等静压石墨原料工艺与设备浅说PPT(共 33张)
西格里等静压石墨生产工艺
西格里等静压石墨生产工艺1. 背景介绍西格里等静压石墨是一种高纯度、高密度、高强度的特种垫片材料，广泛应用于各种高温、高压场合，如核电站、炼油厂等。
本文将介绍西格里等静压石墨的生产工艺。
2. 原材料2.1 石墨粉生产西格里等静压石墨的关键原料是石墨粉。
石墨粉应具有高纯度、好的流动性、均匀的粒度分布和适当的表面积。
一般采用加工石墨或天然石墨矿加工而来的石墨粉。
2.2 增塑剂增塑剂是一种有机物，主要作用是增加石墨粉的可塑性和保水性，并提高石墨坯料的强度和塑性。
一般采用苯甲酸等增塑剂。
2.3 纤维素类物质纤维素类物质是一种天然高分子有机物，主要作用是增加坯料的韧性和可压性以及促进成型过程中的流动。
一般采用纤维素、聚丙烯纤维等。
2.4 聚合物3. 生产工艺3.1 坯料制备将石墨粉、增塑剂、纤维素类物质和聚合物按一定比例混合均匀，加入适量的水在高速搅拌机中混合6-8小时，得到粘度适宜、流动性良好的坯料。
将坯料按照设计要求压制成各种规格的坯体。
成型可采用等静压法、注射成型法等。
3.2.1 等静压法等静压法是指在静止状态下对坯料施加等干压力，使坯体内部的流动趋势趋向均衡，从而获得均匀的密度分布。
等静压机主要由机架、压头、加热系统及控制系统等组成。
生产中，将坯体放置于加热室中加温，再将坯体放置于压头下，通过升降机控制坯体高度，使坯体压缩至一定程度，然后开始施加等干压力，直到达到设计要求的密度。
3.2.2 注射成型法注射成型法是指将坯料放入注射机中，在高温高压下将其注射入模具，再将模具加热或在高温高压下保温一段时间，使坯料充分流动并获得均匀的密度分布。
注射成型法可通过模具设计不同的形状和规格的坯体。
3.3 坯体烧结将已成型的坯体放入烧结炉中进行烧结处理。
烧结炉可采用电阻炉、热风炉等。
烧结温度通常在2000℃以上，在氢气或真空中烧结，使坯体中残留的溶质和极微小的孔隙被气体扫除或填充，从而提高坯体的密度和强度。
4. 总结西格里等静压石墨的生产工艺包括坯料制备、坯料成型和坯体烧结三个过程。
等静压成型概论ppt课件
等静压制的基本原理
等静压压坯的密度 分布沿纵断面是均 匀的。但是沿压坯 同一横向断面上， 由于粉末颗粒间的 内摩擦的影响，压 坯的密度从外往内 逐渐降低。
在等静压下不同直径压坯的密度分布图
等静压制的基本原理
压制压力与密度关系
等静压制的基本原理
等静压制法有下列优点 ⑴能够压制具有凹形、空心等复 杂形。 ⑵压制时摩擦损耗也很小。单位 压制压力较钢模压制法低。 ⑶能够压制各种金属粉末及非金 属粉末。 ⑷压坯强度较高，便于加工和运 输。 ⑸模具材料是橡胶和塑料，成本 较低廉。 ⑹在较低的温度下制得接近完全 致密的材料。
粉末料的准备以及将 粉料装入模袋
主要
工艺
脱模
压制
密封
过程
冷等静压制（CIP）
⑴模具材料的选择及模具的制作
金属粉末的等静压制成 形压力范围为219～ 438MPa，陶瓷及碳化 物的成形压力范围为 70.4～219MPa。
模具材料必须满足下列要求： ⅰ应有一定的强度和弹性； ⅱ应具有较高的抗磨耗性能， 且易于加工； ⅲ不与压力介质发生物理化 学作用； ⅳ材料不易粘附压坯，寿命 长，价格便宜。
等静压制原理图 1-排气阀，2-压紧螺母，3,盖顶，4-密封圈，5-高压容 器，6-橡皮塞，7-模套，8压制料，9-压力介质入口
内在各个方向上均衡地受压而获得密度分布均匀和
强度较高的压坯。
