炭素生產(chǎn)要素探析

摘 要：隨著科技的進步，炭素材料在國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了越來越重要的作用，并受到各個行業(yè)的廣泛關(guān)注。炭素材料可以被視為一種功能性材料，其材料的內(nèi)在結(jié)構(gòu)特性決定了其功能價值、應(yīng)用特性。炭素材料的結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)用特性和功能價值也存在差異。炭素生產(chǎn)過程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，以制造出特性穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)均勻的材料為目標(biāo)，文章從幾個方面對炭素生產(chǎn)要素進行了分析和探討，供相關(guān)人士參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：炭素材料；生產(chǎn)要素；原料；裝備；技術(shù)；管理

1 原料

1.1 延遲石油焦

延遲石油焦是當(dāng)前國內(nèi)炭素生產(chǎn)廠家較多使用的原料焦，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，所需要的延遲石油焦的量也不同，電極生產(chǎn)企業(yè)所需的用量相對來說較小，鋁用炭素企業(yè)則需要大量的延遲石油焦。大部分的生產(chǎn)企業(yè)采用的指標(biāo)評價方法為常規(guī)理化分析法，對于延遲石油焦的各種指標(biāo)，如硫含量、揮發(fā)分等能夠做出準(zhǔn)確評價。然而由于分析手段還不夠完善，因此對于焦的石墨轉(zhuǎn)化率、熱性能等參數(shù)較為忽視，而這些性能對于評判延遲石油焦的性能卻是非常重要的。

1.2 煤系針狀焦、石油針狀焦

石油針狀焦和煤系針狀焦目前廣泛應(yīng)用于高功率或超高功率的石墨電極生產(chǎn)中，從來源分可以分為進口和國產(chǎn)兩類。國產(chǎn)的針狀焦在性能方面同國外的針狀焦相比，還是存在一定的差距的。國外的針焦各向異性度較大，硫含量低，顆粒強度較高，并且性能分級較多，熱膨脹系數(shù)較低。

1.3 瀝青焦

瀝青焦作為一種原料焦主要用于特種炭材料的生產(chǎn)，所生產(chǎn)出來的特種炭材料具備特殊的性能，具有較大的密度和強度，與延遲石油焦生產(chǎn)的特種炭材料相比，用瀝青焦生產(chǎn)的特種炭材料性能更佳。然而也存在一些缺點，在裝備適應(yīng)性、選擇工藝技術(shù)方面具有較大的難度。

1.4 瀝青

國內(nèi)的炭素生產(chǎn)企業(yè)通常使用中溫瀝青作為工藝處理用瀝青，傳統(tǒng)的炭素生產(chǎn)觀念，對于瀝青的常規(guī)指標(biāo)，如揮發(fā)分、結(jié)焦值、軟化點、甲苯不溶物等較為關(guān)注，對于瀝青的β樹脂含量卻經(jīng)常忽視，然而炭素材料的熱性能與β樹脂在結(jié)焦值中的比例有著很大的關(guān)系。

2 裝備

2.1 混捏成型工序

目前絕大多數(shù)炭素企業(yè)采用的大都是常壓式雙攪刀混捏機，集干料加熱，加粘結(jié)劑混捏于一體化。其缺點在于干料加熱溫度低，沒有加壓機構(gòu)就導(dǎo)致粘結(jié)劑瀝青滲透浸潤到顆粒微孔中的能力差，混捏出來的糊料均勻性較差，特別是粘結(jié)劑瀝青分布性差，不均勻。

2.2 浸漬工序

浸漬系統(tǒng)的裝備與國外企業(yè)的差異主要表現(xiàn)在對浸漬劑瀝青和生產(chǎn)工藝上認識的差異。浸漬前的焙燒制品表面除粘附填充料外，更重要的是其表面形成了0.5～2mm致密的結(jié)焦層，清除掉粘附表面的填充料和致密層將導(dǎo)致浸漬作業(yè)時瀝青滲透不均勻。

2.3 二次焙燒工序

國內(nèi)二次焙燒爐窯大多采用帶蓋式環(huán)式爐，敞開式焙燒爐，有的企業(yè)采用隧道窯、車底式窯進行焙燒作業(yè)，目前大多數(shù)企業(yè)對一次、多次焙燒的窯爐基本不分，為節(jié)省投資都采用同一爐型進行作業(yè)，只是在工藝上加以區(qū)分。

2.4 石墨化工序

石墨化工序上普遍采用的外熱式艾奇遜石墨化電阻爐（AWG）和內(nèi)熱串接石墨化電阻爐（LWG），與國外相比在內(nèi)熱串接石墨化爐作業(yè)上缺少溫度、壓力平衡傳感系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)。國內(nèi)企業(yè)在石墨化送電作業(yè)上還是采用經(jīng)驗曲線來操作送電，而不是以溫度變化、制品體積變化反映到壓力變化上來，由計算機控制送電和壓力平衡，這在石墨電極生產(chǎn)上是非常重要的。

