第七章焙烧工艺炭素材料》教学课件

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碳素工艺

碳素工艺第一章绪论炭素材料有良好的导电、导热性能，高温下机械强度良好、耐腐蚀性、价格低廉，来源广泛。

一、炭素工艺发展概论最古老的炭素材料是用天然石墨、粘土混合起来煅烧成石墨坩埚，在我国有的历史，但作为导电材料是近代，1806年首次用石墨制成实验室电池。

炭素电极加热到2500℃后变成石墨电极。

灰分（杂质，主要是一些金属的氧化物）金属氧化物参与电化学反应，消耗阳极，反应后的金属以不同形态进入铝液中，降低铝的品质。

热膨胀系数要求小，减少应力的产生，防止炭块裂纹的生成。

炭素材料是一种无机的非金属材料二、冶金炭素工业生产工艺流程原料预处理石油焦、沥青预碎、煅烧无烟煤、冶金焦原料粒度分级石墨碎破碎、筛分各种粒度原料计量 1—6种粒度连续称量或用磅（称）称量预热120℃—180℃（全部固体原料）阴极糊混捏150℃——210℃沥青、生碎（成型后的废品）电极糊连续混捏或用混捏锅混捏捣缝糊成型110℃——150℃挤压成型、模压成型、振动成型半石墨化1800℃——2300℃焙烧800℃——1300℃石墨化2500℃——2800℃机械加工或组装预备阳极炭块阴极炭块高炉炭块半石墨化的阴极炭块石墨化的阴极炭块第二章炭和石墨材料一、自然界中的碳碳在地球上的含量0.027%，占地球化学元素含量中13位，以单质碳和化合物的形式存在。

单质碳：金刚石、石墨、无定形碳。

1、自然界中的单质碳金刚石：坦然形成石墨：天然石墨、人造石墨无定形碳：木炭、煤炭、焦炭2、碳原子的结合方式1）电子的运动状态：原子是带正电荷的原子核和带负电荷的电子组成，是整个原子的中心。

A）电子层：K、L、M、N、O、P、QK层电子能量最低，最外层电子能量最高B）电子亚层和电子云形状：同一层中电子能量不同形成电子亚层。

S＜P＜D＜F等表示，S层的电子云的形状是球形，P层是倒“8”字形。

C）电子云在空间的伸展方向：P层电子沿着xyz轴方向延伸。

D）电子的字璇：一个原子中不可能出现运动状态完全相同的两个电子，每层的电子数2n2。

炭素材料-chapter7.

2018/10/19
11
力学性质
蠕变特性
弹性体的应力—应变关系在弹性极限范围内呈线性关
系，而且对交变应力是可逆的。
炭材料与弹性体不同，若外力作用时间很长，即使应力值在弹性极限范围以内，也会发生塑性变形并产生残余变
形，即蠕变。炭(石墨)材料的蠕变具有下列特点：
– 蠕变的各向异性与时间效应。 – 蠕变的温度效应与应力效应。
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炭材料的电磁性质
炭材料的电磁性质
导电性与电阻率
各向异性与石墨化度的关系与温度的关系 2制约因素
磁性
都属于抗磁质，磁化率为负
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炭材料的化学性质
炭材料的化学性质
碳是化学稳定性极好的物质，在常温和普通环境下使用，几乎呈化学惰性。但是在某些特定条件下，也会和其它物质发生反应，主要反应有：
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力学性质
摩擦特性石墨材料在受到摩擦力作用时表现出两个特性： 1)石墨晶体容易沿晶体层面剥离； 2)石墨对各种材料表面的附着性良好。因此，石墨材料应用在摩擦面上时会形成一层极薄的石墨晶体膜，它既耐磨又具有自润滑性，摩擦系数小。另一方面，石墨的导热性好，摩擦面上产生的热能能迅速传出，加以石墨的强度随温度上升而提高，所以滑动速度对摩损率和摩擦系数的影响很小。
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炭素材料的性质
气体渗透率
多数炭材料都有实际可测出的气孔，当材料的两侧面存在一定的压差时气体可以透过炭材科。气体渗透率大小，不仅直接关系炭材料的气密性，而且还对化学稳定性等产生明显影响。
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8
力学性质
力学性质

