石墨电极原料、成本及生产工艺分析

1石墨生产的相关技术：中国基本上都是采用浮选方法进行选矿石墨选矿与加工(一) 石墨选矿加工方法1.晶质石墨的选矿加工方法晶质石墨天然可浮性较好，在中国基本上都是采用浮选方法进行选矿。

由于石墨鳞片的大小是其最重要的质量指标之一，因此在选别方法上采用多段磨矿、多次选别的工艺以便尽早选出大鳞片石墨。

浮选常用捕收剂为煤油、柴油等，起泡剂为二号油、四号油等，调整剂为石灰、碳酸钠，抑制剂为水玻璃。

2.隐晶质石墨选矿加工方法隐晶质石墨晶体极小，故也叫微晶石墨，石墨颗粒常常嵌布在粘土中，分离很困难。

由于原矿品位高(一般含碳60%～80%)，因此许多石墨矿山将采出的矿石直接进行粉碎加工，出售石墨粉产品。

湖南鲁塘石墨矿曾于50年代建立浮选厂浮选微晶石墨，但因成本太高而停产。

目前一些单位仍在进行微晶石墨浮选新工艺(如油团聚浮选等)的研究。

3.石墨产品的提纯加工现代工业对石墨产品要求向两方面发展：一是要求晶体大鳞片达到高纯，二是要求石墨产品颗粒达到超微细(如小于1μm或0.5μm)。

中国已在南墅、北墅、柳毛、兴和等石墨选厂建立了石墨提纯和微细粉加工生产线，提纯方法主要是化学提纯。

石墨化学提纯最成熟的工艺是利用苛性碱与石墨在700℃下熔融后，经洗涤到中性，再加盐酸处理、洗涤，使石墨含碳量达到98%～99%。

也有厂家采用氢氟酸处理生产高纯石墨。

(二) 工艺流程1.晶质石墨选矿流程由于石墨矿石的硬度一般为中硬或中硬偏软，品位一般在2%～10%之间，破碎流程比较简单，常采用三段开路、两段开路或一段破碎流程。

以加工风化矿为主的中小矿山，则不经破碎而直接送入球磨。

浮选工艺流程一般为多段磨矿、多段选别、中矿顺序(或集中)返回的闭路流程。

多段流程有三种形式，即精矿再磨、中矿再磨和尾矿再磨。

晶质石墨多采用精矿再磨流程，正常情况下选矿作业回收率可达80%左右。

有些矿山也曾尝试中矿再磨流程，但效果不明显。

个别小厂也有采用开路或半开路浮选流程，因丢弃尾矿点过多。

高纯石墨提炼工艺流程一、什么是高纯石墨石墨的固定碳含量不同，特性和用途也有所不同，高纯石墨是指碳含量较高的石墨，一般含碳量>99.99%的石墨虽称之为高纯石墨。

高纯石墨有两种，一种是天然的高纯石墨，另一种是人工合成的高纯石墨（又称高导热纳米鳞片状碳粉）。

鳞片结晶完整，片薄且韧性好，物理化学性能优异，具有良好的导热性、耐温性、自润滑性、传导性、抗热震性、耐腐蚀性等性能。

二、高纯石墨的特点高纯石墨具有高强度、高密度、高纯度、化学稳定性高、结构致密均匀、耐高温、导电率高、耐磨性好、自润滑、易加工等特点，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域，尤其是大规格高质量的高纯石墨，作为替代性材料，在高科技、新技术领域有着宽广的应用空间，具有广泛的应用前景。

三、高纯石墨提炼工艺流程1、煅烧碳质原料在高温下进行热处理，排除所含水分和挥发分，并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅烧。

一般碳质原料采用燃气及自身挥发分作为热源进行煅烧，最高温度为1250℃-1350℃。

①、煅烧使碳质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后续工序奠定了基础。

煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。

煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于cm3，电阻率不大于550μΩ.m，针状焦真密度不小于cm3，电阻率不大于500μΩ.m。

②、原料的破碎处理和配料在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理中碎：通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的磨粉：通过磨粉机（球磨机、环棍式环辊磨粉机）将碳质原料磨细到粒径以下的粉末状小颗粒的过程。

