炭-石墨材料具有優(you)良的化(hua)學穩(wen)定(ding)性、力學性 能(neng)和導電導熱(re)性能(neng)，在電工電子、 機(ji)械、化工、冶金(jin)、核(he)能、軍工、航空航天等領(ling)域有(you)著廣泛的應用(yong)，在(zai)一些尖端(duan)領(ling)域占有(you)重(zhong)要的地(di)位。炭－石墨材料(liao)在(zai)家用(yong)電器、醫療器材等領(ling)域也(ye)有(you)廣泛的應用(yong)。 隨著人類生活水平的提高，對(dui)能源(yuan)的需求急劇增加，各國對(dui)能源(yuan)特別是新(xin)能源(yuan)、可持續能源(yuan)日益重視 。太陽(yang)能(neng)產業對特種(zhong)石墨(mo)材(cai)料(liao)的(de)(de)需求頗為旺盛；核用石墨(mo)材(cai)料(liao)的(de)(de)研究開發與(yu)生產日益(yi)迫(po)切；電(dian)動汽(qi)車的(de)(de)興起也大(da)大(da)帶動了鋰離子電(dian)池(chi)等動力電(dian)池(chi)用炭材(cai)料(liao)及(ji)高(gao)性能(neng)添(tian)加(jia)劑(ji)的(de)(de)發展；高(gao)性能(neng)電(dian)極(ji)、電(dian)刷、 高速鐵(tie)路導電滑(hua)塊、炭(tan)塊等傳(chuan)統(tong)炭(tan)材料也隨著(zhu)人們(men)對(dui)高性能產品的開(kai)發仍在繼續研發和生產。 我國(guo)大規(gui)格、超大規(gui)格各(ge)向(xiang)同性(xing)石墨(mo)需求量(liang)很(hen)大，但國(guo)內產量(liang)卻(que)很(hen)匱乏。各(ge)向(xiang)同性(xing)石墨(mo)、 高純石墨等(deng)在太(tai)陽能發(fa)電(dian)、核電(dian)、機電(dian)設備等(deng)方面是必不(bu)可少的(de)配(pei)套產品。 不管是(shi)(shi)大規格(ge)的各向(xiang)同性石(shi)墨，還(huan)是(shi)(shi)小規格(ge)的電刷、導(dao)電滑塊，甚至是(shi)(shi)鋰離(li)子電池負(fu)極材料等一 系列的炭-石(shi)墨制品，石(shi)墨化(hua)都是其工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)過程的一個關(guan)鍵技術環節。石(shi)墨化(hua)工(gong)藝按照加熱(re)方式(shi)可分為(wei)直接(jie)法和間接(jie)法，按照運行方式(shi)可分為(wei)間歇式(shi)和連續式(shi)。1895年E.G.艾奇遜(Acheson)發明石墨化爐(lu) （稱(cheng)為艾(ai)奇遜(xun)爐(lu)）以(yi)來，人造石(shi)墨的生(sheng)產(chan)已經有(you)一(yi)百多年的歷史。隨著(zhu)工業的發展，石(shi)墨化爐(lu)的結(jie)構(gou)也(ye)有(you)了(le)很大的發展。艾(ai)奇遜(xun)爐(lu)有(you)了(le)直流電(dian)爐(lu)和交流電(dian)爐(lu)。除了(le)艾(ai)奇遜(xun)爐(lu)以(yi)外(wai)，還有(you)了(le)內串式石(shi)墨化爐(lu)、連續式石(shi)墨化爐(lu)等。
1 間歇石墨化 間歇石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)是(shi)指生(sheng)產過程(cheng)中(zhong)不連(lian)續的(de)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)工藝。其(qi)特點(dian)是(shi)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)過程(cheng)中(zhong)物料裝爐(lu)后不移動，經過升溫、石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)、降(jiang)溫等過程(cheng)后斷電出爐(lu)。其(qi)生(sheng)產設備主要(yao)有艾(ai)奇遜石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)爐(lu)和內(nei)串(chuan)式(shi)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)爐(lu)等。
