炭素生产问答

1、石墨化生产的工艺流程：

2、石墨材料具有哪些特性？

A、良好的导热、导电性，被视为半金属； B、较低的热膨胀系数； C、很高的熔点；

D、很好的化学稳定性，特别适合用于铝电解阴极内衬； E、良好的抗热震性能； F、很好的自润滑性能。 3、炭素生产的原料有哪些？

通常有固体炭质原料和粘结剂及浸渍剂。固体炭质原料包括石油焦、冶金焦、无烟煤、天然石墨、石墨碎。粘结剂和浸渍剂包括煤沥青、煤焦油、蒽油、合成树脂。还有一些辅料，包括冶金焦和焦粉。

4、为什么原料中硫对石墨制品生产是一种有害元素？

如果生产石墨制品的原料含硫量高，则会在石墨化过程中（1600～ １８００℃），由于原料所含硫化物以气体状态突然释放制品产生体胀现象，从而引发制品裂纹废品。

５、原料贮存过程中要注意什么？

A、炭质材料的堆场必须是水泥地面，尽量减少外界杂质的混入。

B、在贮存过程中严禁混入灰尘、泥沙或其它杂质的混入，少灰原料最好入库保管。 C、防止原料互混。

D、防止雨雪淋，以免煅烧时影响质量和燃料消耗。

E、要注意对贮存的新旧原料的周转使用，有些原料贮存的时间不宜过长。 F、要加强对贮存原料的质量检查，以便及时掌握贮存原料的质量情况。

6、延迟石油焦根据微观结构的差别可以分为哪几类？

海绵状焦、蜂窝状焦、针状焦、等方状焦。 7、如何评价石油焦质量？

石油焦的质量可用灰分、硫分、挥发分和煅后真密度来衡量。灰分含量是石油焦的主要质量指标，一般炭素原料石油焦的灰分含量应小于0.5%，硫分对炭素生产来说是一种有害元素，一般对生产石墨制品要求硫含量较低，但对生产预焙阳极可以较高的硫含量。挥发分的高低表明其焦化的程度，对煅烧操作有较大影响，延迟焦的挥发分为7～１８％。煅后焦的真密度的大小标志石油焦石墨化的难易程度，煅后焦的真密度越大，则石油焦越易石墨化。

８、如何评价煤沥青粘结剂的质量？

Ａ、软化点是煤沥青最重要的物理性质之一，软化点在７５℃以下的称为软沥青，软化点在７５～９０℃之间的称为中温沥青 ，软化点在９０℃以上的称为高温沥青。沥青软化点高，则挥发分含量少，焙烧后残炭量大，制品机械强度高，但沥青熔化、混捏和成型都需要高一些的温度。

Ｂ、沥青的粘度随温度上升而减小，同时又取决于沥青本身的特性。粘度和软化点都代表沥青的可塑性，影响着炭素生产中糊料的混捏和成型。一般炭素生产只需测定沥青在１００～２００℃范围内的粘度。

Ｃ、煤沥青的密度反映了它的含氢量或碳氢原子比，煤沥青的密度大，则混捏时填充在骨料颗粒间的沥青量也多，焙烧后制品的密度高，机械强度大。

D、沥青的结焦质是评价沥青质量的重要依据，它与沥青的挥发分含量密切相关，高软化点沥青结焦值高。沥青的结焦值还与生坯焙烧时的升温速度有关，慢速升温有利于提高结焦值。

E、煤沥青在加热过程中的气体析出曲线对制定焙烧升温曲线关系很大，因为在某些温度阶段，挥发分剧烈排除，所以要放慢升温速度，否则易产生裂纹废品。沥青的气体析出曲线与其软化点高低有关。

F、煤沥青的溶剂萃取组分含量对煤沥青粘结剂的质量影响很大，常用于评价煤沥青质量的组分包括苯（或甲苯）不溶物、喹啉不溶物和β树脂（即苯不溶喹啉可溶物），这些组分的含量在一定范围内才能保证煤沥青的粘结性和结焦性。 9、煤沥青的溶剂萃取原理是什么？它有哪些组分？

煤沥青是由很多复杂的芳香烃和杂环烃组成的混合物，一般很难从沥青中提取单独的具有一定化学组成的物质，而只能用不同的溶剂萃取煤沥青，将它分离成若干组分。煤沥青的溶剂萃取分析原理是根据化学相似相溶原则，即两种物质的分子大小、元素组成、化学结构和性质愈相似，就愈能很好地互相溶解，因此用同一种溶剂抽提出来的一组物质，其物理化学性质就比较相似。

在炭素材料工业，一般用苯（或甲苯）和喹啉两种溶剂将煤沥青萃取为三个组分： A、不溶于喹啉的组分——α树脂，或直接称喹啉不溶物（QI）。QI组分单独炭化时不软化熔融，属难石墨化组分，它不利于炭化时中间相小球体的生长，使炭化产物各向异性区域减少，但QI的存在可以提高煤沥青焦化时的残炭量，从而提高制品的密度和机械强

度。

B、溶于喹啉而不溶于苯的组分—β树脂，即BI-QI，BI为苯不溶物，β树脂是煤沥青中起粘结作用的主要成分，其含量的多少直接影响制品的密度、强度、导电性。一般认为β树脂的含量越高，越有利于提高制品的上述性质，煤沥青的粘结质量越好。 C、可溶于苯的组分—γ树脂，或直接称为苯的可溶物（BS），γ树脂的含量决定了沥青的粘度性质，提高其含量可改善糊料的塑性，使成型工艺简单化。

