一種採用壓球工藝生產的石墨質型炭及其生產方法
2023-09-20 00:07:55 1
專利名稱：一種採用壓球工藝生產的石墨質型炭及其生產方法
技術領域：
本發明屬於化工技術領域，炭材料及其原料的生產方法，特別涉及一種以粉狀焦炭為原料，採用壓球工藝生產型焦炭的方法。
背景技術：
炭材料的原料、冶金焦等普遍存在體積密度、強度低，質量波動大，特別在生產、儲存、運輸、使用過程中，產生大量粉料、粉塵，嚴重汙染環境，同時造成資源浪費，制約經濟發展。以生產煅後石油焦為例，當煅前石油焦中小於3mm粒度含量達到50%以上時，迴轉窯煅燒飛損超過10%，生產出的煅後石油焦體積密度在I. Og/cm3左右，氣孔率大於30%。採用壓球工藝生產型焦炭技術生產煅後石油焦，可減少迴轉窯煅燒飛損50%，煅後石油焦體積密度提高到I. 58/(^3，氣孔率小於20(%。以壓球工藝生產的煅後石油焦為原料，生產出的預 焙陽極，與普通煅後石油焦相比較減少結合劑煤浙青加入量20%。體積密度達I. 62g/cm3。因此，採用壓球工藝生產型焦炭技術，既保護了資源，充分利用了資源，也淨化了環境，又可生產出高質量的型焦炭產品。
發明內容
本發明克服了上述存在的缺陷，目的是提供一種採用壓球工藝生產型焦炭的方法。本發明採用壓球工藝生產型焦炭的方法內容簡述本發明採用壓球工藝生產型焦炭的方法，其特徵在於採用煅前石油焦或煅後石油焦、浙青焦、電煅煤、冶金焦、天然石墨、人造石墨、炭素製品生產返回料、回收料，其中一種或上述一種以上混合物為原料；採用壓球機壓球工藝生產型焦炭的工藝方法，根據原料種類、揮發分大小不同，壓球時原料最大粒度控制在5 O. Imm ;調整原料揮發分含量，控制在7 20%範圍內；控制壓球機壓球時最低線壓比大於O. 8t/mm。型焦炭的特徵是球形或三維尺寸不相等的橢圓球體形狀；體積密度大於I. 3g/cm3 ;耐壓強度大於20Mpa ;球體受壓平行面氣孔率小於受壓垂直面氣孔率；具有石墨化各向異性特性。生產型焦炭的方法具體實施步驟原料選擇一粒度控制一揮發分含量調整一壓球機線壓比和壓球尺寸確定一壓球機壓球一合格球體的分離一煅燒設備和煅燒溫度一煅燒型焦炭。原料選擇採用煅前石油焦或煅後石油焦、浙青焦、電煅煤、冶金焦、天然石墨、人造石墨、炭素製品生產返回料、回收料，其中一種或上述一種以上混合物為原料；壓球時最大粒度的控制根據原料種類、揮發分大小不同，進入壓球機的原料最大粒度控制在5 O. Imm,按原料中顆粒和粉料所佔的不同比例，選擇兩種篩分、破碎工藝(I)、當原料中塊料數量比較多時，先用破碎機破碎，再進行篩分，篩下料進入下一工序，篩上料返回到破碎機中繼續破碎後再篩分；(2)、當原料中粉料數量比較多時，先篩分，篩下料進入下一工序，篩上料返回到破碎機破碎後再篩分；當最大粒度要求小於Imm時，取篩下料進入粉碎、粉磨設備中，粉碎、粉磨後物料，直接進入下一工序；當原料粒度小於壓球原料最大粒度時,直接進入下一工序；調整原料中揮發分含量