1.1 艾奇遜石(shi)墨化爐 艾奇遜石墨化爐的發展已(yi)經有很長的歷史， 目前國(guo)內人造(zao)石(shi)墨行業中一般多采(cai)用艾(ai)奇(qi)遜爐。這種爐結構簡單、堅固耐(nai)用、容易維修，一直是(shi)我國(guo)炭素行業中備受青睞的石(shi)墨化(hua)設備。艾(ai)奇(qi)遜石(shi)墨化(hua)爐按加熱(re)(re)方式(shi)來分類屬于(yu)直接(jie)加熱(re)(re)式(shi)爐。所謂直接(jie)加熱(re)(re)，就是(shi)制品(pin)本身(shen)是(shi)導電(dian)(dian)體，通過電(dian)(dian)阻(zu)加熱(re)(re)，從而使(shi)制品(pin)完成(cheng)石(shi)墨化(hua)。早期艾(ai)奇(qi)遜石(shi)墨化(hua)爐采(cai)用的是(shi)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)，但(dan)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)存在著功率小(xiao)、電(dian)(dian)流(liu)密度低、功率因數(shu)低、送電(dian)(dian)時間長等缺點。20世紀60年代后隨著(zhu)整流設備(bei)的快速發展(zhan)， 艾奇遜石墨化爐開始采用直流供(gong)電，大大降(jiang)低了能耗。 石墨化爐(lu)(lu)是(shi)消耗(hao)電(dian)量(liang)很大的(de)熱(re)工設備，因此如(ru)何在保證產品質(zhi)量(liang)的(de)前提(ti)下，減(jian)少(shao)電(dian)量(liang)消耗(hao)是(shi)石墨化爐(lu)(lu)節能(neng)的(de)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)課題(ti)，也是(shi)降低石墨化生產成本的(de)必由(you)之路。石墨化爐(lu)(lu)中的(de)電(dian)阻(zu)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)由(you)電(dian)阻(zu)料(liao)提(ti)供，可(ke)見(jian)在整個石墨化過程(cheng)中，熱(re)量(liang)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)是(shi)由(you)電(dian)阻(zu)料(liao)傳入(ru)制品的(de)，進入(ru)制品的(de)電(dian)流比率很小。 若電阻(zu)料的電阻(zu)不均(jun)勻(yun)(yun)，會造成爐(lu)芯溫度不均(jun)勻(yun)(yun)，從而導(dao)致石墨化(hua)制(zhi)品(pin)產(chan)生裂紋，成為(wei)廢品(pin)。在(zai)通電開始時，功(gong)(gong)率過(guo)大及(ji)功(gong)(gong)率上升過(guo)快，都會使爐(lu) 心溫(wen)度(du)上升(sheng)過快，這對大規格的(de)和細結構(gou)的(de)石墨(mo)產(chan)(chan)品極(ji)易(yi)產(chan)(chan)生(sheng)裂紋。石墨(mo)化最(zui)好的(de)情(qing)況是(shi)維持制品在前幾道工序中產(chan)(chan)生(sheng)的(de)裂紋不再(zai)增大，但通常情(qing)況裂紋都是(shi)繼續增大的(de)。 李(li)剛(gang)對(dui)艾奇遜石(shi)墨化(hua)爐的(de)(de)節能增產提(ti)(ti)出了一些技術(shu)改進，包括爐底砌磚方法(fa)、導電(dian)電(dian)極噴水內冷(leng)和(he)用鋁氧(yang)粉做端(duan)墻填充料等技術(shu)，同時采用更加(jia)合理(li)的(de)(de)送電(dian)工藝，大(da)大(da)提(ti)(ti)高了石(shi)墨化(hua)爐的(de)(de)成品率，減少了單體(ti)能耗。 顧鸝鋆等采(cai)用數(shu)學建模方式，建立(li)了石(shi)墨 化爐熱-電耦合數(shu)學模型，通過大規模的(de)模擬計算(suan)，研究了各項(xiang)參(can)數(shu)對石墨(mo)化爐(lu)內溫度分(fen)布和演變的(de)影(ying)響，對控制艾奇遜石墨(mo)化爐(lu)的(de)生產(chan)工(gong)藝、提高(gao)產(chan)品的(de)成品率有(you)很大影(ying)響。 劉明研究了艾奇遜石墨化爐阻(zu)，通(tong)過對(dui)爐 阻(zu)的(de)(de)組成(cheng)分析和爐阻(zu)在石墨(mo)化過(guo)程中的(de)(de)變化分析，比較了理想模型與實際的(de)(de)差(cha)別(bie)，建立了模型公式(shi)并將其與實際關聯，推算出石墨(mo)化送電后(hou)期(qi)特(te)定目標時的(de)(de)后(hou)期(qi)爐阻(zu)公式(shi)。