炭素制品種類很多，按產(chǎn)品用途分為石墨電極類、炭塊類、石墨陽極類、炭電極類、糊類、電炭類等等。炭塊俗稱炭磚或電爐塊，主要用于有色金屬和無色金屬的冶煉以及電石、磷化工企業(yè)。炭塊按用途可分為高爐炭塊、鋁用炭塊、電爐塊等。炭素制品按加工深度高低可分為炭制品、石墨制品、炭纖維和石墨纖維等。就目前而言，用量最大的炭素制品還是石墨電極和炭塊。

      一、石墨電極介紹

      1、石墨電極分類及制造工藝流程

      石墨電極分類根據(jù)允許使用電流密度大小，可分為普通功率石墨電極、高功率電極、超高功率電極。石墨電極以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體。

      普通功率石墨電極是允許使用電流密度低于17A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。

      高功率石墨電極是允許使用電流密度為18～25A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。
超高功率石墨電極允許使用電流密度大于25A／厘米2的石墨電極，主要用于超高功率煉鋼電弧爐。

電爐煉鋼產(chǎn)耗比

石墨電極工藝流程

      2、石墨電極制造原材料分析

      石墨電極原材料結(jié)構(gòu)分析

      A、針狀焦

      針狀焦是制造高功率和超高功率電極的優(yōu)質(zhì)材料，用針狀焦制成的石墨電極具有耐熱沖擊性能強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、氧化性能好、電極消耗低及允許的電流密度大等優(yōu)點(diǎn)。

      目前生產(chǎn)的針狀焦根據(jù)使用的原料可分為石油系和煤系兩類。以石油渣油為原料生產(chǎn)的針狀焦為油系針狀焦；以煤焦油瀝青及其餾分為原料生產(chǎn)的針狀焦為煤系針狀焦。兩種針狀焦生產(chǎn)工藝不完全相同，但用途基本相同。

      目前石油系針狀焦主要生產(chǎn)國是美國、英國和日本，煤系針狀焦主要在日本能生產(chǎn)，已經(jīng)形成油系、煤系生產(chǎn)針狀焦共存局面。

      目前全球針狀焦產(chǎn)量約150萬t左右，而我國產(chǎn)量不到10萬t，我國每年針狀焦需求量約40～50萬t，主要依賴進(jìn)口。目前國產(chǎn)超高功率電極的產(chǎn)量由針狀焦的數(shù)量來決定。

      B、煤瀝青

      在石墨電極生產(chǎn)中作為粘結(jié)劑，主要分中溫瀝青與改質(zhì)瀝青。中溫瀝青是焦油蒸餾殘液部分，產(chǎn)率占焦油的54~56%。改質(zhì)瀝青是以中溫瀝青為原料制取的。

      C、石油焦：

       在石墨電極生產(chǎn)中作為骨料。

      石油焦是以原油經(jīng)蒸餾后的重油或其它重油為原料，以高流速通過500℃加熱爐的爐管,使裂解和縮合反應(yīng)在焦炭塔內(nèi)進(jìn)行，再經(jīng)生焦到一定時(shí)間冷焦、除焦生產(chǎn)出石油焦。

      普通焦用于制造電極、絕緣材料，碳化硅和冶煉工業(yè)燃料。優(yōu)質(zhì)焦主要用作煉鋼高功率和超高功率的石墨電極。特種焦是生產(chǎn)反應(yīng)堆用核石墨套管原料。

      二、炭素制品行業(yè)前景

     1、石墨具有其它成份電極無法比擬的優(yōu)質(zhì)特性：

     A．熱穩(wěn)定性好，石墨在3550℃才會(huì)出現(xiàn)升華，此高溫下常見金屬早已熔化。

     B．電阻極低，僅數(shù)歐姆，冶煉時(shí)能源損耗少。

     C．重量輕，密度不足銅的1/4，易于運(yùn)輸及使用，安全性好，上爐冶煉時(shí)容易夾持。

     D．原料為易獲取的瀝青、石油焦等。

      E．可加工性好，加工速度較普通金屬快3-5倍。

      基于以上數(shù)點(diǎn)，在可預(yù)見的數(shù)十年內(nèi)，沒有替代品。

      2、炭素行業(yè)屬于基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，是不可或缺的基礎(chǔ)材料，市場容量非常大。

      炭素行業(yè)是對石化和煤化工行業(yè)的廢渣進(jìn)行深加工再利用，是一項(xiàng)能源二次利用、符合循環(huán)、環(huán)保經(jīng)濟(jì)理念的產(chǎn)業(yè)；同時(shí)，由于炭素材料的理化性能和機(jī)械性能在一定條件下優(yōu)于金屬材料和高分子材料，具有良好的導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，并具有較高的耐腐蝕性、高溫狀態(tài)下的高強(qiáng)度、自潤滑性等特征，因此，炭素行業(yè)也是一項(xiàng)高科技產(chǎn)業(yè)。雖然目前中國已是炭素產(chǎn)品生產(chǎn)和出口大國，但高端產(chǎn)品在國際市場上難有話語權(quán)，高科技含量的炭素制品，以及部分領(lǐng)域特殊炭素制品，我們與炭素強(qiáng)國相比還有差距。推進(jìn)高附加值產(chǎn)品開發(fā)是今后行業(yè)的發(fā)展要?jiǎng)?wù)。

      3、新型炭素制品不斷涌現(xiàn)

      等靜壓石墨是近年新涌現(xiàn)出的一種新型炭素材料，在電阻率、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度等方面都優(yōu)于高純石墨，而且由于其特有的各向同性，被廣泛用于單晶硅制造、高溫氣冷堆、機(jī)械密封、塊孔式熱交換器、精密電子儀器加工等新興領(lǐng)域，吸引了許多炭素企業(yè)的目光。

碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域更廣。在航天、航空、核工業(yè)、高能物理、醫(yī)療、交通運(yùn)輸、建筑方面等多領(lǐng)域廣泛使用。運(yùn)動(dòng)器材中的自行車架、賽艇、皮劃艇、滑雪板、滑水板、沖浪板、高爾夫球棍、網(wǎng)球拍、標(biāo)槍、撐桿跳桿、釣魚竿、冰球桿等等，都是碳纖維復(fù)合材料制作。目前上述運(yùn)動(dòng)器材，大量靠進(jìn)口。

綜上所訴，我國的炭素制品行業(yè)依然有巨大的市場和技術(shù)潛力，值得大家去深入的挖掘和開拓。