[科普中國]-焙燒毛坯石墨化

焙燒毛坯石墨化(graphitization of baked carbon product)是指焙燒毛坯在2000-3000℃高溫下進行熱處理，使碳網(wǎng)格微晶尺寸增大、晶層間距縮小，晶格常數(shù)接近天然石墨，從而獲得石墨電極所需要的物理化學性能。電極毛坯的石墨化是在電阻爐中進行的。其裝爐方法是在毛坯之間用碳填料相隔。爐芯的電阻率比毛坯的電阻率高得多(約50～100倍)。由于所有的焦耳熱實際上在爐子加熱開始就散發(fā)到了填料中，因而電極毛坯的加熱就通過填料的傳熱和熱輻射得以實現(xiàn)。

簡介電極毛坯的石墨化是在電阻爐中進行的。其裝爐方法是在毛坯之間用碳填料相隔。爐芯的電阻率比毛坯的電阻率高得多(約50～100倍)。由于所有的焦耳熱實際上在爐子加熱開始就散發(fā)到了填料中，因而電極毛坯的加熱就通過填料的傳熱和熱輻射得以實現(xiàn)1。

碳石墨毛坯碳石墨毛坯在石墨化前預先焙燒到1100～1200℃；在這一溫度下實際上已完成粘結(jié)劑的熱解過程和分子縮臺，也降低了氣體的揮發(fā)量。之后，在石墨化過程中，達到一定的溫度，并在這個溫度范圍，確定的時間內(nèi)有兩個重要反應，即結(jié)構(gòu)的改變和晶格的形成。

人們嘗試用開始功率縮短石墨化的時間。根據(jù)毛坯噸數(shù)和直徑，將開始功率確定為1000—2500kW。根據(jù)毛坯噸數(shù)和直徑確定的開始功率不是達到焙燒結(jié)束溫度的決定因素。將兩批直徑610mm，并在同一爐內(nèi)經(jīng)1100℃ 焙燒過的電極(同一爐段)進行熱處理。一批電極的開始功率為2500kW，另一批的開始功率為3500kW2。

石墨化溫度對于采用開始功率2500kW的產(chǎn)品，石墨化初期8h內(nèi)溫度升高較急劇。而對于第二批產(chǎn)品，觀察到8h以后的溫度升高較急劇。因此，試驗證明，開始功率的確定，不僅是由毛坯噸數(shù)和直徑確定，更主要是由材料的性質(zhì)決定?？紤]到碳毛坯在石墨化前已經(jīng)熱處理(焙燒)到1000-2000℃ ，在這一溫度范圍內(nèi)已發(fā)生材料的熱膨脹，因此，爐中功率采用盡可能高些是適宜的。

將用克拉斯洛夫德斯克針狀焦制成的直徑為610mm的毛坯預先焙燒到1100℃左右。 采用1:1的石墨化焦和原焦作填料。用鎢—錸熱電偶測溫。最大開始功率為3500kW1。

總結(jié)在石墨化過程縮短情況下，單組爐子生產(chǎn)率與其壽命成正比例增加。重要的因素是電爐熱損耗隨著石墨化過程的縮短而減少，相應地， 電能比耗降低。同時，在較高的溫度下，熱損耗發(fā)生變化時，電爐能達到熱平衡，從而使石墨的性能得以改善3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學