石墨電極是由石油焦、瀝青焦等碳素材料經(jīng)高溫石墨化處理制成的柱狀導體，具有層狀晶體結構，兼具金屬和陶瓷特性。

1、超高溫耐受：可承受3000℃電弧溫度（鋼鐵熔點2倍以上）

2、優(yōu)異導電性：電阻率低至5-8μΩ·m，接近金屬導體

3、抗熱震性：熱膨脹系數(shù)僅1.2×10??/℃，急冷急熱不開裂

4、機械強度：抗折強度達10-20MPa，可承受冶煉機械應力

5、化學惰性：不與大多數(shù)金屬熔液反應，使用壽命達200-400爐次

制造工藝：

1、原料配方：石油焦（70-80%）、煤瀝青（20-30%），精確配比控制性能

2、成型工藝：擠壓成型（直徑300-700mm）或模壓成型（異形電極）

3、焙燒曲線：1200℃慢速焙燒（歷時25-30天排出揮發(fā)分）

4、石墨化：3000℃艾奇遜爐處理，使無定形碳轉化為石墨晶體

5、精密加工：數(shù)控機床加工精度可達±0.1mm，螺紋連接部特殊處理

我國從70年代中期就已經(jīng)開始用改質(zhì)瀝青替代中溫瀝青試制石墨電極，陽極糊等,并取得較好的效果。20世紀80年代，隨著貴州鋁廠二期從日本引進的8萬噸160kA預焙陽極電解槽，配套采用改質(zhì)瀝青作陽極、陰極炭塊的黏結劑;青銅峽鋁廠也從國外引進了使用改質(zhì)瀝青的鋁用干陽極糊生產(chǎn)裝置;國外許多鋁廠也相繼采用液態(tài)或固態(tài)改質(zhì)瀝青生產(chǎn)陽極炭塊。

改質(zhì)瀝青的開發(fā)與應用，越來越受到人們的關注并取得了較快的發(fā)展。國內(nèi)改質(zhì)瀝青在生產(chǎn)工藝上各有特點，主要采用高溫熱聚法(間歇加壓式、連續(xù)常壓式和常壓間歇式)和閃蒸法兩種工藝。

1、原料準備

石油焦：作為主要原料，需經(jīng)過 煅燒（1200-1350℃）去除揮發(fā)分和水分，提高碳純度。

煤瀝青：作為粘結劑，需調(diào)整軟化點（通常為80-120℃）以適應不同工藝需求。

粉碎與篩分：煅后焦經(jīng)破碎、球磨后分級為不同粒度（如粗、中、細顆粒），以優(yōu)化堆積密度。

2、混捏

將煅后焦顆粒與熔融煤瀝青按比例（通常瀝青占比20-30%）混合，在 混捏鍋 中加熱至150-200℃，攪拌至均勻糊狀。

關鍵控制點：溫度、時間、粒度配比，確保糊料塑性和粘結性。

3、成型

擠壓成型（主流工藝）：

糊料通過液壓機擠壓成圓柱形生坯（直徑可達700mm以上）。

擠壓壓力通常為15-30MPa，需控制擠出速度防止內(nèi)部缺陷。

模壓成型：用于小直徑或異形電極。

生坯處理：冷卻定型后切頭尾，表面修整。

4、焙燒

目的：使粘結劑炭化，形成初始碳骨架。

工藝：

生坯裝入焙燒爐（環(huán)式爐或隧道窯），填充焦粉保護。

緩慢升溫至800-1200℃，耗時15-30天（防止開裂）。

揮發(fā)分排出后，坯體收縮并硬化。

結果：體積密度提升，電阻率降低，但仍有孔隙。

如瀝青的甲苯不溶物組分)、喹啉不溶物組分，在溶體中可形成均勻分散的膠體,參與形成焦炭黏結網(wǎng)格，成焦率高，致密，使焙燒體強度大為提高，在干料混合體孔隙度大時不溶性組分顯得更為重要。但是不溶性組分過高，不利于瀝青的濕潤性、吸附性，反而會降低制品的強度。

隨著技術的進步，近年來鋁用陽極普遍推廣采用改質(zhì)瀝青技術，此種瀝青不僅黏結性高，結焦值高，而且制成陽極強度高，電阻小,和空氣反應性好，熱特性好。瀝青在熱轉化時，焦化氣體在多孔炭基上析出熱解炭，它對陽極質(zhì)量有明顯影響。

1、電弧爐煉鋼（核心應用）

在鋼鐵行業(yè)，石墨電極承擔著電能傳導與電弧生成的雙重使命：

作為導電介質(zhì)，將數(shù)萬安培的電流導入電弧爐

電極尖端與廢鋼料之間產(chǎn)生3000℃以上的高溫電?。t內(nèi)溫度可達4000℃）

熔化效率比傳統(tǒng)高爐提升40%以上

全球約75%的石墨電極用于電弧爐短流程煉鋼

2、黃磷制備

在電爐法中作為電阻發(fā)熱體

工作溫度1450-1500℃

電極消耗占生產(chǎn)成本約8%

3、電化學工業(yè)