焙烧工艺炭素材料教学PPT共23页

16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。 17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。 18、福不虚至，祸不易来。 19、久在樊笼里，复得返自然。 20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。
焙烧工艺炭素材料教学
56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。 ——库法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。— —吕凯特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。 ——笛卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。 ——左
Hale Waihona Puke

精选焙烧生产工艺培训课件

电收尘及返灰系统
电收尘及返灰系统
在电收尘器内安装有多排平板和导线，它们分别接至高压直流电源的正极和负极，称其为阳极板和阴极线。电收尘内的阳极板为集尘极，阴极线为电晕极，在两极间产生不均匀电场。当电压升高到一定程度时，在阴极附近的电场强度促使气体发生碰撞电离，形成正、负离子。随着电压继续增高至某值时，在阴极线附近发生电晕放电，这时气体生成大量离子，绝大部分粉尘与飞翔的阴离子相撞带负电，飞向集尘极，只有极少量粉尘沉积于电晕极。定期振打集尘极及电晕极，使积尘掉落，从下部灰斗排出。
0.02
0.5
1.0
AO-2
98.5
0.04
0.02
0.6
1.0
AO-3
98.4
0.06
0.03
0.7
1.0
一、氧化铝的化学纯度
电解用铝的要求
焙烧的目的
二、氧化铝的物理性质安息角：物料在光滑平面上自然堆积的倾角。安息角大的氧化铝在电解质中易溶解，在电解过程中能够很好地覆盖于电解质结壳上，飞扬损失也小。
引风机
引风机：是保证焙烧系统安全燃烧的主要设备，引风机故障会造成整个系统自动停车。
工艺流程及知识点
P02上升管处安装有掺风调节阀V10。当烘炉或故障时将P02T2过高的温度（≥300℃）降下来。P01T1长期作业温度不宜超过250℃，避免电收尘内极板、极线高温烘烤变形短路。
工艺流程及知识点
CO含量高于0.2%电收尘跳停；O2含量低于1.5%电收尘跳停。燃烧站仪表风压＜0.45Mpa燃烧站停；鼓风机运行，才能启动燃烧站；V08没有火焰监测信号，燃烧站停。燃气压力高报低报，燃烧站停。
焙烧的原理
脱除附着水：当温度高于100℃时AH中的附着水被蒸发。Al(OH)3·H2O →Al(OH)3 + H2O↑脱除结晶水：结晶水的脱除分两步进行，250℃～300℃时，它失去两个分子的结晶水，在500～560℃的温度下，它失去最后一个分子的结晶水，而成为γ-Al2O3。 2 Al(OH)3 →Al2O3·H2O +2H2O ↑ Al2O3·H2O → γ-Al2O3 +H2O ↑晶型转变：γ-Al2O3在950℃开始晶型转变，逐渐由γ-Al2O3转变为α-Al2O3 γ-Al2O3 →α-Al2O3（12～15%）

炭素材料的制备原料课件PPT

1、石油焦
1、煤焦油
炭素
2、沥青焦
2、炭黑 3、天然石墨 4、蒽油
材
料
3、冶金焦
的
制
4、无烟煤
备
原
5、煤沥青
料 6、其他辅助原料
2021/3/10
1
2.1 石油焦
❖ 石油焦是石油炼制过程中的副产品。石油经过常压或减压蒸馏，分别得到汽油、煤油、柴油和蜡油，剩下的残余物称为渣油。将渣油进行焦化便得到石油焦。因而石油焦的性质主要取决于渣油的种类。
微晶的生长。因此，用含沥青质和树脂质较高的渣油焦化所制的石油焦较难石
2021墨/3/化10。
3
2）石油焦的分类
❖ ●根据石油焦结构和外观，石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦4种。
❖ ●根据硫含量的不同，可分为高硫焦和低硫焦。
❖ ●石油焦按照硫含量、挥发分和灰分等指标的不同,分为3个牌号,每个牌号又按质量分为Ａ、Ｂ两种。
❖ 软化点是煤沥青最重要的物理性质之一，软化点在75℃以下的称为软沥青，软化点在75～90℃之间的称为中温沥青，软化点在 90℃以上的称为高温沥青。沥青软化点高，则挥发分含量少，焙
烧后残炭量大，制品机械强度高，
但沥青熔化、混捏和成型都需要高一些的温度。
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❖ 2）粘度 ❖ 沥青粘度随温度而变化，加热到较高温度后，粘度急剧降低。粘度既取决于
2021提/3/1高0 炭和石墨制品的质量。
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2.5.5 煤沥青对铝用炭素阳极质量的影响
❖ 煤沥青不仅是阳极材料的重要组成部分，而且其浸润性、流动性、可塑性、渗透性、结焦性和稳定性，尤其是金属微量元素(灰分)的含量及适宜的使用条件对炭阳极质量影响很大。但是，由于煤沥青组成和特性的复杂和可变性，所以很难严格区分单一沥青组分或特性对炭阳极质量的决定影响。