利用這一公式(shi)，通過(guo)調整裝爐方法和產(chan)品規(gui)格(ge)等(deng)，可選擇合(he)適的(de)(de)后(hou)期(qi)爐阻(zu)，這對實際生產(chan)有一定的(de)(de)指導意義。 通過改進(jin)石墨化(hua)(hua)工藝(yi)技術、增(zeng)強保(bao)溫料(liao)的(de)保(bao)溫效果(guo)、改進(jin)石墨化(hua)(hua)爐體結構、防止導電電極(ji)氧(yang)化(hua)(hua)、改變石墨化(hua)(hua)爐與變配電變壓器系統的(de)連(lian)接方式等措施，都可以降低艾奇(qi)遜石墨化(hua)(hua)爐石墨化(hua)(hua)工藝(yi)電量(liang)消耗，達到節約(yue)能源(yuan)的(de)目的(de)。 隨著現代工業(ye)的快速(su)發展，人(ren)們對(dui)環境越(yue)來越(yue)重視，氣候變化已(yi)成為(wei)國際社會關注(zhu)的熱點和焦(jiao)點。我(wo)國制定(ding)的 《“十二五” 節能減(jian)排綜合性工作方案(an)》對節能減排提出了高要求。由于艾奇(qi)遜石墨化爐(lu)的本身(shen)特(te)點，其(qi)只有(you)30%的(de)電能(neng)被用(yong)于制品(pin)石墨(mo)化，并且還伴隨著有害氣(qi)體(ti)的(de)排放(fang)，需要昂貴的(de)配套環保設施。若(ruo)將艾奇遜(xun)石墨(mo)化爐用(yong)于生產附 加值較(jiao)低的(de)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)制品，其(qi)競(jing)爭(zheng)力(li)已(yi)不如(ru)內串式石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)爐。但由(you)于(yu)艾奇遜石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)爐有著石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)溫度高的(de)特(te)(te)點(dian)，能夠(gou)滿(man)足一些(xie)對(dui)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)度要求高的(de)產品的(de)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)，特(te)(te)別是炭石(shi)墨(mo)類鋰離子電池負極材料，因此仍被廣泛采(cai)用。 石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)工(gong)藝是(shi)炭(tan)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)類鋰(li)離(li)子電池(chi)負極(ji)材(cai)料(liao)生產的(de)重要(yao)工(gong)藝，石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)度是(shi)鋰(li)離(li)子電池(chi)負極(ji)材(cai)料(liao)的(de)重要(yao)指標。在石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)的(de)同時(shi)，高溫還能(neng)夠實(shi)現提(ti)純除雜的(de)目(mu)的(de)。當(dang)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)溫度提(ti)高到接近(jin)2200℃時，鋰離子電池負極(ji)材(cai)料的雜質基本上已經被排(pai)除(chu)。 氣熱提(ti)純就是利(li)用反應氣體（Cl2）使雜質轉(zhuan)換為沸(fei)點(dian)很低的(de)各種元素的(de)氯(lv)化物，例如氯(lv)化鐵其沸(fei)點(dian)為319℃。這種(zhong)工(gong)藝(yi)保(bao)證(zheng)了產品的(de)高(gao)純度，同(tong)時(shi)還可避免(mian)降(jiang)溫時(shi)某些元素的(de)反凝(ning)結，比(bi)如硅。 石墨(mo)類(lei)鋰離(li)子(zi)電(dian)池負極材料(liao)對(dui)石墨(mo)化溫度要求高(gao)。對(dui)艾奇遜石墨(mo)化設備加以改造以通(tong)入反應(ying)氣體(ti)，可實(shi)現在(zai)石墨(mo)化的同(tong)時進行提純，一舉兩得。因此，炭石墨(mo)類(lei)鋰離(li)子(zi)電(dian)池材料(liao)的石墨(mo)化工(gong)藝是艾奇遜石墨(mo)化爐今后的主要發展方向。