D、把不溶于苯（或苯）的组分称为游离碳，它是由多种不同化学成分的高分子碳氢化合物组成的。游离碳含量过低会影响焙烧制品的强度和孔隙率，但过高会影响煤沥青的粘结性能。

10、煤沥青的QI的组分是怎样的？

按QI的形成，分为原生QI和次生QI。原生QI就是煤焦化时形成的QI，它存在于煤焦油中，当煤焦油进行蒸馏加工时，原生QI又转移到煤沥青中。原生由无机QI和有机QI构成，无机QI是由煤中的灰分颗粒、炉壁耐火砖粉、以及炉门铁件和煤气收集总管中的铁和氧化物粉末等组成。有机QI主要是由煤的大芳烃分子裂化而成，或者由裂化产物中分子量较低的芳烃在焦炉的高温下热聚合而形成的。

次生QI是煤焦油在蒸馏过程中经热聚合而形成的那一部分QI，其中大部分是在400℃范围内生成的，又称为中间相QI，无论原生QI还是次生QI都是高度聚合的稠环芳烃。 降低原生QI，提高次生QI的含量，可以使沥青粘结焦和制品具有较少的镶嵌结构和较多的流线性结构，使制品的热膨胀系数降低，各向异性提高。制品的密度、机械强度、导电性、传热性等也得到提高，其结果是提高制品的抗热震性能。

11、粘结剂沥青和浸渍沥青的质量要求有和差异？

粘结剂沥青需具有高软化点、较高的苯不溶物，且应含有相当数量的β树脂，同时具有较低的灰分和高结焦值，QI应在5～１８％范围内。而浸渍沥青的软化点要低些，以保证液态沥青的渗透性，通常用煤焦油或蒽油来调整浸渍沥青的软化点，浸渍沥青的ＱＩ含量应较低，因为ＱＩ易在制品孔隙入口处形成不渗透滤饼而降低浸渍效果。 １２、改质沥青是怎样生产的？

我过生产炭素用改质沥青主要用两种方法： Ａ、热聚合法生产改质沥青

将中温沥青加热熔化输入密闭釜中，缓慢加热到规定温度，在常压或加压条件下保持一段时间，使沥青进行热解、聚合反应，中间相球体成长融并，软化点逐渐提高，其分子量和结焦值也相应增大。热聚合温度为400℃左右,热聚合时间为4～８小时。 Ｂ、闪蒸法生产改质沥青

经过管式炉蒸馏所得的中温沥青输入闪蒸塔内，在距离塔底1.5米处喷滴出来.由于闪蒸塔顶部由蒸汽喷射泵造成塔内真空状态,因此中温沥青在360～370℃受到减压蒸馏,在很短时间内软化点提高到110～120℃,然后由沥青泵打到冷却塔中用水喷淋冷却. 13、改质沥青作为炭素生产粘结剂有何特点？

Ａ、结焦值高，焙烧时可生产更多的粘结焦，制品的机械强度更高； Ｂ、软化点高，夏天运输和远距离运输问题更易于解决；

Ｃ、混捏、成型过程中逸出的沥青烟气较少；

Ｄ、要提高熔化温度和保温输送温度；

Ｅ、因含较多的β树脂和次生的ＱＩ，具有较高的稳定性，有利于提高制品质量。 １４、煤沥青炭化规律如何？中间相小球体是怎样形成的？

煤沥青是一大群稠环芳烃化合物及其衍生物的混合物，其中已经确认出的化合物已有几百种之多，因此煤沥青的炭化过程相当复杂。煤沥青炭化时随着温度的升高，将发生如下所示的多阶段反应，这些反应可以概括为两类：前期以热分解反应为主，后期以热缩

聚反应为主，随着缩合环数的增多，稠环芳烃的热稳定性则增高。

当沥青被加热后软化熔融成为各向同性的基质，当它们被加热到350～480℃并维持一段时间，存在于各向同性基质中的芳香族分子产生脱氢缩聚等反应，逐步形成分子量大且热力学稳定的稠环芳烃分子的层片。这些稠环芳烃分子片层在范德华力和热扩散作用下平行叠砌，形成球形的可塑性物质，这就是小球体形成前的胚核，它们存在于各向同性的具有较低粘度的母向基质中。为了使体系的表面能最小，故要保持最小的表面积，即呈球体。这种初生球不断吸收周围流动的母相基质而长大。与此同时，在热扩散作用下，新的初生球体不断产生，母相基质中小球体浓度增加，容易产生单球体之间的接触，融并成复球。复球内部分子又进行重排和有序化，吸收周围流动的基质后成为较大球体。较大球体又相互接触融并成更大的复球。如此反复，直至各向同性的母相基质因被小球体吸收而粘度迅速增大后，小球体的表面张力再也不能维持其球体形状时，在流动相中逸出气体的压力及剪切应力的作用下产生流变，成为流动态的各向异性区域固化，最终光学各向异性的焦炭。

随着中间相阶段分子的预定向，形成明显的各向异性，这种有序结构为产生尽可能规整的石墨结构奠定了基础，因此中间相小球体的形成对炭素原料的难易石墨化有决定作用。 15、延迟焦是如何生产的？

石油焦是石油蒸馏后的残渣、渣油或石油沥青经过高温焦化后产品，通常采用延迟焦化法生产。延迟焦化的主要设备为30多米的焦化塔（一般每组两座）及渣油加热炉。渣油先用泵打入加热炉，加热到500℃左右，在打入焦化塔内。由于进塔渣油本身温度很高，

