煅燒:什么是煅燒?什么原料需要煅燒?
在孤立空氣條件下高溫(1200≤1500°C)熱處理炭原料的過(guò)程稱為煅燒。煅燒是炭素生產(chǎn)中的道熱處理工藝。煅燒使各種含碳原料的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了一系列的變化。無(wú)煙煤和石油焦都含有一定量的揮發(fā)分,需要煅燒。瀝青質(zhì)焦炭和冶金焦炭的結(jié)焦溫度相對(duì)較高(1000℃以上),相當(dāng)于碳化廠煅燒爐的溫度。它不能再煅燒,只需要干燥水分。但如果在煅燒前將瀝青焦和石油焦混合,則應(yīng)與石油焦一起送至煅燒爐。天然石墨和炭黑不需要煅燒。
焙燒的目的在于:主要研究結(jié)果如下:
(1)以煤瀝青為粘結(jié)劑的產(chǎn)品經(jīng)焙燒后揮發(fā)分的排放量約為10%。因此,焙燒產(chǎn)率一般低于90%。
(2) 結(jié)焦原料按一定的工藝條件焙燒,結(jié)合劑結(jié)焦,在集料顆粒間形成焦炭網(wǎng)絡(luò),使不同粒徑的集料牢固連接在一起,使產(chǎn)品具有一定的理化性能。在相同條件下,焦燒率越高,產(chǎn)品質(zhì)量越好。中溫瀝青的殘余碳含量一般在50%左右.
(3)固定幾何形式 生制品在焙燒過(guò)程中,發(fā)生軟化,粘結(jié)劑遷移現(xiàn)象。隨著溫度的升高,形成焦化網(wǎng),使制品僵化。因此,溫度再升高,其形狀也不改變。
(4)降低電阻率 在焙燒過(guò)程中,由于揮發(fā)分的排除,瀝青焦化形成焦炭網(wǎng)格,瀝青發(fā)生分解和聚合反應(yīng),生成大的六角炭環(huán)平面網(wǎng)等原因,電阻率大幅度下降。生制品電阻率大約10000×10-6Ω〃m,經(jīng)過(guò)焙燒后降至40--50×10-6Ω〃m ,稱為良導(dǎo)體。
(5)體積進(jìn)一步收縮 焙燒后制品直徑收縮1%左右,長(zhǎng)度收縮2%左右,體積收縮為2-3%。
敞開(kāi)式環(huán)式焙燒爐影響電極質(zhì)量的因素:
1.爐體結(jié)構(gòu)對(duì)電極質(zhì)量的影響
由于敞開(kāi)式環(huán)式焙燒爐與帶蓋爐相比,火道墻要厚很多,敞開(kāi)式爐磚墻厚為113mm,而帶蓋爐的格子磚墻厚度僅為30mm,開(kāi)始升溫時(shí)敞開(kāi)式爐耐火磚需要蓄熱量大,溫升慢;另外帶蓋爐的熱煙氣都是通過(guò)火井從爐底往上走,而敞開(kāi)式爐有一半是從上向下。總之敞開(kāi)式爐不利于阻止電極焙燒時(shí)黏結(jié)劑的遷移,易造成焙燒出來(lái)電極結(jié)構(gòu)不均勻。
2.爐箱尺寸對(duì)電極質(zhì)量的影響
3.火道磚的磚型對(duì)電極質(zhì)量的影響
生產(chǎn)特點(diǎn):生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能源消耗較高、生產(chǎn)工序多的,所需炭質(zhì)原料石油焦和煤瀝青等為煉油企業(yè)和煤化工企業(yè)生產(chǎn)加工副產(chǎn)品,原料的質(zhì)量及其穩(wěn)定性難以得到充分的保障,尤其是高功率和功率石墨電極生產(chǎn)用針狀焦、改質(zhì)電極瀝青和低喹啉不溶物含量浸漬劑瀝青,急需我國(guó)石油和煤化工加工企業(yè)的重視和積極配合。
應(yīng)用領(lǐng)域:
(1)用于電弧煉鋼爐;電爐煉鋼是石墨電極的使用大戶。我國(guó)電爐鋼產(chǎn)量約占粗鋼產(chǎn)量的18%左右,煉鋼用石墨電極占石墨電極總用量的70%~80%。電爐煉鋼是利用石墨電極向爐內(nèi)導(dǎo)入電流,利用電極端部和爐料之間引發(fā)電弧所產(chǎn)生的高溫?zé)嵩磥?lái)進(jìn)行冶煉。