原料揮發分含量調整值控制在7 20%範圍內，採用三種調整方法(I)、相對於調整值高、低不同揮發分含量原料採用按比例調整將合格粒度的一種或一種以上高於調整值揮發分含量原料與合格粒度的一種或一種以上低於調整值揮發分含量原料按調整值，在100 350°c熱態或常溫狀態直接進行配比、混合。揮發分含量經檢測達到調整值，直接送到壓球機供料槽壓球；(2)、高於調整值揮發分含量原料採用加熱降低揮發分調整將合格粒度的一種或一種以上高於調整值揮發分含量原料送到100 350°C溫度可調熱攪拌機或熱攪拌與真空負壓共同作用的專用密封設備中，在不斷熱態攪拌下，使原料可揮發成分快速揮發，含量不斷降低，揮發分含量經檢測達到調整值，在熱態或冷態下送到壓球機供料槽壓球；(3)、增加揮發分含量調整取合格粒度的低於調整值揮發分或無揮發分原料，以石油提取物重油到浙青之間產物、煤焦油提取物蒽油到煤浙青之間產物其中一種或上述一種以上混合物為結合劑，採用冷態、熱態二種調整方法A :冷態調整；將合格粒度的一種或一種以上低於調整值揮發分或無揮發分含量原料送到混合機中，加入常溫液體狀態的石油提取物重油到浙青之間產物、煤焦油提取物蒽油到煤浙青之間產物其中一種或上述一種以上混合物，經過不斷攪拌混合均勻，揮發分含量經檢測達到調整值，送入到壓球機供料槽壓球；B :熱態調整；將合格粒度的一種或一種以上低於調整值揮發分含量或無揮發分含量原料送到100 350°C溫度可調的熱混合機中，在不斷熱態攪拌下，加入固體粉狀或液體狀態的石油提取物重油到浙青之間產物、煤焦油提取物蒽油到煤浙青之間產物其中一種或上述一種以上混合物，使原料揮發分含量提高到調整值，揮發分含量經檢測達到調整值，熱態或冷態送到壓球機供料槽壓球；壓球機線壓比和壓球尺寸確定壓球機正常工作線壓比大於O. 8t/mm，壓制球形或三維尺寸不相等的橢圓形球體，最長方向球體尺寸小於IOOmm ；壓球機壓球將調整好揮發分含量的冷態或熱態原料送入到壓球機供料槽中，經過預壓、壓球實現成球；合格球體的分離原料經壓球機出來後用篩分設備進行分離，按原料種類、用途、使用要求或煅燒設備允許煅燒的壓球粒度選擇篩孔大小，篩上料不需要煅燒時可以直接作為炭材料原料或冶金焦使用，需要煅燒時進入煅燒設備進行煅燒，篩下料返回到壓球機供料槽與準備壓球的原料一起，按比例配入重新壓球；煅燒設備和煅燒溫度選擇罐式煅燒爐或迴轉窯、電煅燒爐、豎窯、隧道窯等其中一種作為煅燒設備，取上一工序壓球篩上料送入煅燒設備中進行煅燒，煅燒溫度控制在600 2000°C之間。煅燒型焦炭從煅燒設備出來，達到室溫的即為煅燒型焦炭。本發明採用壓球工藝生產型焦炭的方法，生產的型焦炭是球形或三維尺寸不相等的橢圓球體形狀，體積密度大於I. 3g/cm3，耐壓強度大於20Mpa，球體受壓平 行面氣孔率小於受壓垂直面氣孔率，具有石墨化各向異性特性。本發明保護了資源、充分利用了資源、淨化了環境，生產出高質量的型焦炭產品。
具體實施例方式本發明採用壓球工藝生產型焦炭的方法是這樣實現的，下面做具體說明。本發明採用壓球工藝生產型焦炭的方法具體實施步驟原料選擇一粒度控制一揮發分含量調整一壓球機線壓比和壓球尺寸確定一壓球機壓球一合格球體的分離一煅燒設備和煅燒溫度一煅燒型焦炭。原料選擇採用煅前石油焦或煅後石油焦、浙青焦、電煅煤、冶金焦、天然石墨、人造石墨、炭素製品生產返回料、回收料，其中一種或上述一種以上混合物為原料；壓球時最大粒度的控制根據原料種類、揮發分大小不同，進入壓球機的原料最大粒度控制在5 O. 1mm。原料最大粒度取小值，提高壓球體積密度、強度，但降低成球率。