渣油借助本身的热量进行热解缩聚反应，在逸出大量轻质油和石油气的同时，留下残渣石油焦将塔充满后冷却出焦。焦化周期从打入渣油到出焦需24小时。虽然渣油在流经加热炉时已获得热解缩聚反应所需温度，但由于渣油流速很快，来不及进行反应就离开了加热炉，使反应延迟到焦化塔内进行，因此称为延迟焦化，其产品称为延迟焦。

延迟焦化生产效率及机械自动化程度高，劳动条件好，操作方便，但由于此法是原料在渣油不断喷吹的情况下成焦的，成焦温度低，且采用高压水出焦，因此焦炭结构疏松，粉焦量大，挥发分高、水含量也高，给炭素煅烧带来不利。 16、煅烧的目的是什么？ A、排除水分和挥发分；

B、提高原料的密度和机械强度； C、改善导电性能；

D、提高原料的抗氧化性能。 17、煅烧温度如何确定？ 实践证明，经过1300℃煅烧的炭质原料已达到充分收缩，因此通常的煅烧温度选择1300℃比较合适。如果煅烧温度太低，炭质原料就得不到充分的收缩，原料中挥发分不能完全排除，原料的理化性能不能达到稳定均匀，在后续的焙烧过程中原料就会二次收缩，导致制品变形和裂纹，而且制品的密度和机械强度都比较低，所以为了避免裂纹，一般煅烧温度应高于焙烧温度。但煅烧温度过高，原料因高烧反而会降低体积密度和机械强度，而且砌筑煅烧炉的耐火材料也不允许煅烧温度过高。因此合适的煅烧温度既可以保证煅烧物料的质量，又可以延长煅烧设备的使用寿命。

18、石油焦煅烧过程中物料的真密度如何变化？

从煅烧前的1.42～1.61g/cm3提高到2.0～2.12g/cm3,提高了40%,真密度随煅烧温度的变化呈良好的直线关系，煅后焦的真密度可以直接反映煅烧程度以及所处的煅烧温度。煅后焦真密度的提高主要是由于炭质原料在高温下不断逸出挥发分并同时发生分解缩聚反应，导致结构重排和体积收缩。真密度的增大与挥发分的逸出密切相关。由于真密度可以表示煅后焦的致密程度和微晶规整化程度，因此煅后焦的真密度可以用来评价煅后焦的质量和煅烧工艺的好坏。

19、石油焦在煅烧过程中比电阻将发生什么变化？ 比电阻随温度的变化可分为四个温区： A、500℃左右，炭质材料的比电阻最大；

B、500～1000℃，比电阻直线下降，从107Ω.cm降到10-2Ω.cm；

C、1000～2200℃，比电阻的变化很小；

D、2200℃以上，比电阻随温度的提高而进一步降低，这与物料的石墨化程度有关。 20、影响球磨机生产的因素有哪些？

A、磨机的转速，适宜转速 n=32/D0.5(rpm);

B、装球量，装入的钢球一般占筒体容积的40%，应略低于进出料口的高度，一般选用直径60～80mm的钢球作为大球，40～50mm的钢球作为中球，20～30mm作为小球，大、中、小的钢球配比一般为5：1：4，物料与钢球的载重量之比为1：1.1～1.2.

C、衬板形状，有波形衬板和凹坑衬板，一般为凹坑衬板。

D、筒体直径，直径越大，产能越大。

E、操作条件，负压、风量、装球量、给料量。 21、影响筛分的因素有那些？

A、物料的性质：物料的粒度特性和物料的含水量 含“易筛粒”（小于0.8倍筛孔尺寸的颗粒）越多则越好筛,生产效率也越高;若物料中“难筛粒”（0.8～1倍筛孔尺寸的颗粒）越多,且越接近筛孔尺寸,则越难筛,这时的筛分效率和生产率都将下降; 1～1.5倍筛孔尺寸的颗粒称为“障碍粒”。 物料含有水分时，筛分效率和产能都会降低。

Ｂ、筛面种类和结构参数：筛子的有效面积、筛面种类、筛孔大小、筛孔形状、筛面运动情况。

筛子的有效面积越大，则筛分效率和产能越大，反之则越小；

钢丝筛的有效面积最大，但使用寿命短，棒条筛的使用寿命最长，但有效面积最小，钢板筛的使用面积和寿命中等。

筛孔的尺寸越大，筛面单位面积生产率和筛分效率越高，但筛孔的尺寸是根据筛分的目的和要求决定的。

长方形筛孔的有效面积大，有利与条状和片状颗粒通过，所以产能最高，圆孔筛和其它形状筛孔相比，在尺寸相同的情况下透过同种筛孔的筛下料的粒度较小。

筛面与物料之间的相对运动，有利于粒子通过筛孔。固定条筛的筛分效率为50～60%，而摇动筛为70～80%，振动筛的筛分效率＞90%。

C、操作条件：加料均匀性和筛面倾角

均匀连续加料，控制加料量，使物料沿整个筛子的宽度布满一薄层，既充分利用了筛面又利于细粒通过筛孔，提高产能和筛分效率。

增大筛面倾角可以提高送料速度，生产能力增大，但缩短了物料在筛上的停留时间，筛分效率降低，因此应选择适当的筛面倾角。

22、炭素生产配料包括哪几个方面？应注意哪些问题？ A、选择原材料的种类；

B、确定不同种类原料的配比；

C、确定固体炭素原料的粒度组成； D、确定粘结剂的软化点和用量。

在配料操作时应注意以下问题：

定期检查配料设备，确保其准确性；

认真核对配料单，对各组分的有关数字应清楚；

经常检查各配料仓的粒子纯度，如不合格应及时纠正； 绝对禁止多灰产品与少灰产品混杂；

当改变产品品种时，应注意将设备清扫干净后才能更换； 在生产正常稳定的情况下，不应随便改变配料单。 23、确定配方中各种颗粒粒度配比的依据是什么？

应考虑以下几个方面：

A、产品截面大小；产品截面大，就应当采用较大的粒度和较少的细粉；产品截面小就选用较小的粒度和较多的细粉。例如对大规格电极，球磨粉占全部干料的30～40%，中规格占40-50%，小规格占50-70%。