焙烧生产工艺素材课件

器、燃油燃烧器等。
燃烧室设计
合理的燃烧室设计，能够确保燃料充分燃烧，提高能源利用效率
。
废气处理装置
为减少对环境的污染，需配备废气处理装置，如除尘器、脱硫脱
硝装置等。
供风与排烟设备
鼓风机与引风机
提供炉膛内所需的风量和风压，确保物料燃烧所需的氧气供应和废气的排出。
烟囱与烟道
用于排放炉膛内的废气，设计时应考虑废气的处理和排放标准。
03
安装火灾报警系统和自动灭火装置，提高应对火灾等突发事件的反应速度。
“三废”处理与环保措施
对焙烧过程中产生的废气、废水和固体废弃物进行分类处理。
废水需经过沉淀、中和、生化处理等工序，达到排放标准后才能排放。
采用先进的废气处理技术，如活性炭吸附、催化燃烧等，降低废气排放。
对固体废弃物进行资源化利用或无害化处理，减少对环境的影响。
对产品质量的影响。
气氛控制
02
调节焙烧过程中的气氛，如氧气浓度、惰性气体等，以优化产
品的物理和化学性质。
时间控制
03
合理安排焙烧时间，确保物料在焙烧过程中充分反应，提高产
品的性能和稳定性。
产品检测与质量评定
外观检测
检查产品的外观质量，如颜色、形状、表面光洁度等是否符合标准要
求。
物理性能检测
测试产品的物理性能指标，如密度、硬度、耐磨性等，以确保产品性
除尘设备
为减少烟尘对环境的影响，需配备除尘设备，如旋风除尘器、布袋除尘器等。
检测与控制设备
温度传感器
实时监测炉膛内的温度变化，为控制提供依据。
流量计与液位计
监测各工艺管道中的物料流量和液位高度，为工艺控制提供数据支持。

第七章-焙烧工艺-《炭素材料》教学课件

第一阶段（400℃以下，水分和低分子有机物的排除）：
当焙烧制品温度达到200℃左右时，制品的粘结剂开始软化，导致制品坯体变软，体积增大，但质量并不减少；继续加热到200～300℃时，制品内吸附水和化合水以及低分子烷烃被排除。同时，在此温度范围内还将伴随着游离基反应的发生，非芳香族物质获得一定的能量后，呈气态或液态脱离基本构造单位，而在400℃时则表现得最为突出。此时，沥青的粘结能力降低。
第五阶段：冷却阶段
高温阶段要控制好降温速度，一般控制在50℃/h为宜。到800℃以下可以任其自然冷现，一般到400℃以下可以出炉。
7.2.2 焙烧曲线的制定
炭素制品的焙烧过程是通过一个从升温到降温的温度制度的实行而完成的。因此，在焙烧工序开始前必须制定一个合理的焙烧曲线。
焙烧各个阶段的加热速度决定着制品所发生的物理化学变化过程。它应当保证制品中的反应进程按这样的速率来进行，即在软化状态阶段不使制品变形，在粘结剂热分解形成固体残炭阶段不使制品弯曲、变形、开裂，并且应得到最大残炭量和骨料烧结强度。产品温度在400℃以前，制品没有显著的物理化学变化，加热速度可以适当加快。否则会产生空头变形废品。900℃以后，粘结剂的焦化过程基本结束，升温速度可以加快，这就是所谓的“两头快、中间满” 的原则。当然，在实际生产中，焙烧曲线的确定主要还是根据产品在焙烧过程中各种理化指标变化的客观情况，同时，还应考虑产品的种类、规格、填充料性质、炉体结构和运转炉室个数等因素。
电极直径 Mm
150 200 250 300 350 400 500 555
250～450 2.6～3.0 2.3～2.7 2.1～2.4 1.9～2.1 1.7～1.9 1.5～1.8 1.3～1.5 1.2～1.4

