[發(fā)明專利]無(wú)煙煤石墨化工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110368169.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN102557016A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅云;明崇倫;李強(qiáng);蔣偉;何景農(nóng);孟慶杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宜賓天原集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): C01B31/04
• 分類號(hào): C01B31/04
• 代理公司: 泰和泰律師事務(wù)所 51219
• 代理人: 魏常巍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)煙煤石墨化工藝。

背景技術(shù)

目前在炭電極、炭糊類等炭素產(chǎn)品需大量使用石墨化原料。然而，目前市場(chǎng)上供應(yīng)的石墨化原料主要是石墨化的石油焦和質(zhì)量極不穩(wěn)定的石墨電極加工所產(chǎn)生的下腳料。這些產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，供應(yīng)量較小。因此大規(guī)模生產(chǎn)出高品位、理化指標(biāo)優(yōu)良的石墨化產(chǎn)品成為亟待解決的問題。

無(wú)煙煤具有含碳量高、結(jié)構(gòu)致密的特點(diǎn)，價(jià)格低廉，供應(yīng)量大的特點(diǎn)。本發(fā)明目的在于提供一種穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)石墨化無(wú)煙煤的石墨化工藝。相對(duì)于普通石墨化制品，本工藝生產(chǎn)的石墨化無(wú)煙煤質(zhì)地均勻、理化指標(biāo)優(yōu)良。

本發(fā)明的技術(shù)目的是通過如下方案實(shí)現(xiàn)的：?

一種無(wú)煙煤石墨化工藝，是在艾奇遜石墨化爐進(jìn)行，先于爐內(nèi)鋪設(shè)爐底料層，然后向爐內(nèi)裝入待石墨化的無(wú)煙煤，爐內(nèi)升溫前，于爐芯外側(cè)放置保溫料，所述保溫料由焦粉及石英砂按（2～3）：（7～8）的體積比混合而成。

在石墨化生產(chǎn)操作工藝過程中，裝爐是關(guān)鍵，是產(chǎn)品石墨化效果好壞的保障。本發(fā)明工藝與傳統(tǒng)工藝相比，裝爐時(shí)沒有加入電阻料，而是使電流直接流過無(wú)煙煤料層產(chǎn)生熱量，使得爐內(nèi)的熱效率更高。而無(wú)煙煤屬于無(wú)定形炭，其石墨化難易程度介于易石墨化和難石墨化之間，既不具有易石墨化炭的結(jié)構(gòu)（易石墨化炭的母體有機(jī)物在石墨化過程中經(jīng)過熔融狀態(tài)導(dǎo)致碳的大分子團(tuán)接近互相平行，而大體上呈互相平行的一組組碳的大分子團(tuán)在石墨化的高溫下容易經(jīng)過進(jìn)一步排列形成石墨晶格結(jié)構(gòu)）；又不具有難石墨化炭的結(jié)構(gòu)（難石墨化炭在石墨化過程中一般不經(jīng)過熔融狀態(tài)，且含有大約占總體積20%~50%的微小孔隙，此類孔隙阻炭的石墨化所必須的層面狀大分子團(tuán)的接近，而使得層面間距遠(yuǎn)大于石墨晶格的層面間距），本發(fā)明工藝?yán)冒孢d石墨化爐使無(wú)煙煤石墨化，相同加熱條件下爐內(nèi)溫度更高，電阻熱效利用率高，相較于常規(guī)工藝而言能耗有效降低，得到的石墨化無(wú)煙煤產(chǎn)品低灰、低硫、低氮、低磷含量、比電阻低、真密度高，石墨化程度高，并且質(zhì)量穩(wěn)定、理化指標(biāo)優(yōu)良，質(zhì)量指標(biāo)接近石墨碎，適合作為高爐炭塊、電爐炭塊以及鋁電解槽陰極炭塊的原料。

進(jìn)一步，所述爐底料由焦粉與石英砂按（2～3）：（7～8）的體積比混合而成，爐底料鋪料厚度一般為700～900mm。

進(jìn)一步，所述待石墨化的無(wú)煙煤裝爐時(shí)，是向爐內(nèi)依次鋪設(shè)無(wú)煙煤層和石墨類材料層，無(wú)煙煤層和石墨類材料層間隔設(shè)置，無(wú)煙煤層和石墨類材料層總層數(shù)為3~7層。無(wú)煙煤層與石墨層間隔鋪設(shè)可以保障在石墨化期間送電均勻，同時(shí)使石墨化產(chǎn)品質(zhì)量均勻。

進(jìn)一步，所述無(wú)煙煤層至少為三層。層數(shù)太少，則原料電阻過大，在石墨化過程中無(wú)法形成導(dǎo)電通路，導(dǎo)致出現(xiàn)死爐。層數(shù)太多，則原料電阻過小，生產(chǎn)過程熱效率低，電耗大，成本升高。?

進(jìn)一步，無(wú)煙煤裝爐結(jié)束后升溫之前，于最上層物料的頂部鋪設(shè)一層保溫料層。

進(jìn)一步，無(wú)煙煤石墨化所需溫度為2500℃~3000℃，爐內(nèi)升溫至所述溫度后保溫20~40小時(shí)，然后停止加熱，無(wú)煙煤石墨化反應(yīng)結(jié)束，得所需石墨化無(wú)煙煤。石墨化時(shí)間過短有可能使石墨化產(chǎn)品石墨化程度不夠，時(shí)間過長(zhǎng)，使耗電量增加，生產(chǎn)周期延長(zhǎng)。

需要說(shuō)明的是，本工藝所述爐芯外側(cè)是指爐芯到艾奇遜爐爐內(nèi)壁之間的空間。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明工藝在艾奇遜石墨化爐內(nèi)進(jìn)行無(wú)煙煤石墨化，通過調(diào)節(jié)裝料方式和爐料組成，使得石墨化爐內(nèi)溫度分布更加均勻以及熱效率更高。相同加熱條件下爐內(nèi)溫度更高，電阻熱效利用率高，相較于常規(guī)工藝而言能耗有效降低，得到的石墨化無(wú)煙煤產(chǎn)品低灰、低硫、低氮、低磷含量、比電阻低、真密度高，石墨化程度高，并且質(zhì)量穩(wěn)定、理化指標(biāo)優(yōu)良，質(zhì)量指標(biāo)接近石墨碎，適合作為高爐炭塊、電爐炭塊以及鋁電解槽陰極炭塊的原料，本發(fā)明工藝生產(chǎn)石墨化無(wú)煙煤產(chǎn)品成本更低，且能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的1mm~5mm粒度產(chǎn)品的XRD圖譜；

圖2為實(shí)施例2的1mm~5mm粒度產(chǎn)品的XRD圖譜；

圖3為實(shí)施例3的1mm~5mm粒度產(chǎn)品的XRD圖譜。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

裝置：艾奇遜石墨化爐

石墨化前，測(cè)得無(wú)煙煤含硫量2%（wt%）、灰分含量為5%~9%（wt%）、揮發(fā)份含為5%~10%（wt%）。

實(shí)施例1：

爐底料組成：3:7體積比的焦粉與石英砂的混合料；

保溫料組成：3:7體積比的焦粉與石英砂的混合料。