B、产品使用要求；对那些要求密度大、强度高、孔隙率低和加工后表面要求光洁的产品则采用较小的粒度。而对那些要求抗热震性和抗腐蚀性好，对机械强度和孔隙要求不高的产品，宜采用粗的粒度组成。

C、原料性质；不同原料颗粒的强度系数和回胀系数以及对粘结剂的吸附性能存在差异，因此采用不同原料生产同类产品是，各粒度的配比需作适当调整，比较理想的是大颗粒采用强度系数较高的原料，而把颗粒强度系数低的原料磨粉使用。原料对沥青的吸附性能不同时，吸附性差的原料不宜磨粉。

D、工艺条件和工序成品率；每种产品要选用几粒级配方，要视工艺条件和实际生产流程而定，在符合技术要求的前提下，要尽可能地减少粒级。每种规格的产品配方中，至少有一种粒级的用量可以自由调节，即对这种粒级在配方中不作要求。对大中规格的产品过多使用小颗粒和粉子会降低成型、焙烧、石墨化的成品率，因此在保证最终产品质量的前提下，应尽可能减少细粉用量，对小颗粒也作适当控制。 24、配料中大颗粒和小颗粒的作用是什么？

石墨制品的配料除选择原料配比外，还要确定粒级配比，即使用不同尺寸的大颗粒、中颗粒、小颗粒（细粉）配合使用，目的是使制品具有的较高的密度和较低的孔隙率。一般大颗粒和细粉占较大的比例，而中间颗粒占较小比例。

大颗粒在配体中起骨架作用，适当增大大颗粒的尺寸和用量可以提高制品的抗氧化性和抗热震性别1，较少成型和焙烧工序的裂纹废品，但其副作用是产品的孔隙率增大，降低制品密度和机械强度，加工后表面粗糟。

小颗粒粉料的作用是充填作用，在适当范围内增加其用量，可以提高产品的密度和机械强度，降低孔隙率，产品加工后表面光洁。粉料一般在配料中占40-70%，但粉料过多会走向反面，增大裂纹废品率，同时因粉子用量增大而是沥青用量增大反而使强度降低，增大孔隙率。

25、什么是球体最紧密堆积原理?如何根据最大容积比重来确定粒级配比?

等径圆球的最紧密堆积的空间利用率为74.05%，因此单一直径的球体堆积后不可能得到

致密的堆积体.在直径较大的球体堆积后的孔隙中加入一定数量的直径较小的球，则堆积体的孔隙就会大大下降。实践证明，当堆积用球体超过四组，孔隙变化就不显著了，如用两组配合，大球与小球直径的比值时，堆积最密集；当用三组球时，三种球的直径比值为7：1：2时堆积最紧密。

炭素原料破碎后形状非常复杂，不是规则的球体，因此实际工作中还是采用容重试验。用试验法选择各种粒度的比例，首先用两种颗粒作实验，一般用大颗粒和另外一种颗粒，以大颗粒重量为100可，然后把它分别与0-100可的第二种颗粒混合，取得最大容重之混合物100克，再与0-100克的第三种颗粒混合，再选取容重最大的三种颗粒混合料，与第四种颗粒混合试验，依此类推直到得到容重最大的混合物为止，由此可以确定最佳的粒级配比。

26、配料单计算举例（工作配方计算）

所谓工作配方，就是当规定了每一锅糊料的重量后，如何依据指定的配方以及各种粒子的粒度组成后，进一步计算出各配料仓的粒子用量。计算步骤如下： A、从给定的原料比例计算干料的百分组成；

B、根据给定的粒级配比要求，计算各配料仓的粒子用量； C、确定了各粒子料仓的用量后，筛混合筛验证计算的正确性，如不理想则进行用量调整； D、根据每锅糊料的总重量，计算配料单中干料和沥青用量；

E、若糊料中要求配本身生碎，则应从总重量中扣除其量，再计算各料仓的用量，如加非本身生碎，应扣除粒度影响和沥青差值。 已知某石墨制品的原料比为：

混合焦点0-4mm 67±5% 石墨碎0-4mm 10±5% 沥青23±2% 每锅糊重1700kg

计算过程如下: ⑴计算干料的百分组成

混合焦 67/(67+10)=0.87=87% 石墨碎 10/(67+10)=0.13=13% ⑵计算各颗粒料的百分组成:

选取混合焦和石墨碎使用的粒级,根据要求,混合焦用4-2,2-1,1-0.5,0,5-0,粉子,石墨碎用4-2,2-0的各粒度料.

确定石墨碎的用量:根据石墨碎的产量,石墨碎确定用量为4-2料5%,2-0料8%. ⑶计算确定混合焦各粒子料仓的用量

4-2料仓:[11-(5×0.6+8×0.05)]/65=0.12=12% 2-1料仓:[14-(5×0.2+8×0.2+12×0.25)]/80=0.11=11% 粉料:[43-(8×0.15)]/75=0.56=56%

⑷求和:对于有粒度要求的各项干料总用量为: 56%+11%+12%+8%+5%=92% 余8%

可在没有技术要求的各料仓中配,取1-0.5料3%,0.5-0料5% ⑸调整:

4-2料仓:[11-(5×0.6+8×0.05+11×0.04)]/65=0.11=11% 2-1料仓:[14-(5×0.2+8×0.2+12×0.25+3×0.02)]/80=0.10=10% 粉料:[43-(8×0.15+5×0.1)]/75=0.55=55% 对于有粒度要求的各项干料总用量为: 55%+10%+11%+8%+5%=89% 余11%

根据粒度产量确定用量 1-0.5料5% 0.5-0料6% 若验算调整还不合适,可以继续调整直到合格.