等静压制的基本原理
讨论压力与密度分布及密度的关系
单、双向压制的压坯密度分布图 （a）单向压制（b）双向压制
在钢模压制过程中，无论是单向压制还是双 向压制都会出现压块密度分布不均匀的现象。
冷等静压制（CIP）
加工模具所采用的弹性物有天然橡胶或合成橡胶（如氯丁橡胶、硅 氯丁橡胶、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨基甲酸脂等）。这些材料中，天 然橡胶和氯丁橡胶被广泛用于加工成湿袋压制模具，而聚氨甲酸脂、 聚氯乙烯适于加工成干袋压制模具。某些弹性材料的性质如表所示。
石墨制品成型工艺 ppt课件
否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，
没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
利用，石墨制品的市场是远大而广泛的。
今天我给大家介绍一种石墨制品成型工艺
石墨柱成型机
石墨柱压制成型机是一种通过专用液压油 做为工作介质，通过液压泵作为动力源，靠泵的 作用力使液压油通过液压管路进入油缸/活塞， 然后油缸/活塞里有几组互相配合的密封件，不
子兰，还挺喜欢的，特地过来看看。” 千源听 完冯落
同位置的密封都是不同的，但都起到密封的作 用，使液压油不能泄露。最后通过单向阀使液压 油在油箱循环使油缸/活塞循环做功从而完成一 定机械动作来作为生产力的一种机械。
石墨柱压制成型机采用 PLC 控制，实现了对
整机的电脑化控制从而可以自动布料、自动脱 模，且成品率高、占地面积小、投资成本低、产 品均匀。
郑州源创机械设备有限
今天我给大家介绍一种石墨制品成型工艺石墨柱成型机石墨柱压制成型机是一种通过专用液压油做为工作介质通过液压泵作为动力源靠泵的作用力使液压油通过液压管路进入油缸活塞然后油缸活塞里有几组互相配合的密封件不子兰还挺喜欢的特地过来看看
石墨制品成型工艺
1
石墨制品成型工艺
随着世界工业正在突飞猛进的向前发展，石 墨已被国内外视为重要的工业矿物原料之一，特 别是最近几年，科学技术的发展，石墨制品已在 各行各业发挥着重要作用。利用石墨的特性，人
们已经根据工程的需要又灵巧的制成了不同类 型的制品：如高纯石墨制品、柔性石墨制品、复 合石墨制品等等。为了提高使用性能还将石墨与 纤维（包括合成纤维）、金属丝、金属网、金属 加工板在一起制成复合石墨制品，而大大的增加
等静压石墨原材料
等静压石墨原材料
等静压石墨原材料是一种重要的工业原料，广泛应用于各个领域。
它是通过对石墨进行高温和高压处理而得到的，具有优异的物理和化学性质。
等静压石墨原材料具有良好的导电性。
由于其晶体结构中存在大量的杂质和缺陷，使得电子在其中能够自由移动。
这使得等静压石墨原材料成为制造导电材料的理想选择，例如电极材料、电池电解质和电子元器件等。
等静压石墨原材料还具有优异的热导性能。
由于其晶格结构的特殊性，使得热量能够快速传导，并具有较高的热稳定性。
因此，等静压石墨原材料被广泛应用于高温领域，如航空航天、核能和高温炉等。
等静压石墨原材料还具有良好的化学稳定性。
它对大多数化学物质具有较高的耐腐蚀性，能够在酸碱等恶劣环境下保持稳定。
因此，等静压石墨原材料在化工行业中被广泛应用于装置和管道的制造。
由于等静压石墨原材料具有良好的机械性能，如高强度和耐磨性，因此在机械工程领域也有广泛的应用。
例如，它可以用于制造摩擦材料、轴承和密封件等。