筛分：通过具有均匀开孔的一系列筛子，将破碎后尺寸范围较宽的物料分成尺寸范围较窄的几种颗粒粒级的过程。

配料：是按配方要求，对各种粒度的骨料和粉料、粘结剂分别计算、称量、聚焦的生产过程。

炭电极与石墨电极
炭电极和石墨电极在以下四个方面存在差异：
1.材料组成：炭电极通常使用高纯度的煤沥青为原料，经过干燥，热压成型，高温烘烤等工艺制成。

而石墨电极则通常采用人造石墨颗粒，焦炭，沥青等为原材料，经过混合，烘干，热压等多道工艺制成。

2.制作工艺：炭电极的生产工艺相对简单，生产成本较低，但技术难度较大。

石墨电极的生产工艺比较复杂，生产成本相对较高，但具有更好的电极性能和稳定性。

3.使用领域：由于碳电极的价格较低，所以它在铸造，冶金，催化剂等工业领域得到广泛应用，如在铝电解和钢铁生产中都需要使用碳电极。

而石墨电极则具有较高的导电性和耐用性，广泛应用于电解铜，铝，锌，镍，铁等金属的生产中。

4.技术性能：炭电极和石墨电极在技术性能上也有所不同。

例如，石墨电极具有高强度、高导电性和耐高温等特点，可以满足高品质和高效率的需求，主要用于钢铁冶炼行业，如电弧炉和钢水处理炉等工艺中。

而炭电极则具有高纯度、化学稳定性和热稳定性高等特点，广泛用于铸造、电炉熔炼、医药、化工和电解铝等行业。

总的来说，炭电极和石墨电极在材料组成、制作工艺、使用领域和技术性能等方面都存在一定的差异，需要根据具体的应用场景选择合适的电极类型。

石墨电极的二次造粒工艺石墨电极的二次造粒工艺是指将原料石墨经过加工和处理后，重新制成符合要求的电极产品的过程。

这个过程非常复杂，包括原料选择、破碎、筛分、干燥、造粒、烧结等多个步骤。

正确的二次造粒工艺能够提高石墨电极的导电性能、减少焦点偏移、提高使用寿命和降低生产成本。

首先，原料选择是二次造粒工艺中非常关键的一步。

原料的选择直接影响到最终产品的质量和性能。

一般来说，原料石墨要选择纯度高、结晶度好、颗粒均匀的石墨。

只有优质的原料石墨才能制成优质的石墨电极产品。

同时，原料石墨中的杂质含量也要尽量降低，以保证石墨电极的导电性能和耐热性能。

接下来是破碎和筛分步骤。

原料石墨经过破碎和筛分后，可以得到颗粒大小均匀的石墨粉末。

这个步骤非常关键，因为石墨粉末的颗粒大小和均匀度直接影响到后续的干燥和造粒过程。

良好的破碎和筛分工艺可以保证石墨粉末的质量和均匀度，为后续的工艺提供良好的原料基础。

然后是干燥工艺。

石墨粉末在干燥过程中，要尽量避免受潮和吸湿。

因为潮湿的石墨粉末会影响后续的造粒和烧结工艺，甚至会影响到最终产品的质量。

同时，干燥的温度和时间也要严格控制，以确保石墨粉末的质量和稳定性。

接着是造粒工艺。

造粒是将石墨粉末通过机械力或化学结合力重新组合成颗粒状的产品。

这个过程中需要添加一定的粘结剂或者其他添加剂，以保证石墨粉末颗粒之间的结合力和稳定性。

同时，造粒的过程中要严格控制温度和压力，以确保石墨电极的导电性能和耐热性能。

最后是烧结工艺。

烧结是将造粒后的石墨产品通过高温处理，使得颗粒之间的结合更加牢固和稳定。

烧结的温度和时间是非常关键的，要根据具体的产品要求和工艺流程进行合理的控制。

同时，烧结过程中还需要控制好气氛和氧化还原条件，以保证石墨电极的最终产品质量和性能。

总的来说，石墨电极的二次造粒工艺是一个非常复杂和关键的工艺环节。

正确的二次造粒工艺可以提高石墨电极的性能和使用寿命，降低生产成本，提高产品的竞争力。

因此，石墨电极生产企业应该重视这个工艺环节，加强技术研发和工艺改进，不断提高产品质量和技术水平。