⑹验算:对于粒度要求中有要求,在计算中未用到的各项需验算 +4粒度 0.05×11%+0.05×5%=0.8%＜2%

-0.15粒度 0.55×95%+0.3×6%+0.03×5%+0.01×10%+0.3×8%=56.7% 经验算后全部合乎要求,故确定选用下列工作配料比:

混合焦: 4-2 11% 2-1 10% 1-0.5 5% 0.5-0 6% 粉料 55% 石墨碎:4-2 5% 2-0 8% 沥青:23%

⑺工作配方中各组分的重量计算 沥青重量:1700×23%=391kg 干料重量:1700-391=1309 kg 各粒子料仓用量:

4-2仓 1309×11%=144 kg 2-1仓 1309×10%=131 kg 1-0.5仓 1309×5%=65 kg 0.5-0 仓 1309×6%=79 kg 粉料仓 1309×55%=720 kg 石墨碎: 4-2仓 1309×5%=65 kg 2-0仓 1309×8%=105 kg

27、何为混捏？其作用是什么？

炭素颗粒和粉料与粘结剂在一起，在一定的温度下搅拌，混合成为可塑性糊料，称为混捏，其作用是： A、 使各种原料混合均匀，充填密实；

B、使干料和粘结剂混合均匀，液体粘结剂均匀涂布于颗粒表面，然后渗入其孔隙之中； C、粉子与沥青形成胶料，使糊料具备适宜的塑性，以利于成型。 28、为什么要控制干混温度？

如果干料温度过低，原已吸附在原料中的水分就不能脱除，这些水分在颗粒表面形成强极性的吸附，会显著降低沥青对固体炭素颗粒的湿润作用。如果干混时各种干料颗粒的温度低于所加入液体沥青的温度，当干料与干料颗粒接触时，沥青的温度会有所降低，从而使沥青粘度增加，使沥青对干了的湿润和渗透作用变差，导致糊料塑性不好，糊料混捏质量降低。因此要保证干料干混温度与加入液体温度接近或略超过一点。 29、混捏时间是依据什么确定的？

间断混捏机混捏分干混和湿混两个阶段，加入干料后先干混10-15分钟，使各种粒子混合均匀，并把干料加热到略高于沥青温度，然后加入沥青继续混捏30-50分钟（湿混），成为可塑性良好的糊料。混捏时间的长短应考虑如下因素：

A、混捏温度低时可以适当延长问捏时间；温度高时可以适当缩短混捏时间； B、使用较高软化点沥青时，在相同的混捏温度下可适当延长混捏时间； C、配料中细料和粉料较多时，应适当延长混捏时间； D、加入生碎时应适当延长混捏时间；

E、混捏时因故短时间停机应保温并适当延长混捏时间。

30、影响混捏质量的因素有那些？ A、温度 B、时间 C、干料性质 D、粘结剂

31、为什么要在成型要进行凉料？

A、因为现在炭素生产为了提高焙烧的结焦率而普遍采用改质高温沥青，为了提高混捏质量势必提高混捏温度，而混捏温度的提高，不利于后续的成型，若成型温度过高会导致裂纹废品和变形废品，因此在成型之前需对糊料降温，以利于成型； B、可以排除沥青烟气，改善成型环境；

C、减少沥青烟气导致的成型废品。

32、炭素生产有哪几种成型方式？它们各适用于什么产品？

A、模压成型，适用于长、宽、高接近和密度均匀、结构致密的产品； B、挤压成型，适用于长形产品；

C、振动成型，适用于长、宽、高接近的粗短产品；

D、等静压法，适用于各向同性的异性产品。 33、振动成型的工作原理

振动成型时，成型模具固定在振动台上，糊料加入模具内，料面用重锤加上少量压力。

振动台启动以后，由于台面的强烈振动，使模具及模具内的糊料都处于强烈的振动，这种振动频率高但振幅不大，在强烈振动下糊料颗粒间的摩擦力及糊料对内壁的摩擦力急剧下降，几乎呈流动状态的糊料迅速充填到摩具的各个角落，在重锤的压力作用下，密度提高，一段时间后即振出合格产品。 34、如何选择振动成型的比压？

A、小规格且不太高的产品，比压为0.1MPa;

B、中等规格而又比较高的产品,比压为0.15-0.25 MPa; C、大规格,高度在1米以上,比压为1-1.5 MPa. 35、什么是焙烧？其目的是什么？

成型后的生制品在加热炉内的保护介质中，隔绝空气的条件下，按一定的升温速度进行加热处理的过程叫焙烧。其目的是： A、排除挥发分； B、粘结剂焦化； C、固定形状；

D、降低电阻率； E、体积进一步收缩。

36、生制品在焙烧炉内怎样随加热而焦化？

生制品在焙烧过程中主要是粘结剂的焦化过程，即沥青进行分解、环化、芳构化和缩聚等反应的综合过程。

当产品加热到200℃时，制品开始软化，进一步加热到200-300℃时，制品内的吸附水和化合水以及低分子烷烃被排除。同时，在此温度范围内还将伴随着游离基反应的发生，非芳香族物质获得一定的能量后，呈气态或液态脱离基本构造单位，而在400℃时则表现最突出。

