專利名稱：壓密煅后石油焦及其生產方法
技術領域：
本發明涉及碳素材料及其生產方法，尤其是一種壓密石油焦及其生產方法。
背景技術：
石油蒸餾后的殘渣、渣油或石油瀝青經過高溫焦化后的產物稱為鍛前石油焦，經過煅燒處理后成為煅后石油焦。煅后石油焦可以生產石墨化電極、鋁電解用預焙陽極、自焙陽極糊、陰極槽冷搗炭素料、陰極糊、純石墨化坩堝、石墨電樞等碳素制品。
目前生產的煅后石油焦體積密度一般0.9～1.1g/cm3；真密度2.0～2.10g/cm3；顯氣孔率40～60％；吸水率30～50％；由于體積密度低，耐壓強度、導電性差，生產碳素制品過程中需要消耗大量瀝青粘結劑，而瀝青的結焦值只有50％，最終影響碳素制品質量。石油焦的性能指標是由其生產加工方法決定的，現有的方法是把鍛前石油焦直接經過罐式煅燒爐煅燒處理，成為煅后石油焦，然后再破碎到需要的粒度。該方法雖然簡單，但產品指標波動嚴重，達不到要求，致使碳素制品質量降低。為提高碳素制品質量，需要一種體積密度、真密度大；導電性好的石油焦產品，及其生產該產品的方法。經查閱相關資料和生產企業調查，還未發現指標先進的石油焦產品及其生產方法。中國專利申請“石油焦粉末成塊工藝及其專用壓塊機”申請號99116510.1，公開了一種冶煉行業作為還原劑的石油焦粉末成塊方法及設備，雖提及了用成塊方式處理石油焦粉末，但沒有涉及石油焦體積密度問題，實際上作為還原劑也沒有必要要求石油焦的體積密度。
發明內容
本發明為提高碳素制品質量，通過對鍛前石油焦進行壓密、煅燒、油浸生產出體積密度、真密度、耐壓強度、導電性普遍提高的煅后石油焦。
本發明提供的壓密煅后石油焦特征如下瀝青浸漬前體積密度1.45～1.80g/cm3；真密度2.05～2.15g/cm3；吸水率10～25％；顯氣孔率15～30％；粉末比電阻320～460Ω·mm2/m；瀝青浸漬后體積密度1.6～1.90g/cm3；吸水率1～5％；顯氣孔率1.5～10％。
本發明提供的壓密煅后石油焦生產方法包括以下步驟a、取鍛前石油焦為原料，用篩分設備進行篩分分級，篩下料控制臨界粒度尺寸為2～30mm，篩上料經破碎機再篩分；b、篩下料進入壓力機或壓球機，使用壓球機時，調整壓輥液壓推力50～120噸，壓成28×25×15mm到100×75×40mm塊狀；c、經過壓球后的石油焦用固定蓖條篩篩分，蓖條之間凈空寬度12～13mm，篩下料重新返回到壓球機儲料槽中，經過預壓螺旋，繼續壓球；d、篩上料送入罐式煅燒爐或回轉窯，在1280℃～1300℃溫度條件下進行煅燒；e、煅燒后的石油焦分成二部分，一部分保持石油焦190～210℃條件下，裝入鐵籠中，直接進入油浸裝置進行真空、加壓瀝青浸漬，油浸后的石油焦送入230～250℃溫度的加熱槽中，控干石油焦表面多余瀝青后取出，成為塊狀浸漬壓密煅后石油焦。另一部分則降到室溫，直接生產石油焦粉料。
采用本發明提供的方法生產壓密煅后石油焦與現有技術相比較，其顯著的優點是1、壓密煅后石油焦產品質量均衡、穩定，先后生產的產品技術指標一致；2、壓密煅后石油焦體積密度增加20～40％；真密度增加0.5～1.5％；粉末比電阻降低5～20％；3、減少了石油焦混捏過程中瀝青加入量，提高了混捏效率，同時減少了瀝青煙氣排放量對環境的影響；4、壓密煅后石油焦具有石墨化各向異性特性。