(2)用于礦熱電爐;礦熱電爐主要用于生產(chǎn)工業(yè)硅和黃磷等,其特點(diǎn)是導(dǎo)電電極的下部埋在爐料中,在料層內(nèi)形成電弧,并利用爐料自身的電阻所發(fā)出的熱能來(lái)加熱爐料,其中要求電流密度較高的礦熱電爐需用石墨電極,例如每生產(chǎn)1t硅需消耗石墨電極約100kg,每生產(chǎn)1t黃磷需消耗石墨電極約40kg。
(3)用于電阻爐;生產(chǎn)石墨制品的石墨化爐、熔化玻璃的熔窯和生產(chǎn)碳化硅用的電爐等都屬于電阻爐,爐內(nèi)所裝物料既是發(fā)熱電阻又是被加熱對(duì)象,通常,導(dǎo)電用的石墨電極嵌入電阻爐端部的爐頭墻中,用于此處的石墨電極不連續(xù)消耗。
(4)用于制備異型石墨產(chǎn)品;石墨電極的毛坯還用于加工成各種坩堝、模具、舟皿和發(fā)熱體等異型石墨產(chǎn)品。例如,在石英玻璃行業(yè),每生產(chǎn)1t電熔管,需用石墨電極坯料10t;每生產(chǎn)1t石英磚,需消耗石墨電極坯料100kg。
石墨電極是電爐煉鋼的重要高溫導(dǎo)電材料,通過(guò)石墨電極向電爐輸入電能,利用電極端部和爐料之間引發(fā)電弧產(chǎn)生的高溫作為熱源,使?fàn)t料熔化進(jìn)行煉鋼。其他一些冶煉黃磷、工業(yè)硅、磨料等材料的礦熱爐也用石墨電極作為導(dǎo)電材料。利用石墨電極優(yōu)良而特殊的物理化學(xué)性能,在其他工業(yè)部門(mén)也有廣泛的用途。
煅燒:炭質(zhì)原料在高溫下進(jìn)行熱處理,排出所含的水分和揮發(fā)份,并相應(yīng)提高原料理化性能的生產(chǎn)工序稱為煅燒。一般炭質(zhì)原料采用燃?xì)饧白陨頁(yè)]發(fā)份作為熱源進(jìn)行煅燒,高溫度為1250-1350℃。
煅燒使炭質(zhì)原料的組織結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性能發(fā)生深刻變化,主要體現(xiàn)在提高了焦炭的密度、機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性,提高了焦炭的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性能,為后序工序奠定了基礎(chǔ)。
二次焙燒是焙燒品浸漬后進(jìn)行再次焙燒,使浸入焙燒品孔隙中的瀝青炭化的工藝過(guò)程。生產(chǎn)體積密度要求較高的電極(除RP以外的所有品種)和接頭坯料需進(jìn)行二焙,接頭坯料還需進(jìn)行三浸四焙或二浸三焙。
焙燒爐主要爐型:連續(xù)作業(yè)----環(huán)式爐(帶蓋、不帶蓋)、隧道窯間歇作業(yè)----倒焰窯、車(chē)底式焙燒爐、箱式焙燒爐。
焙燒曲線及高溫度:一次焙燒----320、360、422、480小時(shí),1250℃二次焙燒----125、240、280小時(shí),700-800℃。
焙燒品的檢查:外觀敲擊、電阻率、體積密度、抗壓強(qiáng)度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析。
浸漬是將炭材料置于壓力容器中,在一定的溫度和壓力條件下將液態(tài)浸漬劑瀝青浸入滲透到制品電極孔隙中的工藝過(guò)程。目的是降低制品氣孔率,增加制品體積密度和機(jī)械強(qiáng)度,改善制品的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。