第七章_焙烧工艺-新型碳素材料

图5-1 从温度范围概观加热变化
第四阶段：（900℃以上，化学变化停止，物理变化深度继续）
焙烧温度超过900℃，挥发分已基本排尽，再继续加热，制品本身的化学变化逐渐停止，外部与内部收缩微弱。为了使焦化程度更加完善，进一步提高各项理化指标（如真密度、气孔率以及强度、硬度和导电性等），因此，产品温度还要继续升高到1000～1200℃。这阶段升温速度可以加快一些不致影响产品的质量，并在达到最高温度后还要保温15～20h。第五阶段：冷却阶段
7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素
（1）粘结剂软化点制品体积密度变化值随着粘结剂软化点的升高而增大。粘结剂软化点从51.5℃增高到 85℃时，其密度从1.32g/cm3增加到1.35g/cm3。（2）混捏温度和时间焙烧时电极制品的膨胀和质量损失在混捏时间不变时随混捏温度的增加而减小，在混捏温度不变时，随混捏时间的增加而降低。在实际生产中，选择适当的糊料混捏时间和混捏温度，能够十分有效地降低制品加热时的这些变化。从降低焙烧时制品体积变化的观点来看，对所研究的骨料配方组成（最大粒度不大干4mm），混捏温度为170℃，混捏时间为60min的比例最为适宜。（3）粘结剂含量生制品中粘结剂含量增加，焙烧时制品的体积的变化速度和变化值急剧增大，制品的变形程度也增大。糊料中粘结剂的含量超过最佳值时，在焙烧开始阶段制品的膨胀增大；当粘结剂热解时，焙烧制品绝对收缩减小，质量损失速度和总损失量增大，变形和裂纹废品增加，因而焙烧品的理化性质变坏。
①生制品体积密度大的制品，升温速度要慢些；体积密度小的制品，升温速度要快些。 ②粘结剂用量不同的制品，升温速度也不同，用量偏大，升温速度可快些；用量偏小，升温速度可慢些。众所周知，压型品粘结剂含量小，焙烧品易开裂不易变形，反之易变形不易开裂。 ③生制品中骨料粒度不同，选择焙烧曲线也不相同。骨料粒度大，升温速度可慢些，曲线长；骨料粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。如超高功率电极最大粒度是8mm，而普通电极最大粒度是4mm，则它们的升温曲线不相同。

炭素工艺学资料

炭素工艺学资料74 如何评价炭材料生产用石油焦的质量,炭材料生产用石油焦的质量可用灰分、硫分、挥发分、锻后焦真密度、粉焦量和杂质元素含量来衡量。

灰分含量是石油焦的主要质量指标，硫分对于炭材料生产来说是一种有害元素。

石油焦的挥发分高低显示了焦炭的焦化程度，其对锻烧操作有较大的影响。

锻后焦的真密度大小标志着石油焦的石墨化难易程度，锻后焦真密度越大，石油焦越易石墨化，并且石墨化产品电阻率较低。

为了更全面地分析炭材料用石油焦的使用性能，有时还需要检测石油焦的堆积密度、振实密度与锻后焦的电阻率、热膨胀系数和机械性能长可破碎性、脆性和磨损率)。

101 什么是煤沥青，煤沥青具有哪些用途,煤沥青全称为煤焦油沥青，是煤焦油蒸馏提取馏分(如轻油、酚油、蔡油、洗油和葱油等)后的残留物。

煤沥青常温下为黑色固体，无固定的熔点，呈玻璃相，受热后软化，继而熔化。

煤沥青主要用途为:( l )生产各种类型炭材料的勃结剂和浸渍剂，这一部分产量最大;( 2 )生产针状焦和炭纤维等高技术产品，产量不大，但附加值很高;( 3 )防水防腐材料和筑路材料。

