境的影响； 4、 压密煅后石油焦具有石墨化各向异性特性。
【具体实施方式】
[0008] 实施例一： 对锻前石油焦原料，直接通过筛分设备进行筛分分级，筛分设备选单层筛网，机械筛分 方式，可以是回转筛、自定中心振动筛、电磁电机振动筛、直线筛等。按罐式煅烧炉生产能力 2t/h设计，考虑筛上、筛下通过量，处理能力取10t/h。
[0009] 筛上料直接进入罐式锻烧炉煅烧，用于生产普通石油焦产品，保证普通石油焦稳 定的质量和生产能力。筛下料进入压球机进行压球，压球机压辊推力液压调整范围50 - 120吨，主机转速可调，主电机功率>36Kw，带螺旋预压装置，属标准设备。
[0010] 根据压球机压球大小，来调整筛分设备筛下料最大颗粒尺寸，压球机压球形尺寸 范围：最大100X75X40mm，最小28X25X150mm，相应要求筛下料控制最大临界粒度尺寸 2 - 30_。根据石油焦要达到的体积密度、压球机生产能力、压球机压辊最大推力等条件在 上述范围内选择筛下料粒度。
[0011] 经过压球后的石油焦用固定蓖条筛筛分，蓖条筛采用普通钢焊制，要求长度1.5 一 2. 0_，宽度0. 6 - 1. 0_，菌条之间净空宽度12 - 13_。筛下料重新返回到压球机储料 槽中，经过预压螺旋，继续压球。筛上料为合格品，直接送到锻烧设备中煅烧。锻烧设备采 用罐式锻烧炉或回转窑，在1280 - 1300°C温度条件下进行煅烧，煅烧后的石油焦分成二部 分，一部分保持石油焦在200°C温度下，装入铁笼中，进入5m3油浸装置进行真空、加压浙青 浸渍。浙青真空油浸装置由真空、导热油加热、浙青加压等系统组成。按罐式煅烧炉生产能 力2t/h计算，取5m3立式油浸罐。导热油加热系统利用煅烧炉的热源，保持导热油温度200 一 220°C之间，要求真空度>0· 09Mpa,浙青加压压力0· 4 - 0· 8Mpa。油浸周期30 - 40min， 处理能力2 - 5t/h。油浸后的石油焦送入240°C温度的加热槽中，加热槽可以单独设立，也 可利用油浸装置中的油浸槽代替。在加热槽中控干石油焦表面多余浙青后取出，成为浸渍 压密煅后石油焦。另一部分将锻烧后的石油焦降到室温，直接生产〈〇. 〇8mm石油焦粉料。
[0012] 实施例二： 该方案采用连续生产方式。煅前石油焦原料用破碎机进行破碎，按罐式煅烧炉生产能 力2t/h设计，根据煅前石油焦粒度状况和压球机所需石油焦粒度进行考虑，破碎机生产 能力5 - 10t/h。按进出料破碎比1 :5 - 10进行选择，可以是锤式破碎机、反击式破碎机、 齿辊式破碎机、细齿颚式破碎机或焦炭专用破碎设备。破碎后的石油焦通过筛分设备进行 筛分，筛上料回到破碎机从新破碎，筛下料进入压球机进行压球，形成破碎、筛分闭路循环 系统。根据压球机压球大小来调整破碎机出料口和筛分设备筛网尺寸，压球机压球形尺寸 范围：最大100X75X40mm，最小28X25X15mm，相应控制破碎机和筛下料颗粒尺寸2 - 30_。生产压密石油焦的余下工艺过程与设备同实施例一。
[0013] 实施例三： 锻前石油焦的破碎与筛分闭路循环系统与方案二相同，但要求筛下料最大粒度控制在 0. 5 - 3. 0mm之间。筛下料进入储料槽保温，然后与液体浙青结合剂、锻前石油焦粉料一起 投入到高速混合机中混合。高速混合机有效容积1.0m3,具有导热油保温夹套。混合温度 在140 - 160°C，混合机转速可以调整和控制。采用飞机翅膀结构的搅拌器，使石油焦在混 合过程中悬浮在空气中，进行髙速混合。电机功率30Kw，设备处理能力2t/h，目前已定型为 标准设备。
[0014] 高速混合机釆用保温夹套结构。由于高速混合机是间歇工作的，进出料必须釆用 储料槽进行过度，储料槽为恒温保温装置，要求槽内温度150 - 180°C，进入带保温夹套的 高速混合机共三种原料，石油焦筛下料、锻前石油焦粉和液体浙青结合剂。煅前石油焦粉 是釆用煅前石油焦进行粉磨，细度要求80μm时筛上料量〈5%，其中〈40μm含量>50%。浙 青结合剂的技术指标和温度与粘度关系见表4所示： 表4浙青结合剂指标：
浙青结合剂温度与枯度的关系(单位map*s) 三种原料的Sd合比例是：目然破砰粒度0.