按照原料中顆粒和粉料所佔的不同比例，選擇兩種篩分、破碎工藝(I)、當原料中塊料數量比較多時，先用破碎機破碎，再進行篩分，篩下料進入下一工序，篩上料返回到破碎機中繼續破碎後再篩分；(2)、當原料中粉料數量比較多時，先篩分，篩下料進入下一工序，篩上料返回到破碎機破碎後再篩分；當最大粒度要求小於Imm時，增加粉碎、粉磨設備。取篩下料進入粉碎、粉磨設備中，粉碎、粉磨後物料，直接進入下一工序。當原料來料粒度小於壓球原料最大粒度時，取消篩分、破碎工序，直接進入下一工序。調整原料中揮發分含量揮發分含量測定將待測定原料裝入密封的坩堝，快速放入1200°C恆溫試驗電爐中，煅燒30min後取出，自然冷卻到室溫。稱取原料煅燒揮發損失的質量與煅燒前原料總質量百分比即為揮發分含量。壓球用原料揮發分含量調整不是一個固定值，而是以煅燒壓制球體時體積收縮最大，同時又不產生氣泡時的最大揮發分含量作為最佳調整值，一般控制在7 20%範圍內。當要求型焦炭體積密度大、強度高、導電性好時，揮發分含量取大值。採用三種調整方法
(I)、相對於調整值高、低不同揮發分含量原料採用按比例調整將合格粒度的一種或一種以上高於調整值揮發分含量原料與合格粒度的一種或一種以上低於調整值揮發分含量原料按調整值，在100 350°c熱態或常溫狀態直接進行配比、混合。揮發分含量經檢測達到調整值，直接送到壓球機供料槽壓球。(2)、高於調整值揮發分含量原料採用加熱降低揮發分含量調整將合格粒度的一種或一種以上高於調整值揮發分含量原料送到100 350°C溫度可調熱攪拌機或熱攪拌與真空負壓共同作用的專用密封設備中，在不斷熱態攪拌下，使原料可揮發成分快速揮發，含量不斷降低，揮發分含量經檢測達到調整值，在熱態或冷態下送到壓球機供料槽壓球。(3)、增加揮發分含量調整取合格粒度的低於調整值揮發分或無揮發分原料，以石油提取物重油到浙青之間產物、煤焦油提取物蒽油到煤浙青之間產物其中一種或上述一種以上混合物為結合劑，採用冷態、熱態二種調整方法 A :冷態調整將合格粒度的一種或一種以上低於調整值揮發分或無揮發分含量原料送到混合機中，加入常溫液體狀態的石油提取物重油到浙青之間產物、煤焦油提取物蒽油到煤浙青之間產物其中一種或上述一種以上混合物，經過不斷攪拌混合均勻，揮發分含量經檢測達到調整值，送入到壓球機供料槽壓球。B :熱態調整將合格粒度的一種或一種以上低於調整值揮發分含量或無揮發分含量原料送到100 350°C溫度可調的熱混合機中，在不斷熱態攪拌下，加入固體粉狀或液體狀態的石油提取物重油到浙青之間產物、煤焦油提取物蒽油到煤浙青之間產物其中一種或上述一種以上混合物，使原料揮發分含量提高到調整值，揮發分含量經檢測達到調整值，熱態或冷態送到壓球機供料槽壓球。壓球機線壓比和壓球尺寸確定要求壓球機正常工作線壓比大於O. 8t/mm，根據型焦炭用途、使用要求並綜合煅燒設備對煅燒原料的粒度要求，壓制球形或三維尺寸不相等的橢圓形球體，一般最長方向球體尺寸小於100mm。壓球機壓球將調整好揮發分含量的冷態或熱態原料送入到壓球機供料槽中，經過預壓、壓球實現成球工藝過程。合格球體的分離原料經壓球機出來後，即有整球，也有碎球以及不同粒度級別的粉料，需要用篩分設備進行分離。按原料種類、用途、使用要求或煅燒設備允許煅燒的壓球粒度選擇篩孔大小，篩上料不需要煅燒時可以直接作為炭材料原料或冶金焦使用，需要煅燒時進入煅燒設備進行煅燒，篩下料返回到壓球機供料槽與準備壓球的原料一起，按比例配入重新壓球。煅燒設備和煅燒溫度選擇罐式煅燒爐、迴轉窯、電煅燒爐、豎窯、隧道窯等其中一種作為煅燒設備。取上一工序壓球篩上料送入煅燒設備中進行煅燒，根據型焦炭用途，最高煅燒溫度控制在600 2000°C之間。煅燒型焦炭從煅燒設備出來，達到室溫的即為煅燒型焦炭。根據選擇原料種類的不同可以直接作為炭素製品、石墨化製品、糊料的原料或冶金焦使用。