123 什么叫锻烧,炭质原料锻烧的目的是什么,炭质原料在高温下进行热处理，排出所含的挥发分，并相应地提高原料理化性能的生产工序称为锻烧。

煅烧目的:( 1 )排除炭质原料所含的挥发分;( 2 )排除炭质原料所含的水分;( 3 )提高炭质原料的密度和机械强度;( 4 )提高炭质原料的导电性能;( 5 )提高炭质原料的化学稳定性和抗氧化性能。

25 影响混捏质量的因素有哪些,( l )混捏温度。

混捏温度降低，混捏不均，不易成型，并且生坯疏松且结构不均匀。

混捏温度升高，有利于提高混捏质量以及糊料的成型( 2 )混捏时间。

混捏时间短，糊料混捏不均匀，混捏时间过长，使干料粒度组成发生变化，糊料质量变差。

( 3 )干料性质。

干料颗粒表面粗糙，糊料塑性好。

( 4 )载结剂用量。

勃结剂用量过少、，糊料塑性变差。

焙烧工艺学 ppt课件

ppt课件
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以一台采用320小时/8室运转曲线的30室环式焙烧炉为例，一系统1#炉应上盖时间为1日1点，而另一系统上盖炉室及时间是16#炉1日21点，1#炉拖后半个盖时间，上盖时间变为1日21点，另一系统的16#炉上盖时间变为2日17点（为原来一系统的2#炉上盖时间），以后两系统顺次对调上、启盖时间即可。
炉室）向25#炉（本系统中的高温炉室）按324/6
室曲线的温度任务推算，25#、26#保温等待1#炉
以后的炉室温度符合新曲线要求，这样就改变完
毕。
ppt课件
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（2）由324小时/6运转改为322小时/7室运转。
例如324小时/6室运转已上1#盖，上2#盖改为 322小时/7室运转，上5#盖后用322小时/7室运转曲线从5#炉推至25#炉，此时，实际温度比322小时/7室运转曲线要求温度高的炉室可进行保温，实际温度比322小时/7室运转曲线要求温度低的炉室可按规定进行带温，这样即可改变为322小时/7 室运转。
气孔率 %
3.06 5.78 11.09 13.19 13.49 17.82 20.02 20.29 21.13 21.99 21.70 22.08 23.14 23.63 23.67 23.76 23.79
抗压强度 MPa 59.9 47.3 31.5 28.2 23.4 15.1 15.4 21.3 29.5 34.1 35.5 41.2 43.5 42.5 41.5 41.0 40.7
体积密电阻率度g/cm3 μ Ω m
1.68
1.66 16661
1.60 14187
1.58 9974
1.55 7725
1.55 5682
1.52 3960

焙烧-课件(PPT-精)PPT67页

❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
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焙烧-课件（PPT-精）
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月扬明辉，冬岭秀孤松。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢你的阅读

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4.1焙烧
分类：根据矿物焙烧发生化学反应的条件和工艺参数，分为热分解、氧化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧、钠化焙烧、硫化焙烧等。举例：黄铁矿FeS2的磁化焙烧
FeS2 O2 Fe7S8 SO 2
Fe7S8 O2 Fe3O4 SO 2
弱磁性的黄铁矿在氧化气氛中短时间焙烧，生成强磁性的磁黄铁矿；延长焙烧时间，磁黄铁矿继续氧化变成磁铁矿。
4.1.2焙烧之氧化焙烧
硫化物经焙烧转变为氧化物或硫酸盐的反应：
2MS 3O2 2MO 2SO 2 2SO 2 O 2 2SO 3 MO SO 3 MSO 4
可逆反应
1 若炉气中SO3分压小于MSO4的分解压， MSO4分解，MS 氧化为MO，即硫化矿物全部脱硫焙烧； —氧化焙烧 2 若炉气中SO3分压大于MSO4的分解压， MS便氧化为 MSO4，即硫化矿物部分脱硫焙烧。—硫酸化焙烧硫酸化焙烧是在氧化焙烧生成金属氧化物的基础上，使金属氧化物转变成可溶性硫酸盐，再用水浸出的分离过程。
氧化焙烧
还原焙烧
MS
MO
氧化
还原气氛氧化或还原
空气/氧气硫酸化焙烧
粉煤/焦炭硫化焙烧/煤气硫化剂氯气/氯化氯化离析氢/氯化钠
氯化焙烧 MO/MS
钠化焙烧
MO
氧化或还原
钠盐
—
钒钨铬等
—
磁化焙烧弱磁性矿物中性、氧化或还原
焙烧设备：沸腾炉、多膛炉、回转窑、竖炉等。
硫化挥发法-中国云锡公司锡中矿烟化炉还原挥发法-高温烟化炉，锌、铅气态金属挥发
4.1.4焙烧之氯化焙烧
氯化焙烧是矿物原料与氯化剂在氧化或还原气氛中加热并发生化学反应，生成可溶性或气态金属氯化物的过程。

