石墨模具的優缺點有哪些?
針狀焦分為以石油殘渣為原料生產的油基針狀焦和以精制煤焦油瀝青為原料生產的煤基針狀焦。
煤是煤焦油深加工的主要產品之一。它是各種碳氫化合物的混合物。常溫下為黑色半固體或高粘度固體,無固定熔點。受熱軟化后熔化,密度為1.25-1.35g/cm3。按軟化點可分為低溫、中溫、高溫瀝青。軟瀝青的產率是煤焦油產率的54-56%。煤的組成極其復雜,與煤焦油的性質和雜原子的含量有關,也受煉焦工藝系統和煤焦油加工條件的影響。表征煤瀝青特性的指標有很多,如瀝青軟化點、甲苯不溶物(TI)、喹啉不溶物(QI)、結焦值和煤瀝青流變性。
生產石墨模具材料的原料有石油焦、針狀焦和煤焦油瀝青。
它是由石油焦渣和石油瀝青焦化而成的可燃固體產品。黑色多孔,主要元素是碳,灰分很低,一般在0.5%以下。石油焦是一種容易石墨化的碳。石油焦廣泛應用于化工、冶金等行業。是生產電解鋁用人造石墨模具材料和炭素制品的主要原料。
煤在炭素工業中用作粘結劑和浸漬劑,其性能對石墨模具材料的生產工藝和產品質量有很大影響。粘結劑一般是軟化點適中、結焦值高、β樹脂高的中溫或中溫改性瀝青,浸漬劑是軟化點低、QI低、流變性好的軟瀝青。
根據石油焦的熱處理溫度,可分為生焦和煅焦。前者是延遲焦化得到的石油焦,含大量揮發物,機械強度低。煅燒焦炭通過煅燒生焦炭獲得。國內大部分煉油廠只生產生焦,煅燒多在炭素廠進行。
煅燒:對炭素原料進行高溫熱處理,以排出所含的水分和揮發性成分,并相應改善原料的理化性能的生產過程稱為煅燒。炭素原料煅燒一般以燃料氣及其自身揮發分為熱源,最高溫度為1250- 1350℃。
煅燒碳質材料的微觀結構和理化性能發生了深刻的變化,主要體現在焦炭的密度、機械強度和電導率的提高,焦炭的化學穩定性和抗氧化性的提高,為后續工藝奠定了基礎。
煅燒設備主要有罐式煅燒爐、回轉窯和電煅燒爐。煅燒質量控制指標為石油焦真密度不小于2.07g/cm3,電阻率不大于550μω·m,針狀焦真密度不小于2.12g/cm3,電阻率不大于500μω·m
根據石油焦的含硫量,分為高硫焦(含硫1.5%以上)、中硫焦(含硫0.5%-1.5%)和低硫焦(含硫0.5%以下)三種。低硫焦炭一般用于生產人造石墨模具材料。
針狀焦是一種優質焦炭,具有明顯的纖維狀結構,極低的熱膨脹系數,易于石墨化。焦炭塊破碎時可分裂成細長的條狀顆粒(長徑比一般在1.75以上),在偏光顯微鏡下可觀察到各向異性的纖維狀結構,故稱針狀焦。
針狀焦的物理力學性能非常各向異性,平行于顆粒長軸方向具有良好的導電性和導熱性,熱膨脹系數低。在擠出成型過程中,大多數顆粒的長軸沿擠出方向排列。因此,針狀焦是制造石墨的關鍵原料,其電阻率低,熱膨脹系數小,抗熱震性好。
