人造石墨增碳劑用途

【專家解說】：增碳劑 可以用作鑄鐵增碳劑的材料很多，常用的有人造石墨、煅燒石油焦、天然石墨、焦炭、無煙煤以及用這類材料配成的混合料。 1．人造石墨 上述各種增碳劑中，品質最好的是人造石墨。 制造人造石墨的主要原料是粉狀的優(yōu)質煅燒石油焦，在其中加瀝青作為粘結劑，再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以后，將其壓制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性氣氛中處理，使之石墨化。經(jīng)高溫處理后，灰分、硫、氣體含量都大幅度減少。 由于人造石墨制品的價格昂貴，鑄造廠常用的人造石墨增碳劑大都是制造石墨電極時的切屑、廢舊電極和石墨塊等循環(huán)利用的材料，以降低生產(chǎn)成本。 熔煉球墨鑄鐵時，為使鑄鐵的冶金質量上乘，增碳劑宜首選人造石墨，為此，最好向附近用電弧爐煉鋼的企業(yè)或電解鋁生產(chǎn)企業(yè)購買廢電極，自行破碎到要求的粒度。 2．石油焦 石油焦是目前廣泛應用的增碳劑。 石油焦是精煉原油得到的副產(chǎn)品，原油經(jīng)常壓蒸餾或減壓蒸餾得到的渣油及石油瀝青，都可以作為制造石油焦的原料，再經(jīng)焦化后就得到生石油焦。生石油焦的產(chǎn)量大約不到所用原油量的5%。美國生石油焦的年產(chǎn)量約3000萬t。生石油焦中的雜質含量高，不能直接用作增碳劑，必須先經(jīng)過煅燒處理。 生石油焦有海綿狀、針狀、粒狀和流態(tài)等品種。 海綿狀石油焦是用延遲焦化法制得的，由于其中硫和金屬含量較高，通常用作鍛燒時的燃料，也可作為煅燒石油焦的的原料。經(jīng)鍛燒的海綿焦，主要用于制鋁業(yè)和用作增碳劑。 針狀石油焦，是用芳香烴的含量高、雜質含量低的原料，由延遲焦化法制得的。這種焦炭具有易于破裂的針狀結構，有時稱之為石墨焦，煅燒后主要用于制造石墨電極。 粒狀石油焦呈硬質顆粒狀，是用硫和瀝青烯含量高的原料，用延遲焦化法制得的，主要用作燃料。 流態(tài)石油焦，是在流態(tài)床內用連續(xù)焦化法制得的，呈細小顆粒狀，結構無方向性，硫含量高、揮發(fā)分低。 石油焦的煅燒，是為了除去硫、水分、和揮發(fā)分。將生石油焦于1200～1350℃煅燒，可以使其成為基本上純凈的碳。 煅燒石油焦的最大用戶是制鋁業(yè)，70%用以制造使鋁礬土還原的陽極。美國生產(chǎn)的煅燒石油焦，用于鑄鐵增碳劑的約占6%。 各種石油焦制品的大致成分列于表1，供參考。 表1各種石油焦制品的大致成分（%） 品種 固定碳 硫 灰分 揮發(fā)分 水分 生石油焦 85～89 1～6 0．2～0．5 10～14 8～10 煅燒石油焦 98．5 0．02～3．5 0．2～0．5 0．3～0．5 ≤0．5 合成炭制品 99 0．01～0．03 0．1～0．5 — ≤0．5 低硫合成碳制品 99．9 0．01～0．03 0．01～0．03 — ≤0．2 3．天然石墨 天然石墨可分為鱗片石墨和微晶石墨兩類。 微晶石墨灰分含量高，一般不用作鑄鐵的增碳劑。 鱗片石墨有很多品種：高碳鱗片石墨需用化學方法萃取，或加熱到高溫使其中的氧化物分解、揮發(fā)，這種鱗片石墨產(chǎn)量不多、價格高，一般也不作增碳劑；低碳鱗片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳劑；用作增碳劑的主要是中碳石墨，但用量也不多。 天然石墨的大致成分見表2。 表2 天然石墨的大致成分（%） 品種 固定碳 硫 灰分 揮發(fā)分 水分 鱗片石墨 85～95 0．1～0．7 5～15 1～2 —— 微晶石墨 60～85 0．1～0．2 20～40 1～2 0．5 4．焦炭和無煙煤 電弧爐煉鋼過程中，可以在裝料時配加焦炭或無煙煤作為增碳劑。由于其灰分和揮發(fā)分含量較高，感應電爐熔煉鑄鐵很少用作增碳劑。 關于鑄鐵行業(yè)常用的幾種增碳劑的成分和堆密度，表3列出了一些典型的測定數(shù)據(jù)，供參考。 表3 常用增碳劑的成分和堆密度(典型的測定數(shù)據(jù)，供參考) 增碳劑 碳含量（%） 灰分（%） 水分（%） 揮發(fā)分（%） 硫（%） 氮（%） 氫（%） 堆密度的概略值（g/cm3） 人造石墨 99.2 0.4 0.20 0.10 0.05 0.005 ― 0.84 鱗片石墨 85.3 13.2 0.06 0.44 0.35 0.060 ― ― 煅燒石油焦(中硫) 96.5 0.4 0.40 0.30 1.50 0.600 0.15 0.77 煅燒石油焦(低硫) 98.3 0.4 0.10 0.20 0.30 0.080 0.04 0.800 干燥焦炭 87.7 9.0 0.30 1.00 1.00 1.000 ― 0.64 優(yōu)質 無煙煤 90.0 2.5 2.00 3.5 0.25 0.600 1.10 0.64 瀝青焦 97.0 0.5 0.50 0.5 0.4 0.700 0.20 0.55