具體實施例方式
本發明有如下三種實施方案方案一 對煅前石油焦原料，直接通過篩分設備進行篩分分級，篩分設備選單層篩網，機械篩分方式，可以是回轉篩、自定中心振動篩、電磁電機振動篩、直線篩等。按罐式煅燒爐生產能力2t/h設計，考慮篩上、篩下通過量，處理能力取10t/h。
篩上料直接進入罐式煅燒爐煅燒，用于生產普通石油焦產品，保證普通石油焦穩定的質量和生產能力。篩下料進入壓球機進行壓球，壓球機壓輥推力液壓調整范圍50～120噸，主機轉速可調，主電機功率＞36Kw，帶螺旋預壓裝置，屬標準設備。
根據壓球機壓球大小，來調整篩分設備篩下料最大顆粒尺寸，壓球機壓球形尺寸范圍最大100×75×40mm，最小28×25×15mm，相應要求篩下料控制最大臨界粒度尺寸2～30mm。根據石油焦要達到的體積密度、壓球機生產能力、壓球機壓輥最大推力等條件在上述范圍內選擇篩下料粒度。
經過壓球后的石油焦用固定蓖條篩篩分，蓖條篩采用普通鋼焊制，要求長度1.5～2.0m，寬度0.6～1.0m，蓖條之間凈空寬度12～13mm。篩下料重新返回到壓球機儲料槽中，經過預壓螺旋，繼續壓球。篩上料為合格品，直接送到煅燒設備中煅燒。煅燒設備采用罐式煅燒爐或回轉窯，在1280～1300℃溫度條件下進行煅燒，煅燒后的石油焦分成二部分，一部分保持石油焦在200℃溫度下，裝入鐵籠中，進入5m3油浸裝置進行真空、加壓瀝青浸漬。瀝青真空油浸裝置由真空、導熱油加熱、瀝青加壓等系統組成。按罐式煅燒爐生產能力2t/h計算，取5m3立式油浸罐。導熱油加熱系統利用煅燒爐的熱源，保持導熱油溫度200～220℃之間，要求真空度＞0.09Mpa，瀝青加壓壓力0.4～0.8Mpa。油浸周期30～40min，處理能力2～5t/h。油浸后的石油焦送入240℃溫度的加熱槽中，加熱槽可以單獨設立，也可利用油浸裝置中的油浸槽代替。在加熱槽中控干石油焦表面多余瀝青后取出，成為浸漬壓密煅后石油焦。另一部分將煅燒后的石油焦降到室溫，直接生產＜0.08mm石油焦粉料。
方案二 該方案采用連續生產方式。煅前石油焦原料用破碎機進行破碎，按罐式煅燒爐生產能力2t/h設計，根據煅前石油焦粒度狀況和壓球機所需石油焦粒度進行考慮，破碎機生產能力5～10t/h。按進出料破碎比1∶5～10進行選擇，可以是錘式破碎機、反擊式破碎機、齒輥式破碎機、細齒顎式破碎機或焦炭專用破碎設備。破碎后的石油焦通過篩分設備進行篩分，篩上料回到破碎機從新破碎，篩下料進入壓球機進行壓球，形成破碎、篩分閉路循環系統。根據壓球機壓球大小來調整破碎機出料口和篩分設備篩網尺寸，壓球機壓球形尺寸范圍最大100×75×40mm，最小28×25×15mm，相應控制破碎機和篩下料顆粒尺寸2～30mm。生產壓密石油焦的余下工藝過程與設備同方案一。
方案三 煅前石油焦的破碎與篩分閉路循環系統與方案二相同，但要求篩下料最大粒度控制在0.5～3.0mm之間。篩下料進入儲料槽保溫，然后與液體瀝青結合劑、鍛前石油焦粉料一起投入到高速混合機中混合。高速混合機有效容積1.0m3，具有導熱油保溫夾套。混合溫度在140～160℃，混合機轉速可以調整和控制。采用飛機翅膀結構的攪拌器，使石油焦在混合過程中懸浮在空氣中，進行高速混合。電機功率30Kw，設備處理能力2t/h，目前已定型為標準設備。
