石墨的生產主要依賴于石油焦、針狀焦和煤焦油瀝青等原料。這些原料經過一系列復雜的工藝處理，最終轉化為我們所使用的石墨產品。

焙燒工藝：是將生炭制品放入特制的加熱爐中，在特定的填料保護下，進行高溫熱處理，使生炭制品中的煤瀝青碳化的過程。此過程能使制品的機械強度增強，電阻率降低，并提高其熱穩定性和化學穩定性。焙燒是石墨電極生產中的關鍵步驟，其生產周期長，能耗高，對成品質量和生產成本有著直接影響。

二次焙燒：是對焙燒產物進行再次處理的過程，包括浸漬和再次焙燒，旨在使浸漬在焙燒產物孔隙中的瀝青進一步碳化。這一步驟對于生產體積密度大的石墨產品尤為關鍵。

浸漬工藝：是將碳材料置于特定條件下，使液態浸漬劑瀝青滲入制品的電極孔隙中，以降低氣孔率，增加體積密度和機械強度，提高產品的導電性和導熱性。

石墨化過程：是將碳制品在高溫電爐中加熱至2300℃以上，使非晶態無序碳轉化為三維有序石墨晶體結構的高溫熱處理過程。

原料特性：石油焦和煤焦油瀝青是石墨生產中的重要原料。石油焦是一種易于石墨化的碳，廣泛應用于化工、冶金等行業。煤焦油瀝青則是煤焦油深加工的主要產品之一，用作炭素制品的粘結劑和浸漬劑。

煅燒過程：對炭素原料進行高溫熱處理，以排除所含的水分和揮發性成分，改善原料的理化性能。這一過程為后續工藝奠定了基礎。

原料處理：在配料前，需要對原料進行粉碎和研磨，以達到所需的粒度和細度，確保生產過程的順利進行。

篩分過程簡述

篩分，是通過一系列設計均勻的篩子，將寬范圍尺寸的粉碎材料細化為若干窄尺寸顆粒的過程。在電極生產中，常需要4-5種不同顆粒尺寸和1-2種粉末尺寸來滿足工藝要求。

石油焦的熱處理分類

石油焦根據熱處理溫度，可分為生焦和煅焦兩種。生焦是延遲焦化工藝所得，含有較多揮發物，機械強度較低；而煅焦則是通過進一步煅燒生焦得到的，具有更高的穩定性。在我國，多數煉油廠以生焦為主，而煅燒過程多在炭素廠完成。

石油焦的含硫量分類

根據含硫量，石油焦可分為高硫焦（含硫1.5%以上）、中硫焦（含硫0.5%-1.5%）和低硫焦（含硫0.5%以下）。低硫焦因其優良性質，常用于生產人造石墨產品。

針狀焦的特性

針狀焦是一種具有顯著纖維狀結構的優質焦炭，其熱膨脹系數極低，易于石墨化。破碎時，它能分裂成細長的條狀顆粒，這種特性使其在偏光顯微鏡下展現出各向異性的纖維狀結構。針狀焦在平行于顆粒長軸方向展現出優異的導電性、導熱性和低的熱膨脹系數，是制造石墨的理想原料，具有低電阻率、良好抗熱震性等特點。

針狀焦分為油基針狀焦和煤基針狀焦，前者以石油殘渣為原料，后者以精制煤焦油瀝青為原料。

配料工序的重要性

配料是根據特定配方，對各種大小骨料、粉料和粘合劑進行精確計算、稱重和混合的生產過程。配方的科學性和配料操作的穩定性對產品質量和性能有著至關重要的影響。

配方的確定因素

確定一個合適的配方需要考慮以下五個方面：

1. 選擇合適的原料類型；
2. 確定不同種類原料的比例；
3. 確定固體原料的粒度組成；
4. 確定粘結劑的用量；
5. 確定添加劑的種類和用量。

捏合工序

捏合是將定量的碳粒、粉末與定量的粘結劑在特定溫度下混合均勻，形成塑料糊狀物的過程。捏合過程包括干混（20-35分鐘）和濕混（40-55分鐘）兩個階段。干混時，各種原料混合均勻，固體碳質材料填充緊密；濕混時，煤焦油瀝青均勻涂浸在顆粒表面，形成粘結層，進一步提高糊的密度和粘結性。

成型工序

成型是在成型設備施加的外力作用下，使捏合后的碳糊發生塑性變形，形成具有特定形狀、尺寸、密度和強度的生坯的過程。成型過程中需要注意模塑類型、設備選擇和產品質量控制等因素。

擠壓操作與參數

擠壓操作包括冷卻、加載、預壓和擠壓等步驟，需要控制的技術參數有壓縮比、壓室和噴嘴溫度、冷卻溫度、預壓時間、擠壓壓力和速度以及冷卻水溫度等。

生坯檢驗

生坯檢驗是對成型后的生坯進行體積密度、外觀檢查和分析等步驟，以確保產品質量符合要求。

二、石墨化的目的與效果

石墨化過程旨在優化碳材料的多種性能：

• 導電與導熱性能的大幅提升：經過石墨化處理，碳材料的電阻率可降低4-5倍，而導熱性能則能提升約10倍。
• 增強的抗熱震性和化學穩定性：石墨化使得碳材料的線膨脹系數降低50-80%，顯著提高了其在高溫和惡劣環境下的穩定性。
• 優越的潤滑與耐磨特性：石墨化后的碳材料展現出優異的潤滑和耐磨性能。
• 提高純度：通過石墨化過程，可以排出雜質，使碳素材料的純度得到顯著提升，產品灰分從0.5-0.8%降低到0.3%左右。

三、石墨化過程的實現方法

石墨化是一個需要在極高溫度（2300-3000℃）下進行的過程，因此在工業實踐中主要通過電加熱來完成。在這個過程中，電流直接通過已經加熱的焙燒品，這些焙燒品既是電流通過時產生高溫的導體，同時也是被加熱的對象。

目前，工業界廣泛應用的石墨化爐主要有Acheson石墨化爐和LWG爐。Acheson爐的特點是產量大、溫差范圍寬但功耗較高，而LWG爐則以其較短的加熱時間和較低的功耗，以及更為均勻的電阻率受到青睞，盡管其安裝連接器相對較為困難。

為確保石墨化過程的順利進行，通常會通過測量溫度來確定與溫度升高相對應的電功率曲線。Acheson爐的通電時間通常在50-80小時之間，而LWG爐的通電時間則為9-15小時。

需要注意的是，石墨化的電耗相對較高，通常在3200-4800KWh之間，這也使得工藝成本占據了整個生產成本的20-35%。

最后，為確保石墨制品的質量，會進行外觀敲擊和電阻率測試等檢驗步驟。而在完成石墨化后，還需要對碳石墨材料進行機加工，以滿足特定的尺寸、形狀和精度要求，從而生產出符合使用標準的石墨制品。

綜上所述，石墨的生產是一個復雜而精細的過程，涉及多個工藝步驟和原料處理。這些步驟和原料的選擇對于最終產品的質量和性能有著至關重要的影響。