等静压石墨原材料是一种多功能的工业原料，具有良好的导电性、热导性、化学稳定性和机械性能。
它在各个领域都有广泛的应用，
为人类的生产和生活提供了重要支撑。
通过不断的研究和创新，相信等静压石墨原材料的应用领域还将不断扩大，为人类的发展做出更大的贡献。
等静压石墨原料工艺与设备浅说(PPT33页)
• 在国内，有人拿在电煅炉中处理过的预焙阳极碎块冒充各 向同性焦
• 宝钢研究院在研制各向同性焦，样品经我们实验室做成等 静压石墨产品，比宝钢沥青焦强，但是远不如日本的各向 同性焦，主要是强度低、CTE小、各向同性度大于1.10； 宝钢研究院还在继续研制各向同性焦
二、原料
• 进口混捏锅： 中温沥青——结焦值低，挥发份高
Ø620 ×650mm； 二次粉粒度分布不能太宽，否则等静压成型后制品内部会有缺陷
时为解决实际问题而添加
二、原料
• 人造石墨 • 炭黑 • 中间相炭微球：台湾中钢、贝特瑞天津
三、一次粉粒度和磨粉设备
一次粉粒度：
• D50=15μm——大生产产品 • D50=10μm——大生产产品 • D50=7μm——实验室产品 • D50=5μm——实验室产品 • D50=3μm——实验室产品
• 混捏温度：160～230℃
• 混捏时间：3～6小时 磨粉设备：以下两种磨粉机都有用，建议采用开放式的，可避免磨腔内热量积蓄，温度升高而粘料
D50=15μm——大生产产品 装胶套：一定要保证装料均匀，否则成型后产品内部会出现缺陷——各家有各家的经验 以这种沥青焦为原料，已经批量生产一次粉粒度d50=10μm，规格为620×300×1300mm的方形等静压石墨产品 能耗高，天然气吨耗超过800立方米 D50=7μm——实验室产品
骨料：
• 国内已经有企业生产出一种沥青焦，不叫各向同 性焦；但是，在我们的实验室里，用这种沥青焦 制备的等静压石墨，性能指标可以与日本新日化 的各向同性焦等静压石墨样品相媲美；一次粉 d50=10μm时，抗折强度达到67MPa，各向同性度 小于1.05；以这种沥青焦为原料，已经批量生产 一次粉粒度d50=10μm，规格为 620×300×1300mm的方形等静压石墨产品
石墨制化工设备ppt课件
石墨制化工设备
石墨制化工设备主要用于制强腐蚀性介质的换热设备 主要是列管式和块孔式换热器。列管式换热器换热面 积已达1790m2。圆块孔式换热器，换热面积达 1200m2。主要用于消费盐酸和P2O5及H2S等可溶性 气体的吸收。 采用石墨降膜式吸收，是氯碱工业中一项艰苦革新。 石墨合成炉主要用于可燃物的熄灭和合成。如氯气与 氧气熄灭合成盐酸,黄磷熄灭生成P2O5等。
浮头式石墨换热器的构造表示图
浮头式石墨换热器的设计和资料
浮头式石墨换热器的设计 和资料
浮头列管式石墨换热器
• 由石墨管束、管箱和壳体等部分构成。管束与管板采 用粘接剂粘接后，安装于外壳内。其中一个管板是浮 动管板，以填料箱或O形密封圈与壳体密封。由于管 子和壳体资料的线膨胀系数不同，随着温度的变化， 管束与壳体的伸长和收缩量不一致时，可以经过管束 的自在浮动而得到补偿，不致使管束接受温差应力而 破坏。石墨封头借助于金属盖板分别与固定管板和浮 头管板相衔接，中间以衬垫密封，在壳程中设置折流 板，以增大流速改动流体的方向，用以提高传热效率。
列管式石墨换热器
碳纤维加强石墨管和管板
块孔式石墨换热器
块ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式石墨换热器是性能较优越的一种石墨换热器，采用聚四氟乙烯密封且加装压 力弹簧作补偿安装。在石墨块上钻有两组不相通的流道，且这两组之间成真角，两种不 同流体经过这两组流道到达热交换的目的。该系列采用先进的加工工艺，具有传达室热 效率高、稳定可靠、抗冲击和检修方便等优点。最大换热面积可达800平方米。本系列 产品可用作蒸发器、加热器、冷却器、冷凝器。作冷凝器用时底部需加装气液分别器。
石墨换热器上封头
石墨换热器钢壳
石墨换热器底段
石墨块的性能
石墨材料材料加工制备幻灯片PPT
间相沥青分子[2]; (c) 萘系中间相沥青分子[3]
萘系即卫生球
[1] Zimmer JE, White JL. Disclination structure in carbonaceous mesophase and graphite. Aerospace report, 1976: 1-5
[2] Fitzer E. Carbon fibers and their composites. New York: Springer-Verlag, 1985 [3] Mochida I, Shimizu K, Korai Y, et al. Preparation of mesophase pitch from aromatic
天然鳞片石墨的提纯
化学提纯：
酸法：在反应釜中与HCl, HF, HCl+HF反应（一定温度下），再 水洗干燥筛分包装(99.8%)
HF是一个祸害，对环境污染很厉害，对人危害也很大，剧毒
碱法：中碳石墨熔融烧碱水洗盐酸中和水洗干燥筛 分包装(99.9%)
高温提纯：卤素气体，高温下通入卤素气体与石墨中的灰份反应 （99.99%），加热到2500°C以上
。 面间距(Interlayer spacing d)：由0.344nm以上（未完全石墨化）降
到0.3354nm（理想单晶石墨）。 实际上人工炭达不到0.3354nm
石墨化度G: (0.344-d002)/(0.344-0.3354)
Formation of graphitic regula物理提纯： 石墨在4500C以上升华，将石墨在石墨炉中加热到3000C以上， 低沸点灰份蒸发去(99%)
天然石墨的改性
粉体颗粒改性 球形化 表面氧化 表面包覆 插层
等静压石墨详解
等静压石墨详解等静压石墨是上世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料，具有一系列优异的性能。
譬如，等静压石墨的耐热性好，在惰性气氛下，随着温度的升高其机械强度不但不降低，反而升高，在2500℃左右时达到最高值; 与普通石墨相比，结构精细致密，而且均匀性好; 热膨胀系数很低，具有优异的抗热震性能; 各向同性; 耐化学腐蚀性强，导热性能和导电性能良好; 具有优异的机械加工性能。
正是由于具有这一系列的优异性能，等静压石墨在冶金、化学、电气、航空宇宙及原子能工业等领域得到广泛应用，而且，随着科学技术的发展，应用领域还在不断扩大。
等静压石墨的生产工艺等静压石墨的生产工艺流程如图1所示。
很显然，等静压石墨的生产工艺与石墨电极不同。
等静压石墨需要结构上各向同性的原料，需要将原料磨制成更细的粉末，需要应用冷等静压成型技术，焙烧周期非常长，为了达到目标密度，需要多次的浸渍—焙烧循环，石墨化的周期也要比普通石墨长得多。
生产等静压石墨的另外一种方法是用中间相炭微球为原料。
首先将中间相炭微球在较高温度下进行氧化稳定化处理，然后等静压成型，再进一步焙烧和石墨化，本文不介绍这种方法。