当温度继续升到400℃以上时，一方面热分解更激烈进行，主要是甲基以及较长的侧链分解产生甲烷、氢、CO和CO2等低分子化合物；另一方面基本结构单位的芳香族在500-650℃时，碳环聚合成半焦。570℃以上半焦热解并在制品的表面形成一层致密而坚固的碳层。 700℃以后，半焦结构分解剧烈，氢和CO大量地产生，芳香族碳核结合的程度显著提高，逐渐形成焦炭。同时对热不稳定的一些原子团从粘结剂的基本结构上失去，发生剧烈的分解反应。与此同时，具有反应能力的原子团又会相互作用产生合成、缩聚反应，生成分子量较大的分子。这种基本构造单位由于侧链脱落而呈活性，有利于基本构造单位进行缩聚反应而成为半焦和沥青焦。构成乱层堆积结构基本单位的六角网状平面。

900℃以上时，这种二维排列的炭原子网格进一步脱氢和收缩，以后就变成了沥青焦。

37、焙烧过程可分为哪几个阶段？

A、低温预热阶段：制品从室温升到200℃时（明火温度约350℃），粘结剂软化，但还没有显著的物理化学变化，主要排除吸附水，挥发分排出量不大，粘结剂产生剧烈迁徙，故此阶段升温要快；

B、变化剧烈的中温阶段：制品温度200-700℃，挥发分大量排除，同时粘结剂逐渐焦化，此阶段升温速度应均匀缓慢，否则会产生裂纹、结构疏松、孔隙率增加、体密下降。 C、高温烧结阶段：制品达到700℃以上，焦化基本完成，为了指标的改善应继续升温至1000℃左右，并保温20小时。 D、冷却阶段：冷却降温速度应控制在50℃/小时，当800℃时以下可以自由冷却，在400℃以下可以出炉。

38、为什么制定焙烧曲线一定遵循“两头快、中间慢”的原则？

因为在开始低温阶段如果升温慢，会产生变形、弯曲、空头废品，中间快的话会产生裂纹、疏松废品，降温态快的话也会产生裂纹废品。 39、根据什么来制定焙烧曲线？

A、根据制品在焙烧过程中的变化规律； B、根据产品的种类和规格； C、根据焙烧炉型；

D、根据填充料种类和燃料的种类； E、根据生坯的特性和成型方式，升制品体密大应放慢速度，粘结剂含量小也应放慢速度，小粒子配方也应慢速升温。

40、影响焙烧品质量不均的因素有哪些？如何克服？ 因素有：A、加热速度对粘结剂迁移的影响

减少预热炉室数，即采取低温通煤气的措施，可以大大减少制品处在粘结剂迁徙的临界温度带的时间，而这个时间正是粘结剂产生剧烈迁徙的时间。

B、温度梯度的影响：热流从炉内流过时，热气流量不可能很均匀，因此各处受热的强度不均，且制品间也存在热传导，所以温差的存在决定制品在各个阶段上的加热速度以及最终温度的不同。 克服办法：

低温通煤气，加快低温时的升温速度，减少粘结剂迁徙；

不同规格的产品混装，大规格装在下层、小规格在上层； 确保保温时间，以减少垂直和水平温差。 41、如何提高预焙阳极质量？ A、合理选择和稳定原料配比；

B、控制干料的粒级配比和沥青用量，特别要控制粉子的纯度，从筛混合筛分析，波动最大的是-0.075mm的粉子,由于细粉比表面积大,吸附的粘结剂多,稳定-0.075mm含量的措施是:稳定控制粉子纯度和根据纯度波动适当调整粉子用量.控制沥青用量在15.8±0.8%的范围内;

C、合理使用残极；

D、加强控制生坯的体积密度；

E、优化配方，减少制品的孔隙率； F、优化焙烧工艺；

42、怎样规定环式焙烧炉焙烧曲线各阶段的温度误差范围？

A、在低温送煤气点火时，允许温度波动±50℃，但必须在半小时内调整正常，温升速度15℃/小时，直到350℃；

B、中温阶段，炉室温度在350-800℃，允许温度波动±30℃，由于某种原因温度滞后，可以每班带5℃。

C、高温阶段，炉室温度800-1300℃，允许温度误差±30℃，由于某种原因温度滞后，可在800-1000℃，每班带15℃，在1000-1300℃，每班可以带25℃，在最高保温阶段，允许波动±25℃。

D、炉温由高温冷却到800℃，降温速度40±10℃，800℃以下切断煤气。 43、何为“串煤气”？可以采取哪些预防措施？

在焙烧系统中，某一炉室的煤气，未得到充分的燃烧，而串入下一炉室，使其温度突然升高，超过设定的温度的现象。预防措施有： A、该炉室的煤气过量，应减少煤气量； B、打开二次空气孔，增加空气量；