EDM石墨电极材料的再认识昆山黑金石墨科技有限公司姜涛刘波随着EDM（电火花加工）工艺技术在精密模具加工中扮演越来越重要的角色与位置，EDM电极材料的选择则也愈发的受到极大的关注和极高的重视！众所周知，电极材料的通常选择为：电解铜、铜钨、银钨、传统石墨等，但因受品质、成本及效率的综合考量，绝大多数模具厂家选择电解铜为常用电极材料，但随着工业与科技的进一步发展，更高的品质、更低的成本和更快的交期成了模具加工厂不变的改善主题，新型石墨材料于一个恰当的时机进入了模具制造工程师的视线，它的高品质、高效率、较低的成本也以接近完美的方式诠释了工程师们的追求！许多较早进入模具加工行业并接触过石墨材料的工程师曾有一普遍印象：脏、易掉渣、加工精度差、效率不高等等，那时只有在不得已的时候且模具制造品质度要求不高时才会成为人们的一个备选考虑，而如今，因技术的升级，其新型的石墨材料---等静压石墨所带给人们的感受已是大为不同：高强度、高密度所伸展的加工特性已是可加工极高精度的精密零件，可加工极复杂对造型要求极高的特大型零件，加工效率惊人。

这就是当前我们所看到的景象：汽车模具、家电模具、手机模具已大范围的采用等静压石墨材料作为电极材料的常选，而带给模具厂家的结果则是高品质模具的快速试模、量产皆变为现实，极大的增强了模具厂家的竞争力。

理论总是由实践总结而来，而理论又总是指导实践更上一层，为了更好的保障与完成EDM高品质加工，我们有必要对EDM加工的重要一环---电极作一个深入了解和探讨，今天我们主要针对石墨材料电极进行论述：石墨按应用场合及特点的不同，通常分为：普通、高功率、高纯、细颗粒，而后面我们所要着重提到的等静压石墨则同时涵盖了高纯、细颗粒石墨的特点，故又常被称为三高特种石墨或核石墨；石墨的生产工艺则通常为粉碎、混合、成型处理（分模压、挤压、等静压、振压等方式）、烘焙、浸渍、石墨化、纯化；在忽略其它工艺配合的情况下，我们单独对影响EDM至深的粉碎和成型两道工艺作大致介绍：粉碎：顾名思义，该道工艺的任务是将构成石墨产品的原始材料进行预定要求的粉碎处理，其决定了最终石墨材料的颗粒度大小，而石墨材料的颗粒度大小则对EDM的光洁度至关重要，颗粒度（粒径）越小，则我们可加工零件的光洁度越细，现今全球的石墨材料颗粒度最高制造水平为3um以内，在合适的机器与参数配合下加工光洁度可达到VDI12#~；石墨材料分为较多的等级（牌号）也是石墨材料的特点之一，分级之后，其针对性更强，使用者可根据所加工模具零件的不同特点及不同要求针对性的选择满足其品质及成本要求的石墨牌号，具备了极大的灵活性；成型处理：市面上通常流行的电极石墨材料通常为模压处理和等静压处理两种成型处理方式，模压处理过程中因受力单一，故其特性为异向不同性即不同的方向会有不同的加工性能，这就给模具厂家的电极材料备料带来了诸多不变，但其优点为因制造工艺简单，材料成本会更低；等静压处理则因成型过程中360°方向的受力，其产品异向同性，备料时不必拘泥于方向性，可是因其制造工艺复杂，其材料成本较高；但结合备料时因不必考虑方向而能得到材料的充分利用，其成本在这一角度有所下降；但有必要说明的是现今较多采用模压石墨的厂家并未顾及其异向不同性之特性，在备料时忽略了切割方向问题，虽说材料利用率较高，但却给后续的模具加工带来了不稳定因素。

天然鳞片石墨在用作锂离子电池负极材料时具有嵌锂电位低、工作电压稳定、理论容量高、原料来源广泛、成本低等许多优势，是一种具有很好应用前景的负极材料。

但由于粒度大小分布不均、微观形貌复杂等缺点对电池的循环性能、倍率性能、容量、比容量密度产生严重影响，使其不能直接用作锂离子电池负极材料，必须经过改性处理才能得到有效的应用。

当前天然鳞片石墨的生产工艺包括球化、纯化、包覆、碳化等。

天然鳞片石墨的球化原理是天然鳞片石墨颗粒在球化机中发生碰撞、剪切和摩擦等机械作用，大片状颗粒发生塑性变形而成球形和类球形颗粒，而微细颗粒吸附密着在主核上，经摩擦和去棱角化后制得球形石墨。

