Сырье для производства углерода
Среди широко используемых сырьевых материалов для производства углерода сухие материалы включают нефтяной кокс, асфальтовый кокс, металлургический кокс и антрацит и др., а связующим материалом в основном является угольный асфальт.

1. Нефтяной кокс
Нефтяной кокс является основным сырьём для производства различных углеродных материалов. В ней низкое содержание золы, обычно менее 1%, и она склонна к превращению в графит при высоких температурах. Характеристики нефтяного кокса оказывают значительное влияние на свойства углеродных материалов.

2. Асфальтовый кокс
Асфальтовый кокс — это твёрдый продукт, получаемый после коксирования угольного асфальта, а сырьём для производства асфальтового кокса является среднетемпературный или высокотемпературный асфальт. Среднетемпературный асфальт термически обработается при температуре около 1100°C и подвергается серии сложных физических и химических изменений для образования асфальтового кокса.

Характеристики асфальтового кокса

Содержание золы и серы низкое, обычно ниже 0,5%, содержание летучих веществ менее 0,8%, а истинная плотность составляет около 2,03 г/см³.
У него плотная структура, твёрдая текстура, однородные поры и тускло-серый вид.
Содержание кислорода высоко, поскольку сжатый воздух пропускается для окисления в процессе производства, а в асфальтовом коксе образуется большое количество конструкций кислородных мостов, что делает механическую прочность асфальтового кокса высокой, но превратить его в графит сложно.
Электрическая и теплопроводность хуже, чем у нефтяного кокса.
Коэффициент теплового расширения велик.
Применение асфальтового кокса в производстве

При производстве графитовых электродов для повышения механической прочности продукта обычно добавляют 20–25% битуминозного кокса.
При производстве предварительно запечённых анодов для повышения прочности продукта иногда добавляют определённую долю асфальтового кокса.
При производстве доменных угольных блоков также добавляют небольшое количество асфальтового кокса для снижения содержания золы в продукте.

3. Антрацит
В природе уголь включает торф, лигнит, битумный уголь и антрацит. Торфяная структура рыхлая, твёрдость низкая, а калорийность не высокая. С углублением угольника постепенно образуется уголь с умеренным метаморфизмом, такой как лигнит и битумный уголь. При дальнейшем углублении образуется антрацит с низким содержанием органического вещества, плотной структурой, высокой прочностью и высокой калорийностью.

Свойства антрацита

Плотная конструкция с малой пористостью.
Мономер обладает высокой механической прочностью и высокой твёрдостью.
При измельчении она легко трескается вдоль соединения, а поверхность частиц гладкая и ровная, поэтому прочность сцепления с связующим элементом мала. В производстве антрацитовый уголь обычно не используется отдельно в качестве углеродного сырья, а применяется в сочетании с нефтяным коксом, асфальтовым коксом, металлургическим коксом и другими коксами.
Требования к качеству антрацита как углеродного сырья Антрацитовый уголь является основным сырьём для производства различных углеродных блоков (например, катодов для алюминия) и электродной пасты, но для производства углеродных материалов он может использоваться только при условии соответствия следующим требованиям качества.

Содержание золы должно быть низким. При производстве доменных угольных блоков содержание антрацитовой золы должно быть менее 8% и отсутствие ганги; Содержание антрацитовой золы, используемой для электродной пасты, должно быть менее 10%.
Механическая прочность должна быть высокой, а прочность и блокировка можно поддерживать длительное время.
Термическая стабильность должна быть хорошей.
Содержание серы должно быть низким. С одной стороны, это требования к производству древесной угольной пасты и угольных блоков, с другой — содержание серы велико, угольные брикеты легко взрываются, а часть серы вытекает во время кальцинации, вызывая загрязнение окружающей среды.

4. Металлургический кокс
Металлургический кокс изготавливается из нескольких видов битумного угля с разным содержанием летучих веществ и коксовых свойств, который перегоняется при высокой температуре 1000–1200 °C в коксовой печи. Как углеродное сырье, оно обладает преимущественно следующими свойствами:

– Высокое содержание золы, обычно выше 10%.

– Высокая механическая прочность и твёрдость.

– Хорошая теплопроводность и высокая термическая устойчивость.

– Компактная структура с малым количеством пор, поэтому обладает высокой устойчивостью к окислению.

5. Угольный асфальт
В производстве углерода угольный асфальт обычно используется как связующее вещество, поскольку он соответствует необходимым условиям для углеродных связующих веществ:

– Превращается в вязкую жидкость в нужном температурном диапазоне.

– Хорошая смачиваемость основного сырья.

– Это органическое вещество с низким содержанием золы.

– Производительность не меняется существенно при заданных условиях процесса (время, температура, давление и т.д.).

– Высокое коксообразование.

– Для продуктов, требующих графитизации, связующим является древесный уголь, который легко превращается в графит после коксирования.

Процесс производства углерода
1. Технологические характеристики производства углеродного материала
Характеристики процесса производства углеродных материалов определяются свойствами самого углерода:

– При нормальном давлении углерод сублимируется при 3550±5°C, превращаясь из атомов углерода в молекулярный пар без жидкой фазы. Кроме того, углерод обладает высокой термической стабильностью, его трудно нагревать и вибрировать, поэтому его невозможно подготовить при нагреве и плавлении.

– Углерод химически стабилен, поэтому его нельзя получить с помощью химического синтеза.

– Углерод легко окисляется в воздухе, поэтому его необходимо термически обрабатывать с помощью воздушной изоляции во время производства.

Производство углеродных материалов — это процесс термической обработки углеродсодержащих органических газов, жидкостей или твёрдых тел при нормальном давлении, высокой температуре и изоляции воздуха, при этом оставшийся углерод после термической обработки превращается из двумерной беспорядочной структуры в упорядочённую слоистую структуру с трёхмерным расположением.

2. Процесс производства углеродного материала
Основной процесс производства углерода включает: предварительную обработку сырья (предварительное измельчение, кальцинирование); дробление, просеивание и сортировку сырья; пакетирование зернистого и порошкообразного сырья; Добавьте связующий материал и смешивайте; образование пасты после смешивания; обжарка формованных изделий; Графитизацию полуфабрикатов после обжарки; Для продуктов, требующих высокой плотности и прочности, запечённую заготовку также нужно пропитать и затем обжарить.