氯堿工業(yè)：作為電解槽陽極（部分被金屬陽極替代）

鋁電解：用作陰極導電材料

燃料電池雙極板材料

4、特種應用領域

電火花加工：精密模具加工時作為放電電極

高溫燒結：用于碳化硅、藍寶石等材料的燒結爐

核工業(yè)：石墨慢化劑組件

航空航天：火箭噴嘴喉襯材料

軟化點。由于煤瀝青的化學組成復雜，因而無嚴格的、固定的軟化溫度。煤瀝青的軟化點是以一定軟化程度(介于失去原有脆性和轉變?yōu)橐簯B(tài)之間的溫度)相應的溫度來表示。它與瀝青中各組分的比例有關。

瀝青的黏度。瀝青的黏度隨溫度而變化，當加熱到較高溫度后，黏度急劇降低。黏度大小既與溫度有關，又取決于瀝青本身的結構特性，在同樣的溫度下，不同產(chǎn)地、不同軟化點瀝青的黏度可以相差數(shù)倍。黏度是表征煤瀝青流變性能的重要物理性質(zhì)，它表示兩流體層發(fā)生相對運動時的內(nèi)摩擦力的大小，黏度越小，液體的流動性越好。

瀝青的密度。煤瀝青的密度反映了它的縮聚程度。氫含量越高，則煤瀝青的密度越低;軟化點升高，煤瀝青的密度基本呈線性規(guī)律變化?；炷髸r充填在骨料間的瀝青質(zhì)量就越多，焙燒時的收縮率越小，燒成品的密度和強度也越大。密度大的瀝青，在生壞焙燒時，收縮較小，坯體體積密度和強度也較高。

1、鋼鐵冶煉  

電弧爐煉鋼：作為核心導電材料，石墨電極在高溫電弧下熔化廢鋼，其高導電性和耐高溫性（可達3000°C）使其成為不可替代的部件。例如，電弧爐中電極直接接觸鋼水，需承受劇烈溫度波動。

精煉工藝：用于鋼包爐（LF爐）中調(diào)整合金成分，提升鋼材純度。

2、非鐵金屬冶煉  

電解鋁/銅：在電解槽中作為陽極或陰極材料，如鋁電解中石墨電極傳導電流并參與化學反應，生成金屬鋁。

硅/黃磷生產(chǎn)：在礦熱爐中還原礦石，如生產(chǎn)工業(yè)硅時，石墨電極的高溫穩(wěn)定性確保反應效率。

3、化工行業(yè)  

氯堿工業(yè)：作為電解槽的陽極材料，用于制備氯氣、氫氧化鈉等，其耐腐蝕性延長了設備壽命。

電化學合成：如制備石墨烯、氟化物等高端材料，依賴其化學穩(wěn)定性。

4、碳素制品生產(chǎn)  

石墨化爐：作為電阻發(fā)熱體，將碳材料轉化為高純度石墨，溫度需達2500°C以上。

5、機械加工  

電火花加工（EDM）：用于精密模具制造，如航空發(fā)動機葉片加工。石墨電極的自潤滑性和低損耗特性提升加工精度。

6、新能源與高科技領域  

鋰離子電池：作為負極材料的導電添加劑，提高電池性能。

核反應堆：作為中子減速劑或反射層材料，如高溫氣冷堆中石墨兼具結構和功能作用。

航空航天：用于高溫部件，如火箭噴嘴的耐燒蝕襯里。

六?擁有各類先進的?產(chǎn)設備，具有各類?墨制品及配套?屬五?件的批量?產(chǎn)能?，??現(xiàn)有?精密數(shù)控加?中?數(shù)控?床數(shù)控銑床?型平?磨床鋸床等專業(yè)的?墨?產(chǎn)設備100余臺并具有?主研發(fā)的?墨產(chǎn)品專?機械設備，擁有20余項專利技術。主營產(chǎn)品：?墨坩堝?墨匣缽?墨板?墨棒?墨粉?墨電極?墨模具?墨熱場?墨烯?墨轉??墨軸承?墨環(huán)?墨柱?墨顆粒?墨加?件?墨套?墨紙增碳劑?墨炊具熱解?墨真空泵碳?真空爐?墨件?墨加?件碳碳復合材料?墨??墨氈等?系列?墨材料延伸產(chǎn)品。?泛應?于電?冶?有??屬光伏半導體鋼鐵等領域。