實施例I預焙陽極用煅後石油型焦生產方法(I)、原料選擇取揮發分9. 8%的以粉料為主的煅前石油焦為原料；(2)、粒度控制採用篩孔5mm振動篩進行篩分，篩上料送到顎式破碎機破碎，破碎後的原料進入振動篩進行篩分，形成篩上料破碎、篩分閉路循環。篩下料送入到網孔1_的錘式粉碎機進行粉碎。(3)、揮發分調整取粉碎後的原料放入160°C熱混合機使其加熱到120°C以上，向混合機中不斷加入粒度小於2mm軟化點68°C中溫煤浙青粉，熱態混合均勻，取煅燒收縮率最大時，檢測揮發分含量達到15%後，揮發分調整完畢； (4)、壓球機線壓比和壓球尺寸確定設定壓球機線壓比O. 9t/mm,壓制35X25X20三維尺寸不相等的橢圓形球體；(5)、壓球機壓球將調整好揮發分含量的熱態原料送入到壓球機供料槽中，經過預壓、壓球實現成球；(6)、合格球體的分離原料經壓球機出來後用孔隙IOmm固定篦條篩進行分離，篩上料進入煅燒設備進行煅燒，篩下料返回到壓球機供料槽與準備壓球的原料一起，按比例配入重新壓球；(7)、煅燒設備和煅燒溫度篩上料進入迴轉窯按常規煅燒煅前石油焦方法進行煅燒，最高煅燒溫度1350°C ；(8)、煅後石油型焦從迴轉窯出來，達到室溫的即為煅後石油型焦。體積密度I. 54g/cm3 ;耐壓強度41Mpa ;可以作為預焙陽極和石墨化電極等炭素製品的原料使用。實施例2冶金型焦生產方法(I)、原料選擇選取冶金焦生產、運輸、使用過程中產生的粒度小於2_冶金焦粉為原料；(2)、粒度控制因原料粒度小於壓球原料最大粒度，取消破碎、篩分工藝，直接進入下一工序；(3)、揮發分調整取合格粒度的原料放入140°C熱混合機使其加熱到100°C以上，向混合機中不斷加入石油渣與浙青混合物，熱態混合均勻，取煅燒收縮率最大時，檢測揮發分含量達到13%後，揮發分調整完畢；(4)、壓球機線壓比和壓球尺寸確定設定壓球機線壓比O. 85t/mm,壓制45X32X28三維尺寸不相等的橢圓形球體；(5)、壓球機壓球將調整好揮發分含量的熱態原料送入到壓球機供料槽中，經過預壓、壓球實現成球；(6)、合格球體的分離原料經壓球機出來後用孔隙20_固定篦條篩進行分離，篩上料進入煅燒設備進行煅燒，篩下料返回到壓球機供料槽與準備壓球的原料一起，按比例配入重新壓球；(7)、煅燒設備和煅燒溫度篩上料進入罐式煅燒爐，按12小時一個周期進行煅燒，最高煅燒溫度1000°c ；(8)、冶金型焦從罐式煅燒爐出來，達到室溫的即為冶金型焦。體積密度1.35g/cm3 ;耐壓強度28Mpa ;可以代替普通冶金焦用於高爐煉鐵、冶煉、鑄造、加熱爐作為燃料使用。實施例3石墨化型炭生產方法(I)、原料選擇選取石墨化炭素製品生廣返回料、回收料為原料；(2)、粒度控制因原料中大塊料數量比較多，先用殘極破碎機、顎式破碎機破碎，再用篩孔5mm振動篩進行篩分，篩上料返回到破碎機中繼續破碎後再篩分，形成篩上料破碎、篩分閉路循環。