高速混合機采用保溫夾套結構。由于高速混合機是間歇工作的，進出料必須采用儲料槽進行過度，儲料槽為恒溫保溫裝置，要求槽內溫度150～180℃，進入帶保溫夾套的高速混合機共三種原料，石油焦篩下料、煅前石油焦粉和液體瀝青結合劑。煅前石油焦粉是采用煅前石油焦進行粉磨，細度要求80μm時篩上料量＜5％，其中＜40μm含量＞50％。瀝青結合劑的技術指標和溫度與粘度關系見表4所示表4瀝青結合劑指標
瀝青結合劑溫度與粘度的關系(單位map·s)
三種原料的配合比例是自然破碎粒度0.5～3.0mm的煅前石油焦74～79％；＜80μm煅前石油焦粉20％；瀝青結合劑1～6％，一次混合量800～600Kg，混合周期為20～30min。混合好的物料送到150℃保溫儲料槽中，該料槽既是高速混合機出料槽，也是壓密設備的供料槽。把保溫儲料槽中物料取出送入真空壓力機壓密，也可直接采用壓球機壓密。真空壓力機采用壓制耐火材料鎂碳磚的750～1600t油壓式壓力機，屬標準壓磚設備。可以采用人工或自動給料和出料，生產能力1～5t/h。后續工藝過程與設備與方案一、二相同。
天然石墨或人造石墨、石墨化坩堝、預焙陽極、碳磚制品等高體積密度顆粒原材料，也可以參照壓密煅后石油焦生產方法生產。
權利要求
1.一種壓密煅后石油焦其特征在于具有如下技術指標瀝青浸漬前體積密度1.45～1.80g/cm3；真密度2.05～2.15g/cm3；吸水率10～25％；顯氣孔率15～30％；粉末比電阻320～460Ω·mm2/m；瀝青浸漬后體積密度1.6～1.90g/cm3；吸水率1～5％；顯氣孔率1.5～10％。
2.權利要求1所述的壓密鍛后石油焦的生產方法，其特征在于該方法包括以下步驟a、取鍛前石油焦為原料，用篩分設備進行篩分分級，篩下料控制臨界粒度尺寸為2～30mm，篩上料經破碎機再篩分；b、篩下料進入壓力機或壓球機，使用壓球機時，調整壓輥液壓推力50～120噸，壓成28×25×15mm到100×75×40mm塊狀；c、經過壓球后的石油焦用固定蓖條篩篩分，蓖條之間凈空寬度12～13mm，篩下料重新返回到壓球機儲料槽中，經過預壓螺旋，繼續壓塊；d、篩上料送入罐式煅燒爐或回轉窯，在1280～1300℃溫度條件下進行煅燒；e、煅燒后的石油焦分成二部分，一部分保持石油焦190～210℃條件下，裝入鐵籠中，直接進入油浸裝置進行真空、加壓瀝青浸漬，油浸后的石油焦送入230～250℃溫度的加熱槽中，控干石油焦表面多余瀝青后取出，成為塊狀浸漬壓密煅后石油焦，另一部分則降到室溫，直接生產石油焦粉料。
全文摘要
本發明公開了一種壓密煅后石油焦及其生產方法。解決了現有煅后石油焦體密、真密低，導電性差問題。壓密煅后石油焦特征如下瀝青浸漬前體積密度1.45～1.80g/cm
文檔編號C10B55/00GK1548501SQ03133318
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月18日 優先權日2003年5月18日
發明者李純, 張錫平, 李 純 申請人:鞍山科技大學