糊料成型或壓型后的陽極炭塊或陰極炭塊，經(jīng)冷卻后即硬化，并保持成型時的形狀。生陽極炭塊或陰極炭塊在焙燒時煤瀝青逐漸分解并炭化,把四周的骨料牢固地連接在一起,獲得數(shù)量多、高強度、在骨料顆粒間起連結作用的瀝青焦。

煤瀝青是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。煙煤在煉焦爐中受高溫作用發(fā)生熱分解，得到三種產(chǎn)物：焦炭、煤氣、煤焦油。煤焦油經(jīng)高溫分餾后的殘油即煤瀝青。煤瀝青是多種高分子碳氫化合物的混合體。

一般難以從煤瀝青中提取單獨的具有一定化學組成的物質(zhì)，而只能用不同的溶劑去萃取煤瀝青將它分離為若干組分。如高分子組分、中分子組分、低分子組分。不同原料來源和不同軟化溫度煤瀝青的各樹脂組分性質(zhì)有一定的差異，但同一種瀝青中各組分的平均相對分子量。

1、冶金工業(yè)：電弧爐煉鋼

核心用途：作為電弧爐的核心導電元件，石墨電極在煉鋼中通過釋放強電流產(chǎn)生高溫電?。蛇_6000℃），熔化廢鋼或合金原料，占全球石墨電極用量的70-80%。

優(yōu)勢：相比傳統(tǒng)冶煉，電弧爐煉鋼具有能耗低、效率高、可靈活調(diào)節(jié)成分的特點，符合綠色鋼鐵生產(chǎn)趨勢。石墨電極的高溫穩(wěn)定性使其成為不可替代的材料。

延伸應用：也用于鐵合金（如硅鐵、錳鐵）、黃磷等金屬的熔煉。

2、電火花加工（EDM）

加工原理：作為工具電極，在絕緣介質(zhì)（煤油）中與工件間脈沖放電，通過電蝕作用精密加工復雜模具或硬質(zhì)合金（如渦輪葉片、注塑模腔）。

選型特點：采用細顆粒結構石墨（如ISO-63級），可進行微米級加工，表面粗糙度可達Ra0.1μm，加工效率比銅電極高3-5倍。

3、化工與材料合成

耐腐蝕設備：用于制造磷酸反應器、鹽酸儲罐內(nèi)襯，石墨的惰性可抵抗強酸腐蝕。

高溫反應容器：如碳化硅生產(chǎn)爐（Acheson爐）的發(fā)熱體，溫度可達2500℃，持續(xù)運行數(shù)百小時。

單晶硅生長：在CZ法拉晶爐中，高純石墨電極（灰分<5ppm）作為加熱器和熱場屏蔽材料，保障半導體級硅純度。

六?擁有各類先進的?產(chǎn)設備，具有各類?墨制品及配套?屬五?件的批量?產(chǎn)能?，??現(xiàn)有?精密數(shù)控加?中?數(shù)控?床數(shù)控銑床?型平?磨床鋸床等專業(yè)的?墨?產(chǎn)設備100余臺并具有?主研發(fā)的?墨產(chǎn)品專?機械設備，擁有20余項專利技術。主營產(chǎn)品：?墨坩堝?墨匣缽?墨板?墨棒?墨粉?墨電極?墨模具?墨熱場?墨烯?墨轉??墨軸承?墨環(huán)?墨柱?墨顆粒?墨加?件?墨套?墨紙增碳劑?墨炊具熱解?墨真空泵碳?真空爐?墨件?墨加?件碳碳復合材料?墨??墨氈等?系列?墨材料延伸產(chǎn)品。?泛應?于電?冶?有??屬光伏半導體鋼鐵等領域。

1. 灰分含量低。在生產(chǎn)炭材料過程中,無煙煤的灰分全部進入炭材料?；曳诌^高將降低產(chǎn)品質(zhì)量。如生產(chǎn)普通陰極炭塊時，要求無煙煤灰分不大于8%，而且要盡可能沒有矸石。用于生產(chǎn)電極糊的無煙煤，灰分也應在 10%以下。鋁用陰極使用的無煙煤灰分應小于8%。

• 機械強度高。無煙煤的機械強度與用它生產(chǎn)的炭材料的機械強度有密切關系。生產(chǎn)炭素材料的無煙煤要求有一定的強度和塊度。無煙煤的機械強度應包括抗碎、耐和抗壓等機械性質(zhì)。

3、熱穩(wěn)定性好。無煙煤的熱穩(wěn)定性是指煤塊在高溫作用下，保持原來塊度的性質(zhì)。熱穩(wěn)定性好的無煙煤，煅燒后塊度與強度變化不大，熱穩(wěn)定性差的煤煅燒后易碎成小塊。

• 硫含量少。無煙煤如含硫較多，不僅煅燒時會排出含硫煙氣，也會降低無煙煤的抗熱震性。炭素生產(chǎn)要求無煙煤的硫含量不大于1%~2%。

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