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对炭质原料的性质进行分析和筛选,根据石墨砖成品灰分要低于0.2%,因此多灰炭质原料不在考虑之内。对少灰原料石墨化试体分析结果如表1和表2。
从表1可以看出大庆焦试体密度、试体强度较高,电阻率
(衡量石墨化程度的指标之一)、热膨胀系数最低,灰分较低,是生产高密度、高强度、高导热(石墨化程度高)的结构材料的理想原料。这是由于炼制大庆焦的渣油是来源于大庆油田,其原油属于低硫石蜡基原油,而锦州、锦西、辽阳焦的渣油来源于辽河油田原油,属于低硫环烷基石油,得到的石油焦真密度低,机械强度高,但是线膨胀系数大。炼制吉化石油焦的原油中参有部分的俄罗斯原油,吉化焦硫含量高,质量不稳定。
从表2可以看出,沥青焦试体强度比石油焦高出近1倍,虽然电阻率、真密度、灰分等指标略差,但是可以加入一部分增加产品的强度。
表1 石油焦石墨化试样性能对比
表2 沥青焦与石油焦制备试样石墨化后性能测试对比
根据材料对导热性能的需要,为提高产品的导热系数,根据理论测试和实际生产经验,在配方中考虑加入15%~20%石墨碎。石墨碎是石墨化半成品在加工时产生的切削碎,其灰分低,导热性能好。对于焙烧品,加入25%石墨碎,导热性能提高1倍。
粘结剂沥青选择依据是:灰分指标低,粘结性强,塑性范围大,结焦值高,质量稳定。常用中温煤沥青指标分析如表3。根据沥青指标分析及长期使用结果,选择使用鞍钢中温沥青。
表3 常用中温煤沥青指标分析
表4 技术配方
技术配方确定
(1)根据压型咀尺寸及产品性能综合要求,计算优选出最大颗粒尺寸,确保产品结构致密和具有足够的抗热冲击能力。
(2)通过计算和试验,调整粒度比 (粒度比=细颗粒粒径/
粗颗粒粒径),确定大小颗粒组成,力争得到最大容重,最小孔隙率的配方。一般单一粒度,即粒度比为1时,孔隙率为50%;粒度比为0.5时,孔隙率最低达到25%左右;粒度比为0.2时,孔隙率最低达到15%左右。
(3)根据各级原料的吸附性,通过计算和试验,确定粘结剂使用的最优比例。
(4)根据以上计算和试验得到如表 4 技术配方。
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