5 - 3.謹的煅前石油焦74 - 79% ;〈80μm煅前石油焦粉20% ;浙青结合剂1 一 6%，一次混合量800 - 600kg，混合周期为20 - 30min。 混合好的物料送到150°C保温储料槽中，该料槽既是高速混合机出料槽，也是压密设备的供 料槽。把保温储料槽中物料取出送入真空压力机压密，也可直接采用压球机压密。真空压 力机釆用压制耐火材料镁碳砖的750 - 1600t油压式压力机，属标准压砖设备。可以釆用 人工或自动给料和出料，生产能力1 一 5t/h。后续工艺过程与设备与实施例一、二相同。
[0015] 天然石墨或人造石墨、石墨化谢祸、预倍阳极、碳砖制品等商体积密度颗粒原材 料，也可以参照压密煅后石油焦生产方法生产。
【主权项】
1. 一种碳素材料及其生产方法，其特征在于，具有如下技术指标： 浙青浸渍前：体积密度1. 45 - 1. 80g/cm3 ;真密度2. 05 - 2. 15g/cm3 ;吸水率10 - 25% ; 显气孔率15 - 30% ;粉末比电阻320 - 4600Ω·πιπι2/πι; 浙青浸渍后：体积密度1. 6 - 1. 90g/cm3 ;吸水率1 一 5% ;显气孔率1. 5 - 10%。2. 权利要求1所述的一种碳素材料及其生产方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： a、 取锻前石油焦为原料，用筛分设备进行筛分分级，筛下料控制临界粒度尺寸为2 - 30mm，筛上料经破碎机再筛分； b、 筛下料进入压力机或压球机，使用压球机时，调整压辊液压推力50 - 120吨，压成 28X25X15mm到 100X75X40mm块状； c、 经过压球后的石油焦用固定蓖条筛筛分，蓖条之间净空宽度12 - 13_，筛下料重新 返回到压球机储料槽中，经过预压螵旋，继续压块； d、 筛上料送入罐式煅烧炉或回转窑，在1280 - 130(TC温度条件下进行煅烧； e、 煅烧后的石油焦分成二部分，一部分保持石油190 - 210°C条件下，装入铁笼中，直 接进入油浸装置进行真空、加压浙青浸渍，油浸后的石油焦送入230 - 250°C温度的加热 槽中，控干石油焦表面多余浙青后取出，成为块状浸渍压密煅后石油焦，另一部分则降到室 温，直接生产石油焦粉料。
【专利摘要】本发明公开一种碳素材料及其生产方法,其特征在于,具有如下技术指标：沥青浸渍前：体积密度1.45~1.80g/cm3；真密度2.05~2.15g/cm3；吸水率10~25%；显气孔率15~30%；粉末比电阻320~4600Ω?mm2/m；沥青浸渍后：体积密度1.6~1.90g/cm3；吸水率1~5%；显气孔率1.5~10%。本发明通过对锻前石油焦进行压密、煅烧、油浸生产出体积密度、真密度、耐压强度、导电性普遍提高。
【IPC分类】C01B31/02
【公开号】CN105314615
【申请号】CN201410361891
【发明人】陈彬, 曲维龙
【申请人】陕西胜慧源信息科技有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月28日