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7.2 焙烧工艺
7.2.1 焙烧过程制品的物理化学变化
制品在焙烧过程中化学变化主要是粘结剂煤沥青的焦化过程，即煤沥青进行分解、环化、芳构化和缩聚等反应的综合过程；物理变化是指制品的体积密度、真密度、气孔率以及强度、硬度和导电性等指标的变化。
第一阶段（400℃以下，水分和低分子有机物的排除）：当焙烧制品温度达到200℃左右时，制品的粘结剂开始软化，导致制品坯体变软，体积增大，但质量并不减少；继续加热到200～300℃时，制品内吸附水和化合水以及低分子烷烃被排除。同时，在此温度范围内还将伴随着游离基反应的发生，非芳香族物质获得一定的能量后，呈气态或液态脱离基本构造单位，而在400℃时则表现得最为突出。此时，沥青的粘结能力降低。
（5）最终焙烧温度经验证明，焙烧品最终焙烧温度不低于800℃能保证其在石墨化炉里急剧加热的过程中的完整性。同时，石油焦电极焙烧温度提高到800℃以上时能在很大程度上改善石墨化品性质，如下表。石墨化品电极加热温度℃ 焙烧品电阻率· m 电阻率 · m 抗拉强度 Mpa 膨胀系数 10-6K-1 石墨化工序合格率%
①炭块不经石墨化，烧成温度略高于电极的温度，即1300℃。电极需经石墨化，烧成温度为1200℃。炭电阻棒要求电阻率大，故最高温度控制在1000℃。 ②大直径的制品截面大，内外温差大，为了减少裂纹废品，曲线则要求长些，升温速度要慢些，小直径的产品则相反。
（3）根据炉型结构制定曲线
炉体结构对焙烧曲线影响较大，如500mm电极装入有火井带盖焙烧炉内用280h曲线则比无火井带盖焙烧炉用320h曲线焙烧质量好。而容器焙烧则用280h曲线焙烧 600mm电极，获得了良好的质量。
①生制品体积密度大的制品，升温速度要慢些；体积密度小的制品，升温速度要快些。 ②粘结剂用量不同的制品，升温速度也不同，用量偏大，升温速度可快些；用量偏小，升温速度可慢些。众所周知，压型品粘结剂含量小，焙烧品易开裂不易变形，反之易变形不易开裂。 ③生制品中骨料粒度不同，选择焙烧曲线也不相同。骨料粒度大，升温速度可慢些，曲线长；骨料粒度小，升温速度可快些，曲线短一些。如超高功率电极最大粒度是8mm，而普通电极最大粒度是4mm，则它们的升温曲线不相同。
焙烧是影响炭素制品物理化学性能很大的一道关键工序。焙烧的几个具体目的：
（1）粘结剂焦化：生制品按一定的工艺条件进行焙烧，使粘结剂焦化，在骨料颗粒间形成焦炭网格，把所有不同粒度的骨料牢固地连结在一起，使制品具有一定的理化性能。在相同条件下，焦化率越高，其质量越好。一般中温沥青的结焦残炭率为50%左右，高温（改质）沥青的结焦值在55～60％。（2）固定几何形状：生制品在焙烧过程中，发生软化，粘结剂迁移现象。随着温度的升高，形成焦化网，使制品硬化。因此，温度再升高，其形状也不改变。（3）降低电阻率：在焙烧过程中，由于挥发分的排除，沥青焦化形成焦炭网格，沥青发生分解和聚合反应，生成大的六角碳环平面网等原因，电阻率大幅度下降。生制品电阻率大约 10000×10-6Ω·m，经过焙烧后降至40～ 50×10-6Ω·m，成为良导体。（4）体积进一步收缩：焙烧后制品直径收缩 1%左右，长度收缩 2%左右，体积收缩为 2～3%。
焙烧是在隔离空气和介质保护的条件下，把压型后的炭块（生块）按一定的升温速度进行加热的热处理过程。使粘接剂（煤沥青）转变为焦炭。由于生块中的沥青牢固地