篩下料送入到網孔O. 8mm的錘式粉碎機進行粉碎。(3)、揮發分調整取粉碎後的原料放入180°C熱混合機使其加熱到120°C以上，向混合機中不斷加入粒度小於Imm軟化點82°C中溫煤浙青粉，熱態混合均勻，取煅燒收縮率 最大時，檢測揮發分含量達到14%後，揮發分調整完畢；(4)、壓球機線壓比和壓球尺寸確定設定壓球機線壓比O. 95t/mm,壓制32X22X 18三維尺寸不相等的橢圓形球體；(5)、壓球機壓球將調整好揮發分含量的熱態原料送入到壓球機供料槽中，經過預壓、壓球實現成球；(6)、合格球體的分離原料經壓球機出來後用孔隙8mm固定篦條篩進行分離，篩上料進入煅燒設備進行煅燒，篩下料返回到壓球機供料槽與準備壓球的原料一起，按比例配入重新壓球；(7)、煅燒設備和煅燒溫度篩上料進入電煅燒爐進行煅燒，最高煅燒溫度1800 0C ；(8)、石墨化型炭從電煅燒爐出來，達到室溫的即為石墨化型炭。體積密度
I.59g/cm3 ;耐壓強度39Mpa ;可以作為石墨化電極等炭素製品的原料使用。
權利要求
1.一種採用壓球工藝製備石墨質型炭的方法，該壓球工藝包括以下步驟 (1)、原料選擇選取石墨化碳素製品生產返回料、回收料為原料； (2)、粒度控制因原料中大塊料數量比較多，先用殘極破碎機、顎式破碎機破碎，再用篩孔5mm振動篩進行篩分，篩上料返回到破碎機中繼續破碎後再篩分，形成篩上料破碎、篩分閉路循環；篩下料送入到網孔O. 8mm的錘式粉碎機進行粉碎； (3)、揮發分調整取粉碎後的原料放入180°C熱混合機使其加熱到120°C以上，向混合機中不斷加入粒度小於Imm軟化點82°C中溫煤浙青粉，熱態混合均勻，取煅燒收縮率最大時，檢測揮發分含量達到14%後，揮發分調整完畢； (4)、壓球機線壓比和壓球尺寸確定設定壓球機線壓比O.95t/mm,壓制32 X 22 X 18三維尺寸不相等的橢圓形球體； (5)、壓球機壓球將調整好揮發分含量的熱態原料送入到壓球機供料槽中，經過預壓、 壓球實現成球； (6)、合格球體的分離原料經壓球機出來後用孔隙8_固定篦條篩進行分離，篩上料進入煅燒設備進行煅燒，篩下料返回到壓球機供料槽與準備壓球的原料一起，按比例配入重新壓球； (7)、煅燒設備和煅燒溫度確定篩上料進入電煅燒爐進行煅燒，最高煅燒溫度1800 0C ； (8)、石墨質型炭從電煅燒爐出來，達到室溫的即為石墨質型炭。
2.—種石墨質型炭，其特徵在於採用如權利要求I的壓球工藝製備，體積密度為I. 59g/cm3,耐壓強度達到39Mpa。
全文摘要
本發明採用壓球工藝製備石墨質型炭的方法，其特徵是採用石墨化碳素製品回收料為原料；採用壓球機壓球工藝生產，具體步驟包括原料選擇→粒度控制→揮發分含量調整→壓球機線壓比和壓球尺寸確定→壓球機壓球→合格球體的分離→煅燒設備和煅燒溫度確定→石墨質型炭，所製得的石墨質型炭體積密度為1.59g/cm3，耐壓強度達到39Mpa，本發明保護了資源、充分利用了資源、淨化了環境，生產出高質量的冶金型焦產品。
文檔編號C01B31/02GK102963881SQ20121052577
公開日2013年3月13日 申請日期2008年8月27日 優先權日2008年8月27日
發明者李純, 任利華 申請人:任利華