2.5 瀝青煙氣處理

焙燒作業(yè)會產(chǎn)生瀝青煙氣，而電捕焦油器則是當(dāng)前很多炭素企業(yè)處理瀝青煙氣時所采用的方法，通過這種方法可以補集焦油，然而卻存在著二次污染的問題。另外，排放出的煙氣雖然經(jīng)過處理，但是仍然有有害物質(zhì)留存，并且很難加以根治。目前，逐漸采用蓄熱床式催化氧化焚燒法對排放出的瀝青煙氣進行處理，避免了傳統(tǒng)的直接焚燒法能源消耗過大的問題。

3 技術(shù)

炭素企業(yè)開展生產(chǎn)離不開專有技術(shù)，各項專有技術(shù)是根據(jù)企業(yè)的實際情況來制定的，如裝備、管理、資源等條件，并且將產(chǎn)品滿足使用作為前提。這些專有技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)運營中加以運用和實踐，進而獲得完善和優(yōu)化，再進一步指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。國外的企業(yè)在炭素生產(chǎn)行業(yè)擁有最先進的專有技術(shù)，然而通常不會對外提供轉(zhuǎn)讓，僅對舊的專有技術(shù)提供轉(zhuǎn)讓，而且需要高昂的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費。在轉(zhuǎn)讓的過程中，國外企業(yè)不僅獲得出售專有技術(shù)帶來的利潤，并且將在技術(shù)開發(fā)中所花費的成本都追加到轉(zhuǎn)讓費中。這樣的結(jié)果就是國內(nèi)的企業(yè)花費大量的資金，獲得的卻是已經(jīng)被國外炭素企業(yè)淘汰的技術(shù)。

生產(chǎn)工藝技術(shù)條件的作用是指導(dǎo)生產(chǎn)實踐，讓生產(chǎn)能夠科學(xué)、有序的進行。應(yīng)該以保證產(chǎn)品使用性能為前提，來改變現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝技術(shù)條件，并通過充分的論證，以研究試驗為檢驗標(biāo)準(zhǔn)。以文件的形式固定下來的生產(chǎn)技術(shù)條件，必須經(jīng)過驗證，達到技術(shù)成熟，生產(chǎn)過程嚴(yán)密可控，所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在經(jīng)過反復(fù)試驗后，可以滿足用戶的要求。還應(yīng)該注意的是，各企業(yè)在自身發(fā)展過程中，積累了很多經(jīng)驗，開發(fā)了很多具有本企業(yè)特點的專有技術(shù)。炭素企業(yè)在學(xué)習(xí)和吸取其他企業(yè)的先進技術(shù)時，應(yīng)該對該項技術(shù)進行深入細致的分析和研究，考慮其形成的特定時期和該企業(yè)的特點，并結(jié)合本企業(yè)的實際情況，引進真正適用于本企業(yè)的專有技術(shù)。

4 管理

科學(xué)有效的管理是企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵要素之一，發(fā)揮著越來越重要的作用，并逐漸被企業(yè)所重視。對于炭素生產(chǎn)企業(yè)來說，實現(xiàn)炭素材料生產(chǎn)全過程的穩(wěn)定和受控，是企業(yè)管理工作的目標(biāo)與核心內(nèi)容。企業(yè)管理包含很多內(nèi)容，如確立系統(tǒng)的、規(guī)范的管理體系，以及明確管理結(jié)構(gòu)模式，這其中對于員工的管理是一項十分重要的內(nèi)容。炭素生產(chǎn)是一項基礎(chǔ)工業(yè)，能耗很高，對于環(huán)境的污染也很大，屬于勞動密集型工業(yè)。一個企業(yè)要想在激烈的市場競爭中站穩(wěn)腳跟，獲得發(fā)展，僅僅依靠先進的技術(shù)和裝備、優(yōu)質(zhì)的原料是不夠的，還要有嚴(yán)格而規(guī)范的管理體系，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，獲得經(jīng)濟效益。有些炭素生產(chǎn)企業(yè)雖然致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，并取得了一定科研成果，然而真正應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中卻很難實現(xiàn)預(yù)期的效果，管理不當(dāng)則是很重要的一部分原因。

企業(yè)在其發(fā)展的過程中，不同的時期會有不同的企業(yè)發(fā)展目標(biāo)，應(yīng)培養(yǎng)和樹立具有本企業(yè)特色和時代特征的企業(yè)文化精神。企業(yè)文化各有特色，然而卻離不開一個核心的內(nèi)容，即激勵全體員工的團隊精神，發(fā)揮團體的凝聚力量。實施管理需要做到精細化，將管理的內(nèi)容逐步分解、細化，落實到企業(yè)的每一個層次、角落，落實到每一位員工。做好企業(yè)管理，最重要的是要有創(chuàng)新的意識，轉(zhuǎn)變舊的傳統(tǒng)觀念，最終實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動的嚴(yán)密受控。在滿足用戶使用要求的前提下，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性，創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟效益，形成全體員工對用戶負責(zé)、以企業(yè)為家的新風(fēng)尚。

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