包裹在炭素颗粒之间的过度层，当高温转化为焦炭后，就在半成品中构成界面炭网格层，具有搭桥、加固的作用。经过焙烧的炭素制品机械强度稳定，并能显著提高其导热性、导电性和耐高温性。焙烧过程是一个复杂的过程，伴随着许多化学变化，影响焙烧工艺的关键技术参数是焙烧温度。
第七章炭素材料的焙烧工艺
7.1 概述 7.2 焙烧工艺
7.2.1 焙烧过程制品的物理化学变化
7.2.2 焙烧曲线的制定 7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素 7.3 炭素焙烧产品的缺陷分析 7.4 焙烧炉 7.4.1 几种焙烧炉的比较
7.4.2 环式焙烧炉 7.4.3 隧道窑简述（自学）
7.1 概述
7.2.3 焙烧过程中影响制品质量的因素
（1）粘结剂软化点制品体积密度变化值随着粘结剂软化点的升高而增大。粘结剂软化点从51.5℃增高到 85℃时，其密度从1.32g/cm3增加到1.35g/cm3。（2）混捏温度和时间焙烧时电极制品的膨胀和质量损失在混捏时间不变时随混捏温度的增加而减小，在混捏温度不变时，随混捏时间的增加而降低。在实际生产中，选择适当的糊料混捏时间和混捏温度，能够十分有效地降低制品加热时的这些变化。从降低焙烧时制品体积变化的观点来看，对所研究的骨料配方组成（最大粒度不大干4mm），混捏温度为170℃，混捏时间为60min的比例最为适宜。（3）粘结剂含量生制品中粘结剂含量增加，焙烧时制品的体积的变化速度和变化值急剧增大，制品的变形程度也增大。糊料中粘结剂的含量超过最佳值时，在焙烧开始阶段制品的膨胀增大；当粘结剂热解时，焙烧制品绝对收缩减小，质量损失速度和总损失量增大，变形和裂纹废品增加，因而焙烧品的理化性质变坏。
高温阶段要Байду номын сангаас制好降温速度，一般控制在50℃/h为宜。到800℃以下可以任其
自然冷现，一般到400℃以下可以出炉。
7.2.2 焙烧曲线的制定炭素制品的焙烧过程是通过一个从升温到降温的温度制度的实行而完成
的。因此，在焙烧工序开始前必须制定一个合理的焙烧曲线。
焙烧各个阶段的加热速度决定着制品所发生的物理化学变化过程。它应当保证制品中的反应进程按这样的速率来进行，即在软化状态阶段不使制品变形，在粘结剂热分解形成固体残炭阶段不使制品弯曲、变形、开裂，并且应得到最大残炭量和骨料烧结强度。产品温度在400℃以前，制品没有显著的物理化学变化，加热速度可以适当加快。否则会产生空头变形废品。900℃以后，粘结剂的焦化过程基本结束，升温速度可以加快，这就是所谓的“两头快、
（4）制品加热速度在实际生产中，加热速度的快慢首先取决于制品的直径以及炉室内温度分布的均匀性。随着制品直径和炉室体积内温差的增大，制品加热速度应当减慢。如石油焦电极制品的一般加热速度与其直径的关系见表。此外， 200～700℃期间，是挥发分大量排出和沥青焦化期，为了提高沥青的残炭率，改善制品的各种理化性能，该阶段必须严格控制升温速度，如果升温过快，会造成挥发分急剧排除，使制品产生裂纹。同时制品结构疏松，孔度增加，体积密度下降。电极直径 Mm 150 200 250 300 350 400 500 555 平均升温速度，℃/h 250～450 2.6～3.0 2.3～2.7 2.1～2.4 1.9～2.1 1.7～1.9 1.5～1.8 1.3～1.5 1.2～1.4 450～650 5.2～6.0 4.6～5.4 4.2～4.8 3.8～4.2 3.4～3.8 3.0～3.6 2.6～3.0 2.3～2.8 650～850 10.4～12.0 9.2～10.8 8.4～9.6 7.6～8.4 6.8～7.6 6.0～7.2 5.2～6.0 4.8～5.6