球化处理能够显著地提升天然鳞片石墨的电化学性能。

球化的天然鳞片石墨材料具有较小的比表面积，更高的振实密度，从而具有更高的首次库仑效率，更高的可逆比容量及更优异的循环稳定性。

天然石墨球化的整个加工过程中由于研磨和碰撞等机械作用会产生许多球化微粉，目前球化工艺工业中产生的球化微粉废料占比为总量的50%～60%，这一部分废料是经过十几次甚至几十次处理后残留下来的，球化微粉因存在振实密度低、比表面积过大、表面缺陷多等问题，所以这部分球化微粉只能用于生产低附加值的润滑剂与耐火材料等，极大降低了天然鳞片石墨的高值化利用，直接影响了球形石墨负极的生产成本。

基于此，本工作通过对球化微粉进行纯化、等静压压制、热处理、破碎、筛分等处理，获得了电化学性能优异的石墨负极材料。

重点研究了热处理过程的升温速率及保温温度对材料物理性能及各项电化学性能的影响，分析了所得材料的理化及嵌脱锂性能。

论文研究工作对于实现天然石墨负极材料生产过程中产生的大量球化微粉的高值化利用具有一定的指导意义。

1 实验材料及制备1.1材料制备（1）球化微粉的纯化：首先配制氢氟酸浓度为3 mol/L、盐酸浓度为3 mol/L的混酸溶液；再按液固比4 mL/g(混酸体积mL/球化微粉g)将球化微粉分散于混酸溶液中，在25 ℃条件下搅拌反应3 h后，通过抽滤操作进行固液分离、去离子水洗涤，将所得滤饼置于80 ℃充分烘干即得球化微粉的纯化样品。

