[科普中国]-焙烧毛坯石墨化

焙烧毛坯石墨化(graphitization of baked carbon product)是指焙烧毛坯在2000-3000℃高温下进行热处理，使碳网格微晶尺寸增大、晶层间距缩小，晶格常数接近天然石墨，从而获得石墨电极所需要的物理化学性能。电极毛坯的石墨化是在电阻炉中进行的。其装炉方法是在毛坯之间用碳填料相隔。炉芯的电阻率比毛坯的电阻率高得多(约50～100倍)。由于所有的焦耳热实际上在炉子加热开始就散发到了填料中，因而电极毛坯的加热就通过填料的传热和热辐射得以实现。

简介电极毛坯的石墨化是在电阻炉中进行的。其装炉方法是在毛坯之间用碳填料相隔。炉芯的电阻率比毛坯的电阻率高得多(约50～100倍)。由于所有的焦耳热实际上在炉子加热开始就散发到了填料中，因而电极毛坯的加热就通过填料的传热和热辐射得以实现1。

碳石墨毛坯碳石墨毛坯在石墨化前预先焙烧到1100～1200℃；在这一温度下实际上已完成粘结剂的热解过程和分子缩台，也降低了气体的挥发量。之后，在石墨化过程中，达到一定的温度，并在这个温度范围，确定的时间内有两个重要反应，即结构的改变和晶格的形成。

人们尝试用开始功率缩短石墨化的时间。根据毛坯吨数和直径，将开始功率确定为1000—2500kW。根据毛坯吨数和直径确定的开始功率不是达到焙烧结束温度的决定因素。将两批直径610mm，并在同一炉内经1100℃ 焙烧过的电极(同一炉段)进行热处理。一批电极的开始功率为2500kW，另一批的开始功率为3500kW2。

石墨化温度对于采用开始功率2500kW的产品，石墨化初期8h内温度升高较急剧。而对于第二批产品，观察到8h以后的温度升高较急剧。因此，试验证明，开始功率的确定，不仅是由毛坯吨数和直径确定，更主要是由材料的性质决定。考虑到碳毛坯在石墨化前已经热处理(焙烧)到1000-2000℃ ，在这一温度范围内已发生材料的热膨胀，因此，炉中功率采用尽可能高些是适宜的。

将用克拉斯洛夫德斯克针状焦制成的直径为610mm的毛坯预先焙烧到1100℃左右。 采用1:1的石墨化焦和原焦作填料。用钨—铼热电偶测温。最大开始功率为3500kW1。

总结在石墨化过程缩短情况下，单组炉子生产率与其寿命成正比例增加。重要的因素是电炉热损耗随着石墨化过程的缩短而减少，相应地， 电能比耗降低。同时，在较高的温度下，热损耗发生变化时，电炉能达到热平衡，从而使石墨的性能得以改善3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学