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冶金石墨电极概述及炭素制品行业浅析
2015年02月11日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:4298
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      炭素制品种类很多,按产品用途分为石墨电极类、炭块类、石墨阳极类、炭电极类、糊类、电炭类等等。炭块俗称炭砖或电炉块,主要用于有色金属和无色金属的冶炼以及电石、磷化工企业。炭块按用途可分为高炉炭块、铝用炭块、电炉块等。炭素制品按加工深度高低可分为炭制品、石墨制品、炭纤维和石墨纤维等。就目前而言,用量最大的炭素制品还是石墨电极和炭块。


      一、石墨电极介绍


      1、石墨电极分类及制造工艺流程


      石墨电极分类根据允许使用电流密度大小,可分为普通功率石墨电极、高功率电极、超高功率电极。石墨电极以石油焦、针状焦为原料,煤沥青作结合剂,经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成,是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体。


      普通功率石墨电极是允许使用电流密度低于17A/厘米2的石墨电极,主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。


      高功率石墨电极是允许使用电流密度为18~25A/厘米2的石墨电极,主要用于炼钢的高功率电弧炉。
超高功率石墨电极允许使用电流密度大于25A/厘米2的石墨电极,主要用于超高功率炼钢电弧炉。



电炉炼钢产耗比



石墨电极工艺流程


      2、石墨电极制造原材料分析

      石墨电极原材料结构分析


      A、针状焦


      针状焦是制造高功率和超高功率电极的优质材料,用针状焦制成的石墨电极具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。


      目前生产的针状焦根据使用的原料可分为石油系和煤系两类。以石油渣油为原料生产的针状焦为油系针状焦;以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。两种针状焦生产工艺不完全相同,但用途基本相同。


      目前石油系针状焦主要生产国是美国、英国和日本,煤系针状焦主要在日本能生产,已经形成油系、煤系生产针状焦共存局面。


      目前全球针状焦产量约150万t左右,而我国产量不到10万t,我国每年针状焦需求量约40~50万t,主要依赖进口。目前国产超高功率电极的产量由针状焦的数量来决定。


      B、煤沥青


      在石墨电极生产中作为粘结剂,主要分中温沥青与改质沥青。中温沥青是焦油蒸馏残液部分,产率占焦油的54~56%。改质沥青是以中温沥青为原料制取的。


      C、石油焦:


       在石墨电极生产中作为骨料。


      石油焦是以原油经蒸馏后的重油或其它重油为原料,以高流速通过500℃加热炉的炉管,使裂解和缩合反应在焦炭塔内进行,再经生焦到一定时间冷焦、除焦生产出石油焦。


      普通焦用于制造电极、绝缘材料,碳化硅和冶炼工业燃料。优质焦主要用作炼钢高功率和超高功率的石墨电极。特种焦是生产反应堆用核石墨套管原料。

 

      二、炭素制品行业前景


     1、石墨具有其它成份电极无法比拟的优质特性:


     A.热稳定性好,石墨在3550℃才会出现升华,此高温下常见金属早已熔化。

     B.电阻极低,仅数欧姆,冶炼时能源损耗少。

     C.重量轻,密度不足铜的1/4,易于运输及使用,安全性好,上炉冶炼时容易夹持。

     D.原料为易获取的沥青、石油焦等。

      E.可加工性好,加工速度较普通金属快3-5倍。

      基于以上数点,在可预见的数十年内,没有替代品。


      2、炭素行业属于基础原材料产业,是不可或缺的基础材料,市场容量非常大。


      炭素行业是对石化和煤化工行业的废渣进行深加工再利用,是一项能源二次利用、符合循环、环保经济理念的产业;同时,由于炭素材料的理化性能和机械性能在一定条件下优于金属材料和高分子材料,具有良好的导电性、热稳定性和化学稳定性,并具有较高的耐腐蚀性、高温状态下的高强度、自润滑性等特征,因此,炭素行业也是一项高科技产业。虽然目前中国已是炭素产品生产和出口大国,但高端产品在国际市场上难有话语权,高科技含量的炭素制品,以及部分领域特殊炭素制品,我们与炭素强国相比还有差距。推进高附加值产品开发是今后行业的发展要务。


      3、新型炭素制品不断涌现


      等静压石墨是近年新涌现出的一种新型炭素材料,在电阻率、弯曲强度、压缩强度等方面都优于高纯石墨,而且由于其特有的各向同性,被广泛用于单晶硅制造、高温气冷堆、机械密封、块孔式热交换器、精密电子仪器加工等新兴领域,吸引了许多炭素企业的目光。

碳纤维复合材料应用领域更广。在航天、航空、核工业、高能物理、医疗、交通运输、建筑方面等多领域广泛使用。运动器材中的自行车架、赛艇、皮划艇、滑雪板、滑水板、冲浪板、高尔夫球棍、网球拍、标枪、撑杆跳杆、钓鱼竿、冰球杆等等,都是碳纤维复合材料制作。目前上述运动器材,大量靠进口。

综上所诉,我国的炭素制品行业依然有巨大的市场和技术潜力,值得大家去深入的挖掘和开拓。

(附录)国内重点炭素企业名录

1、中钢集团吉林炭素股份有限公司

22、大同市新成特炭有限公司

2、方大炭素新材料科技股份有限公司

23、林州市红旗渠电炭有限公司

3、南通扬子碳素有限公司

24、河南(鲁山)方圆炭素集团

4、中钢集团四川炭素有限公司

25、焦作市中州炭素有限责任公司

5、山东八三炭素厂

26、黑龙江鑫源炭素有限责任公司

6、河南三力炭素制品有限公司

27、冀州市长安电极有限公司

7、大同能源发展有限公司炭素分公司

28、林州市电力炭素有限公司

8、四川广汉士达炭素股份有限公司

29、焦作市东星炭电极有限公司

9、新郑市豫电炭石墨制品有限公司

30、丹东鑫兴炭素有限公司

10、平煤集团开封炭素有限责任公司

31、石家庄市华南炭素厂

11、抚顺炭素有限责任公司

32、朔州市三元碳素有限公司

12、辽阳炭素有限公司

33、广西强强碳素股份有限公司

13、合肥炭素有限责任公司

34、山东省临邑县鲁北炭素有限公司

14、河北顺天电极有限公司

35、内蒙兴和兴永碳素有限公司

15、湖南银光炭素有限公司

36、芜湖江城炭素有限公司

16、成都蓉光炭素股份有限公司

37、唐山金湾特碳石墨有限公司

17、茂名碳素总厂

38、平顶山三基炭素有限责任公司

18、介休市巨源炭素有限公司

39、山东前昊炭素有限公司

19、山西晋阳碳素股份有限公司

40、兴和县木子炭素有限责任公司

20、天津龙汇碳石墨制品有限公司

41、索通发展有限公司

21、石家庄炭素有限责任公司

42、青海长春炭素有限公司

(粉体圈  作者:梧桐)


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