C、将冷却炉室的盖提前垫起来，减少空气流动阻力； D、用耐火泥或其它材料密封好炉盖缝隙和炉边间隙。 44、焙烧炉室发生爆炸的原因有哪些？

A、停排烟机，煤气聚集；

B、低温灭火，温度太低，火焰没熄，煤气聚集；

C、低温点火不正确，在空气充足的情况下，应先点火，后送煤气。 45、何为二次焙烧？它与一次焙烧有何差异？

46、焙烧工序会出现那些废品？各是什么原因？

主要有纵裂纹、横裂纹、内裂纹、分层、杂质、空头、弯曲、变形、氧化、碰损、电阻率大。

一般由于上道工序的原因，多使制品产生横裂和内裂，而由于本工序的原因多导致纵裂，各种裂纹产生的原因如下： ⑴成型温度低，成型不密实；

⑵原料煅烧程度不够，或配料时混入生焦，产生二次收缩； ⑶粘结剂少，粉子含量高； ⑷糊料混捏不均，或含有水分； ⑸中温阶段升温太快；

⑹炉墙局部漏料，受热太快；

分层的原因如下：

⑴两锅糊料的塑性不同，前一锅的糊料串入下锅成型； ⑵成型温度低；

⑶糊料中混入水、灰尘、油等； ⑷糊料混捏不均或凉料不均； ⑸油量太少；

产生杂质废品的原因：

⑴原料中混入杂质，如铁器、石子、砂石、泥块； ⑵生产过程中混入杂质。

产生空头废品的原因有： ⑴配料时粉子量少； ⑵低温焙烧阶段升温慢； ⑶配料时沥青加多。 产生变形废品的原因： ⑴装炉时温度太高；

⑵装炉时间太长，没及时装填充料； ⑶填充料温度太高； ⑷填充水分太大； ⑸装炉时产品不垂直；

⑹填充料粒度不合适； ⑺粘结剂用量太多； ⑻炉室破损漏料；

⑼产品间距和与炉墙的距离太小。 产生弯曲废品的原因： 装炉时不垂直； 上道工序漏检。 产生氧化废品原因：

上层保温料太薄；

炉室漏风和漏料； 出炉温度太高； 填充料水分大。

产生粘结废品的原因：

产品间距太小，下填充料时将制品冲歪； 制品未装垂直。 产生碰损的原因： 抓都抓料时碰损； 吊运时碰损； 清理时碰损；

堆垛时倒垛。

电阻不合格的原因：

焙烧温度不足，保温时间短；

原料性质影响。

47、制品在焙烧过程中各种理化指标有哪些变化？ 真密度有1.8g/cm3升到2.0 g/cm3;

体积密度由1.68-1.72g/cm3降到1.56-1.62 g/cm3; 电阻率由很大降到50-60μΩm; 抗压强度由60MPa降到50MPa以下;

孔隙率增大近20-23%; 重量损失近10%; 体积收缩2-3%.

48、烟道着火有何现象？应如何处理？

烟道着后温度升高，排烟机和烟囱冒黑烟或着火，炉内负压减少，温度发生变动。处理措施：

A、根据着火现象确定那个料室着火，切断通往的煤气，切断废气，打开火焰观察孔，排除废气；

B、迅速向烟道内喷入蒸汽，熄灭火焰，防止火焰蔓延； C、待火焰全部熄灭后恢复生产。

49、什么是耐火材料的耐火度、荷重软化点、耐激冷激热性、体积稳定性、导热率、温度传导性、抗渣性？

耐火度是表示材料使用过程中抗高温而不熔化的性能指标； 荷重软化点表示材料对高温和荷重同时作用下的抵抗能力；

耐激冷激热性表示材料使用过程中抵抗温度激冷激热而不损坏的能力；

体积稳定性表示材料使用过程中，体积发生不可逆的变化性能（收缩和膨胀）；

导热率：一定厚度的耐火材料在单位面积上，在一定时间内在单位温差条件下所传导的热量。

温度传导性：表示耐火材料受热时温度表面向内传递的速度。

抗渣性表示材料使用过程中抵抗液态焙液、气态以及固态物质侵蚀的能力。 50、敞开式焙烧炉与带盖炉有哪些结构上的不同？ A、不带炉盖，炉室主要靠填充料密封；

B、烟气的流动通路不同，是靠两侧的火道，火道呈“W”型，加强传热； C、火道砌砖立缝不打耐火泥，作为挥发分通道。 51、哪些生产因素影响焙烧制品的性质？ A、粘结剂性质； B、混捏温度和时间； C、粘结剂用量； D、升温曲线； E、最终焙烧温度； F、产品尺寸； G、装炉方式；

H、填充料性质； I、冷却速度。

52、如何评价浸渍重量和浸渍效果？

评价浸渍重量可以测定浸渍后的增重大小来判断，增重率=（W2-W1）/W1×100% W2浸渍后的重量，W1浸渍前的重量。

判断浸渍效果的方法是测量浸渍的填孔率，即浸渍剂进入孔隙的体积与开口孔隙的体积之比。浸渍率=浸渍增重率÷（浸渍剂比重×开口孔率） 53、影响浸渍质量的工艺参数有哪些？ A、预热温度； B、浸渍罐的温度； C、真空度； D、浸渍剂温度； E、浸渍压力。

54、对浸渍剂有和质量要求？ A、灰分不大于0.3%; B、水分不大于0.2%; C、挥发分60-70%; D、软化点70-90℃; E、游离碳18-25%.

55、何为石墨化？石墨化的目的是什么？

把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温，使六角碳原子平面网个从而维空间的无序重叠转变为三维空间的有序重叠，具有石墨结构的高温热处理过程。其目的是： A、提高制品的热、电传导性；

B、提高制品的耐热冲击性和化学稳定性； C、提高产品的润滑性和抗磨性； D、排除杂质。

56、石墨品和焙烧品在性能上有什么不同？

主要差别是碳原子之间的晶格在排列顺序和程度上存在差异。焙烧品的碳原子属“乱层结构”，而石墨品属“有序石墨结构”。其理化性质也差异较大，石墨化后电阻率降低1/3-1/4，真密度提高10%，导热率提高几十倍，膨胀率降低1/2，氧化温度提高，抗钠