600
750 800 900
320
62 46 32
19.8
10.2 7.9 7.0
3.28
5.45 6.23 6.88
3.58
2.65 2.10 1.82
45.0
96.0 100.0 100.0
（6）电极长度和直径方向的温差温差的存在决定了制品各段上的加热速度以及热处理时的最终温度的不同，因而使焙烧品和石墨化品的最终性质在长度上存在不均匀性。
（4）根据填充料的种类和燃料的种类制定曲线
填充料的种类不同，选用的曲线也不同。如装400mm电极时用两种填充料焙烧成品率大不一样，用煅后冶金焦的焙烧成品率为72%，而用河砂的才42%。这就说明，大规格的制品由于填充料种类不同不能采用相同的曲线。
（5）根据不同的压型品制定焙烧曲线
生制品中骨料颗粒大小、油量多少、压型方式不同，焙烧时所用曲线也不同。
（7）装炉方式和炉箱条件经验表明，不遵守装炉方案、装炉顺序、装炉条件以及违反制品在炉室的密封条件，将会产生变形和裂纹废品。（8）填充料性质填充料的堆积密度和导热性随着水分的增加而减少，而可压缩性却增大。含水填充料能导致制品变形和未烧成。
（9）冷却速度如出炉温度由100℃提高到800℃，在制品表面层（深10～15mm）产生的热应力，对直径为555mm，300mm，250mm（浸渍品）的用品分别由1.0、1.2、1.8MPa增大到12.0、 15.2、19.4MPa。离表面50～60mm深度处，同样的制品其应力则分别由0.6、0.8、 1.2MPa增加到7.5、8.5、13.6MPa等。
2）横裂 (1)挤压成型时，糊料温度较低，挤压压力不足或时间较短。 (2)挤压机加压柱塞返回时将料室内糊料拉断，再次挤压时没有接合好。 (3)前后两种糊料的差别较大而且结合不好，生坯内部结构有缺陷。
(4)原料煅烧程度不足，焙烧时骨料颗粒产生二次收缩，可能在产品表层
出现不规则的小裂纹(网状裂纹)。 (5)粘结剂用量偏少。 (6)升温过快，导致上下温差过大。 (7)升温中停炉，外界氧气通过填充料渗透到制品的表面，粘结剂氧化，
第二阶段（400～700℃，半焦的形成过程）：当温度继续升到400℃以上时，一方面热分解更激烈进行，主要是甲基以及较长的侧链分解产生甲烷、氢、CO和CO2等低分子化合物；另一方面基本结构单位的芳香族在500～650℃时，碳环聚合形成半焦，制品开始硬化，同时体积收缩，导电性与机械强度增加；570℃以上半焦热解并在制品的表面形成一层致密而坚固的碳层。第三阶段（700～900℃，沥青成焦过程）：在700℃以后，半焦结构分解剧烈，氢和一氧化碳大量地产生，芳香族碳核结合的程度显著提高，逐渐形成焦炭。同时，对热不稳定的一些原子团从粘结剂的基本结构上失去，发生剧烈的分解反应。与此同时，具有反应能力的原子团又会相互作用产生合成、缩聚反应，生成分子量较大的分子。这种基本构造单位由于侧链脱落而呈活性，有利于基本构造单位进行缩聚反应形成半焦和沥青焦。构成乱层堆积结构基本单位的六角网状平面。到 900℃ 左右时，这种二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，就变成了沥青焦。粘结剂焦化过程随温度变化见图5-1。