人造石墨增碳剂用途

【专家解说】：增碳剂 可以用作铸铁增碳剂的材料很多，常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及用这类材料配成的混合料。 1．人造石墨 上述各种增碳剂中，品质最好的是人造石墨。 制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦，在其中加沥青作为粘结剂，再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后，将其压制成形，然后在2500～3000℃、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。经高温处理后，灰分、硫、气体含量都大幅度减少。 由于人造石墨制品的价格昂贵，铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料，以降低生产成本。 熔炼球墨铸铁时，为使铸铁的冶金质量上乘，增碳剂宜首选人造石墨，为此，最好向附近用电弧炉炼钢的企业或电解铝生产企业购买废电极，自行破碎到要求的粒度。 2．石油焦 石油焦是目前广泛应用的增碳剂。 石油焦是精炼原油得到的副产品，原油经常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油及石油沥青，都可以作为制造石油焦的原料，再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦的产量大约不到所用原油量的5%。美国生石油焦的年产量约3000万t。生石油焦中的杂质含量高，不能直接用作增碳剂，必须先经过煅烧处理。 生石油焦有海绵状、针状、粒状和流态等品种。 海绵状石油焦是用延迟焦化法制得的，由于其中硫和金属含量较高，通常用作锻烧时的燃料，也可作为煅烧石油焦的的原料。经锻烧的海绵焦，主要用于制铝业和用作增碳剂。 针状石油焦，是用芳香烃的含量高、杂质含量低的原料，由延迟焦化法制得的。这种焦炭具有易于破裂的针状结构，有时称之为石墨焦，煅烧后主要用于制造石墨电极。 粒状石油焦呈硬质颗粒状，是用硫和沥青烯含量高的原料，用延迟焦化法制得的，主要用作燃料。 流态石油焦，是在流态床内用连续焦化法制得的，呈细小颗粒状，结构无方向性，硫含量高、挥发分低。 石油焦的煅烧，是为了除去硫、水分、和挥发分。将生石油焦于1200～1350℃煅烧，可以使其成为基本上纯净的碳。 煅烧石油焦的最大用户是制铝业，70%用以制造使铝矾土还原的阳极。美国生产的煅烧石油焦，用于铸铁增碳剂的约占6%。 各种石油焦制品的大致成分列于表1，供参考。 表1各种石油焦制品的大致成分（%） 品种 固定碳 硫 灰分 挥发分 水分 生石油焦 85～89 1～6 0．2～0．5 10～14 8～10 煅烧石油焦 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 天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。 微晶石墨灰分含量高，一般不用作铸铁的增碳剂。 鳞片石墨有很多品种：高碳鳞片石墨需用化学方法萃取，或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发，这种鳞片石墨产量不多、价格高，一般也不作增碳剂；低碳鳞片石墨中的灰分含量高，不宜用作增碳剂；用作增碳剂的主要是中碳石墨，但用量也不多。 天然石墨的大致成分见表2。 表2 天然石墨的大致成分（%） 品种 固定碳 硫 灰分 挥发分 水分 鳞片石墨 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．焦炭和无烟煤 电弧炉炼钢过程中，可以在装料时配加焦炭或无烟煤作为增碳剂。由于其灰分和挥发分含量较高，感应电炉熔炼铸铁很少用作增碳剂。 关于铸铁行业常用的几种增碳剂的成分和堆密度，表3列出了一些典型的测定数据，供参考。 表3 常用增碳剂的成分和堆密度(典型的测定数据，供参考) 增碳剂 碳含量（%） 灰分（%） 水分（%） 挥发分（%） 硫（%） 氮（%） 氢（%） 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 鳞片石墨 85.3 13.2 0.06 0.44 0.35 0.060 ― ― 煅烧石油焦(中硫) 96.5 0.4 0.40 0.30 1.50 0.600 0.15 0.77 煅烧石油焦(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 优质 无烟煤 90.0 2.5 2.00 3.5 0.25 0.600 1.10 0.64 沥青焦 97.0 0.5 0.50 0.5 0.4 0.700 0.20 0.55