1.1 原料生产等静压石墨的原料包括骨料和黏结剂。
骨料通常是用石油焦和沥青焦，也有用地沥青焦的，比如美国POCO公司的AXF系列等静压石墨，就是用地沥青焦Gilsonite coke生产的。
为了根据不同的用途进行产品性能的调整，也有用炭黑、人造石墨做添加剂的情况。
一般情况下石油焦和沥青焦需要在1200～1400℃下进行煅烧，去除水分及挥发分后才能使用。
但是为了提高制品的机械性能和结构致密性，也有直接用生焦做原料生产等静压石墨的。
生焦的特点是含有挥发分，具有自烧结性，与黏结剂焦同步膨胀和收缩。
黏结剂通常使用煤沥青，根据各个企业不同的设备条件和工艺要求，使用的煤沥青软化点从50℃到250℃的都有。
等静压石墨的性能受原料的影响极大，对原料的精选是能否生产出所需要的最终产品的关键环节。
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Ø 620 ×650mm；Ø 650 ×700mm；Ø 700 ×750mm； 400 ×400×600mm；300 ×620×1300mm
实验室产品尺寸：
Ø 200 ×250mm
三、一次粉粒度和磨粉设备
一次粉粒度：
• 原料硬度对磨粉产量影响极大——比如用实验室 气流粉碎机磨抚大焦每小时出料3kg，而磨日本各 向同性焦每小时出料300g
时为解决实际问题而添加
二、原料
• 人造石墨 • 炭黑 • 中间相炭微球：台湾中钢、贝特瑞天津
三、一次粉粒度和磨粉设备
一次粉粒度：
• D50=15μm——大生产产品 • D50=10μm——大生产产品 • D50=7μm——实验室产品 • D50=5μm——实验室产品 • D50=3μm——实验室产品
• 细结构石墨——含义不明确 • 三高石墨、高纯石墨——以前对模压石墨的叫法，过时了
，含义也不明确
• 各向同性石墨（Isotropic Graphite）——限定太窄，不 是所有的等静压石墨都是各向同性石墨，按照美国核石墨 的标准，各向同性石墨各向同性度要求小于1.10
• 精细石墨——来源于日本“fine carbon” • 等静压石墨（Isostatic Graphite）——简洁、明了，最
• 直接等静压——优点：产品各向同性度值小，内 部密度均匀；少一道工序。缺点：产品形状不规 整。
六、等静压成型
• 二次粉输送——输送过程中要避免粒度偏析 ，这一点很重要，否则成型后产品内部会 有缺陷；输送过程中要避免产生结块和结 片——各家有各家的经验
• 装胶套：一定要保证装料均匀，否则成型 后产品内部会出现缺陷——各家有各家的经 验
二、原料
粘结剂：
• 中温沥青——结焦值低，挥发份高 • 中温改质沥青——粘度大，混捏工艺不好掌
握
• 改质沥青——热解挥发的温度阶段与中温沥 青和中温改质沥青不一样，需要考虑焙烧 曲线的调整
• 日本沥青只进行了混捏实验，做成了糊料 ，没有做成产品
二、原料
添加剂： • 添加原则：根据需要添加；遇到工艺瓶颈南方邯郸武彭炉衬新材料有限公司 二零一七年六月 宜宾
目录
一、关于名称 二、原料 三、一次粉粒度和磨粉设备 四、混捏与扎片 五、二次粉粒度和磨粉设备 六、等静压成型 七、一次焙烧 八、浸渍 九、二次焙烧 十、石墨化和提纯
一、关于名称
• “特炭”——特种炭素、特种石墨（Special graphite ），所指范围太广，含义不明确
• 混捏温度：160～230℃ • 混捏时间：3～6小时