石墨电极原料煅烧焦单耗石墨电极是一种用于电弧炉中冶炼金属的关键材料。

石墨电极原料煅烧焦单耗是评价石墨电极材料加工质量的重要指标。

本文将分步解析石墨电极原料煅烧焦单耗的含义、意义及影响因素，并探讨如何降低煅烧焦单耗以提高石墨电极材料的加工效率。

一、石墨电极原料煅烧焦单耗的含义及意义石墨电极原料煅烧焦单耗是指在炼焦工艺中，每单位石墨电极原料产生的焦炭量。

它是石墨电极材料煅烧工艺质量的重要指标之一，直接影响着石墨电极材料的加工效率和成本控制。

石墨电极是由石墨和结合剂混合而成的，煅烧工艺是将原料中的结合剂热解掉，使石墨颗粒形成结构稳定的石墨晶体。

煅烧焦单耗的高低，直接关系到石墨电极材料质量的好坏。

如果煅烧焦单耗过高，意味着石墨电极材料中残留有较多的结合剂，会影响石墨晶体的结构稳定性，导致电极材料在实际使用过程中易碎、容易产生裂纹等问题。

而煅烧焦单耗降低，则意味石墨电极材料中残留的结合剂较少，石墨晶体结构更加稳定，具有更好的导电性、导热性和抗腐蚀性，能够更好地满足冶金工艺的要求。

二、影响石墨电极原料煅烧焦单耗的因素1. 原料成分：石墨电极的原料主要由石墨和结合剂组成，原料中结合剂的含量和性质都会直接影响煅烧焦单耗。

过多的结合剂会导致煅烧过程中产生过多的气体和焦炭，使煅烧焦单耗增加。

2. 煅烧工艺参数：煅烧工艺中的温度、时间和气氛等参数对煅烧焦单耗也有重要影响。

适宜的煅烧温度和时间能够保证结合剂完全热解，并促进石墨晶体的生长，从而降低煅烧焦单耗。

而适宜的气氛组成能够调控煅烧过程中的氧气活性，避免过多的氧化反应，减少石墨氧化。

3. 煅烧设备设计：煅烧设备的结构和功能也会对煅烧焦单耗产生影响。

例如，合理的热风循环设计能够改善热风分布均匀性，减少热风对电极材料的侵蚀，从而降低煅烧焦单耗。

三、降低煅烧焦单耗的方法1. 优化原料配比：合理调整石墨和结合剂的配比，使原料中结合剂的含量达到最低限度，同时保证石墨的质量。

可以通过石墨和结合剂的先进行预混,再进行煅烧,以降低煅烧焦单耗。

高纯石墨提炼工艺流程高纯石墨的生产工艺不同于石墨电极的生产工艺。

高纯石墨需要结构上各向同性的原料，需要磨成更细的粉末，需要应用等静压技术，所以烘烤周期长。

为了达到理想的密度，需要多次浸渍－烘烤循环，石墨化周期比普通石墨长得多。

生产高纯石墨的一般工艺过程可详细描述如下：1.石墨化石墨化是指通过热活化将热不稳定的非石墨碳转化为石墨碳的高温热处理过程。

2.原材料生产高纯石墨的原料包括骨料、粘结剂和浸渍剂。

集料通常是针状石油焦和沥青焦。

这是因为针状石油焦具有灰分低（一般小于1%)、高温下易石墨化、导电导热性能好、线膨胀系数低的特点。

在相同的石墨化温度下由沥青焦获得的石墨具有更高的电阻率，但是具有更高的机械强度。

所以一般来说，除了石油焦之外还会使用一定比例的沥青焦来提高产品的机械强度。

煤焦油沥青通常用作粘结剂，它是煤焦油蒸馏的产物。

室温下为黑色固体，无固定熔点。

3.煅烧碳质原料在高温下进行热处理，排除所含水分和挥发分，并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅烧。

一般碳质原料采用燃气及自身挥发分作为热源进行煅烧，最高温度为1250℃-1350℃。

（1）煅烧使碳质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性，提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后续工序奠定了基础。

煅烧设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。

煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于cm3，电阻率不大于550μΩ.m，针状焦真密度不小于cm3，电阻率不大于500μΩ.m。

（2）原料的破碎处理和配料在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行粉碎、磨粉、筛分处理。

①中碎：通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的大小。

②磨粉：通过磨粉机（球磨机、环棍式环辊磨粉机）将碳质原料磨细到粒径以下的粉末状小颗粒的过程。

③筛分：通过具有均匀开孔的一系列筛子，将破碎后尺寸范围较宽的物料分成尺寸范围较窄的几种颗粒粒级的过程。

对电弧炉冶炼中石墨电极消耗及使用的探讨随着中国经济的快速发展，各行各业对特殊钢材的需求越来越广泛，致使电弧炉炼钢技术发展十分迅速，大容量超高功率电弧炉和大型炉外精炼技术已经成为现代化钢铁行业的标志。

国内现有100T以上粗炼电弧炉18台，变压器容量65~150MV*A；50~100T的电弧炉约有30台，变压器容量35~85MV*A；40~300T的LF精炼炉有126台，变压器容量10~45MN*A。

这些电炉均使用不同规格的超高功率石墨电极。

随着电弧功率的不断提高，冶炼工艺技术的不断优化，对石墨电极的理化指标要求越来越高具消耗指标越来越低。

从大型化大容量化的超高功率电弧炉的平均消耗水平来看，吨钢电极消耗从过去平均3.5KG/T降到了1.2KG/T，而LF炉的平均消耗均低于0.5KG/T。

由于石墨电极在冶炼中占有一定成本的比例而且消耗量很大，所以各使用厂家对石墨电极的消耗和使用效果均十分看重，而且也列入到生产中作为一项重要的考核指标。

本文对炼钢中石墨电极消耗和使用进行剖析。

1 石墨电极的消耗机理石墨电极作为电弧炉冶炼中的导电材料，其消耗随着电功的消耗而生成比关系。

现代电弧炉炼钢以电能和化学能为热能源，来实现炼钢过程中四脱（P、C、O、S）、二去（气、杂）、二调（温度、成分）的目的，石墨电极的使用性能在用户中主要体现在是否适用和消耗多少，而电极的消耗除与自身质量有着直接关系。

石墨电极在电弧炉冶炼中的消耗主要由以下几部分组成。

1.1 电炉内的石墨电极端部与外圆表面的消耗石墨电极在电弧炉内送电中产生的电弧有长、中、短弧之分，而熔化炉料和升温则取决于电弧功率。

弧长与二次电压成正比关系，与二次电流和升温速度成反比。

为提高冶炼速度而大幅度缩短冶炼时间，均采用强制吹氧的高化学能操作，这对石墨电极的抗氧化性和抗热震性提出了更高要求。

冶炼中石墨电极的端部消耗包括——电弧高温中产生的升华，与钢水和钢渣接触中产生的化学反应。