石墨是含碳物质在常压热处理后的最终产物，是一种结晶状态碳，是由非晶体状态的碳素集合体在高温下结晶而成，关于这一结晶的机理有碳化物转化理论、再结晶理论和微晶成长理论，一般公认的是微晶成长理论。碳质原料的初始物质都是稠环芳香化合物，这些多环化合物在热的作用下，经过不断地分解与聚合等一系列反应，最终生成含碳量很高的碳青质。碳青质的结构单元是二维平面原子网格的堆积体，网格的边缘有各种侧链，如功能团、异类原子等，由于它们之间原子的相互作用，使得平面网格作一定角度的旋转。这是一种特殊的物质，既不是树脂或玻璃体一样的非晶体，也不是结晶体，晶成长理论把它称为“微晶”，这种微晶可以视之为一些大原子团，它们有六角形规则排列的结构，具备转化成石墨结构的基础。

由于含碳物质的化学组成、分子结构的不同，碳化后这些原子团的聚集状态也不一样，石墨化性不一样，一般以平行定向堆积和杂乱交错堆积来区分原料石墨化的难易程度。 无定形碳在高温下通过微晶成长而转换成石墨，在1600℃以前，其变化并不明显，但在1600-2100℃，微晶的变化明显加快。此时，微晶边缘上的侧链开始断裂或气化，或是进入碳原子的平面网格，进而是微晶的结构发生变动，即一些大致平面定向的微晶在高温下逐渐合成更大的平面体。随着过程的进行，微晶将在a轴上迅速地增大，并且在C轴上也进行重新排列，从而使有序排列的厚度增加，如下图所示，这一过程可一直延续到2700℃，即当微晶以二维空间的无序排列基本上转化为三维空间的有序排列，并最终形成石墨晶体时才基本结束。

1.24A2.46A58、影响石墨化的因素有哪些？

A、原料的性质：原料本身的石墨化难易程度,如果原料含杂质较多，杂质原子占据碳原子的位置会造成晶格缺陷，降低石墨化程度；

B、温度：石墨化程度不仅与温度有关，而且与高温下的持续时间有关。

石油焦在石墨化的过程中,石墨晶粒宽度与厚度的增长在2000℃以后才显著,一直到2300℃左右才接近于理想石墨结构.

C、压力：加压石墨化具有明显的促进作用，如果10GPa压力下在1400-1500℃时就开始石墨化，相反减压时会抑制石墨化。

D、催化剂：B、Fe、Si、Ni、Mg及某些化合物具有催化作用，石墨电极中加入铁粉催化。 59、石墨化过程有哪三个过程？

A、重复焙烧阶段性： 室温-1300℃，此阶段可以快速升温。

B、严格控温阶段：1300-1800℃，此阶段制品的物理结构和化学组成发生很大变化，碳平面网格逐渐转化为石墨晶体结构，同时杂质排除会引起结构缺陷，促使热应力过分集中，极易产生裂纹废品，为缓解热应力，此阶段应严格控制升温速度。

C、自由升温阶段：1800℃以后到最高温度阶段，主要进一步改善制品性能。 60、什么是石墨化度？如何评价和计算石墨化度？

石墨晶体结构的完善程度，即碳原子排列的规整程度。常用X射线粉末衍射法。按X射线图计算出炭素材料的层间距离的平均值，然后按照间距随热处理温度提高而减小的规律来计算石墨化度：

石墨化度=Δd/Δ0 =（3.44-d002）/(3.44-3.354)×100%

Δd—完全未石墨化的炭素材料的层间距与待测石墨材料的层间距(d002); Δ0--完全未石墨化的炭素材料的层间距与理想石墨材料的层间距(d002). 61、两台3340KVA变压器与一台石墨化的参数匹配应如何校验？

3340KVA变压器原设计是按单机带单炉考虑的，这样炉芯单位体积的功率太小，只有100KVA/m3（要求在160 KVA/m3），炉芯电流密度为1.2A/cm2(要求的2.0-3.51.2A/cm2),石墨化炉受这两个主要条件的限制,只有2100-2300℃,温度低导致制品的石墨化程度不理想.

A、整机输出电压的校验

取炉芯截面3m2,炉芯长度12米，即3×12=36个单元炉芯

V=Vt×L Vt—单元炉芯电压，一般取9伏/米，L=12米 需要108伏 实际的二次输出电压为105伏，比较接近要求。 B、整机二次电流校验

Id=It×S 要求电流密度2.0A/cm2=20000A/m2,S=3m2 要求总电流60000A,而两台实际输出电流为68000A. C、最低电压校验，以防死炉

Vmin=（Rmin×It×S）/K K---系数，取1.2

计算出最低电压为42.5伏,而实际输出最低电压为40伏. D、整机容量和产量验算

产量G=（T×Pt）/（K×W） 按石墨制品电耗为4000kwh

T----年生产时间 Pt----变压器容量 K ---系数取2.5 W ----工艺电耗 62、强化石墨化需要什么条件？

A、足够的功率，及单位体积功率160KVA以上； B、足够大的电流密度，大于2-3A/cm2；

C、整流设备与炉子的最高电压和最低电压相匹配。 63、选择石墨化炉长、炉芯截面的主要依据是什么？ A、根据变压器的容量和直流电压来确定炉长； B、根据整流装置的最大输出电流确定炉芯截面。 64、有哪些石墨化废品？

A、打断： 运输或清理时打断； B、掉块：

C、氧化：空气氧化和水氧化； D、裂纹：见专题幻灯片； E、弯曲：

F、杂质氧化后的孔洞； G、电阻率不合格。

65、内串式石墨化炉与爱契逊炉工艺比较有哪些优点？

B、炉芯温度高 C、制品质量更均匀 D、节能； E、省时：

66、石墨化炉的热平衡

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