• 进口混捏锅： • 两铰刀同步相交 • 铰刀横截面椭圆形
五、二次粉粒度和磨粉设备
• 二次粉粒度：二次粉d50是一次粉d50的2.5 ～3倍
• 二次粉粒度分布受沥青用量和混捏工艺的 影响很大；二次粉粒度分布不能太宽，否 则等静压成型后制品内部会有缺陷
六、等静压成型
• 抽真空方式 • 胶套材质、胶套形状 • 支撑桶 ——目的是装料均匀、密实
六、等静压成型
• 等静压成型机： • 单介质和双介质 • Ø 1250mm；Ø 2150mm • 压力曲线
二、原料
骨料：
• “二次焦”——国内某科研单位在研制航空航天用特种石 墨时用的原料；性能介于宝钢沥青焦和日本各向同性焦之 间；来源于英国原子能研究所的专利（GB1098882），在 GrafTech被称为“BAN”技术
• 中国有各向同性焦吗？——
• 在国内，有人拿在电煅炉中处理过的预焙阳极碎块冒充各 向同性焦
四、混捏与扎片
• 混捏工艺非常复杂，包括焦粉的干混和加 沥青后的湿混，焦粉的预热温度、湿混的 时间和温度的选择和控制，非常难以掌握 ，混捏工艺掌握不好会导致成型生坯内部 有缺陷或焙烧时出现裂纹
• 扎片是混捏工艺的继续 • 混捏和扎片工艺直接影响随后的二次粉粒
度分布、等静压成型和一次焙烧
四、混捏与扎片
• D50小于10μm时，就不能选用雷蒙磨、万能粉碎 机和日本VX型磨粉机，只能用气流粉碎机
三、一次粉粒度和磨粉设备
磨粉设备：
• 国内多用雷蒙磨（闭路循环式）和万能粉碎机（ 开放式）
• 日本VX型磨粉机（开放式）：立式磙磨机 • 优点：控制精度高，d50在±1μm范围内波动，粒
度分布范围窄；
• 缺点：价格高，产量低，d50=10μm的一次粉产量 每小时只有十几到几十公斤
• 可以通过磨粉后续处理，改善二次粉粒度 分布
五、二次粉粒度和磨粉设备
磨粉设备：以下两种磨粉机都有用，建议采 用开放式的，可避免磨腔内热量积蓄，温 度升高而粘料
• 雷蒙磨 • 万能粉碎机
六、等静压成型
• 先模压再等静压——国内等静压石墨生产厂家多 采用此工艺。我们的对比试验表明，先模压再等 静压工艺的优点是：可以实现用较小的等静压机 生产较大规格的产品；产品的形状规整。缺点： 多了一道模压工序，成本提高，难度增大；模压 产生的缺陷会带到等静压工序；产品的各向同性 度值大
• 宝钢研究院在研制各向同性焦，样品经我们实验室做成等 静压石墨产品，比宝钢沥青焦强，但是远不如日本的各向 同性焦，主要是强度低、CTE小、各向同性度大于1.10； 宝钢研究院还在继续研制各向同性焦
二、原料
骨料：
• 国内已经有企业生产出一种沥青焦，不叫各向同 性焦；但是，在我们的实验室里，用这种沥青焦 制备的等静压石墨，性能指标可以与日本新日化 的各向同性焦等静压石墨样品相媲美；一次粉 d50=10μm时，抗折强度达到67MPa，各向同性度 小于1.05；以这种沥青焦为原料，已经批量生产 一次粉粒度d50=10μm，规格为 620×300×1300mm的方形等静压石墨产品
能代表产品特征的名称
• 骨料 • 粘结剂 • 添加剂
二、原料
二、原料
骨料：
• 抚顺焦和大庆焦（抚大焦）——用于石墨电极较 多，也有用来做等静压石墨的；强度低
• 葫芦岛焦——强度高于抚大焦，其他没有优势 • 宝钢沥青焦——电碳行业应用多，也是目前国内
生产等静压石墨的主要原料；强度较高；各向同 性度大于1.10 • 各向同性焦——日本在生产针状焦的装置上生产 各向同性焦，生产各向同性焦的成本和针状焦一 样；强度高；各向同性度小于1.10