1.2 內串(chuan)式石墨化(hua)爐 內串(chuan)式石(shi)墨化(hua)爐是內熱式串(chuan)接石(shi)墨化(hua)爐， 是(shi)由(you)美(mei)國人卡斯特(te)納發明的(de)，分為臥(wo)式(shi)內串(chuan)(chuan)和立體內串(chuan)(chuan)。內串(chuan)(chuan)式(shi)石(shi)墨(mo)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝與艾奇遜(xun)石(shi)墨(mo)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝的(de)主(zhu)要(yao)區(qu)別是(shi)產品加熱(re)直接通過電極本身，而(er)不需(xu)電阻材料(liao)發熱(re)。這也是(shi)內串(chuan)(chuan)式(shi)石(shi)墨(mo)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝較(jiao)艾奇遜(xun)石(shi)墨(mo)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝改進(jin)的(de)主(zhu)要(yao)特(te)點。由(you)于(yu)內串(chuan)(chuan)式(shi)石(shi)墨(mo)化(hua)工(gong)(gong)(gong)藝沒有(you)填充料(liao)，因而(er)可(ke)以減少(shao)熱(re)量的(de)帶出(chu)，即可(ke)減少(shao)熱(re)量帶出(chu)10 %，降低(di)電耗(hao)20 %~35 %。內(nei)串式石墨化爐具(ju)有熱效率高(gao)、送電(dian)時間短等特點(dian)，在高(gao)溫階段僅需1~2 h。產品直接加熱(re)時(shi)電(dian)阻均勻，產品的(de)成(cheng)品率高。從20世紀80年代開始(shi)，德國、美國、日本等國的(de)炭(tan)素廠生產大(da)規格(ge)超(chao)高功率石墨電極(ji)多數已采用內(nei)串式石墨化工藝(yi)。內(nei)串式石墨化爐的(de)爐型可分為I型、U型、W型(xing)和(he)梅花型(xing)。其中(zhong)U型(xing)爐較多，有(you)單柱(zhu)和多柱(zhu)的，有(you)兩折、四折甚至多折的。 20世紀(ji)80年代(dai)，蘭州炭素廠和(he)吉林炭素廠開始研究內串(chuan)式石墨化(hua)爐。經過二十(shi)多年的發(fa)展(zhan)，其工藝技術已(yi)經非常(chang)成熟，形(xing)成很大的生(sheng)產力。內串(chuan)式石墨化(hua)工藝電單耗保持(chi)在 2800~3200 kW·h， 送(song)電時間14~18 h，產品合格率高，產品均質性好。 周卓先對(dui)內串式(shi)石(shi)墨化爐的(de)送(song)電工藝進行 了探討研究，總結(jie)了節能(neng)的內(nei)串式石墨化(hua)爐(lu)的送電(dian)特(te)(te)點。內(nei)串式石墨化(hua)爐(lu)在送電(dian)前期需要快速升溫(wen)，這(zhe)樣才能(neng)達到節能(neng)的目的。具(ju)體升溫(wen)速率應結(jie)合(he)各生產廠家坯料的特(te)(te)點進行控(kong)制。將溫(wen)度(du)控(kong)制在2000 ℃左右，即石墨化過程開始的(de)溫(wen)(wen)度(du)，有(you)利(li)于利(li)用石墨化過程放出的(de)潛熱加(jia)速完成石墨化。變壓器容量(liang)越大，爐(lu)(lu)芯溫(wen)(wen)度(du)越高(gao)，石墨化過程就進(jin)行(xing)(xing)得(de)越快(kuai)，且(qie)大功(gong)率(lv)(lv)運行(xing)(xing)時間相對較短(duan)，熱損耗(hao)較低，送(song)電(dian)單耗(hao)相對較低。采用恒功(gong)率(lv)(lv)輸(shu)出整流變壓器可有(you)效提高(gao)爐(lu)(lu)芯溫(wen)(wen)度(du)。配料時加(jia)入一(yi)定量(liang)的(de)石墨粉(fen)對降(jiang)低石墨化送(song)電(dian)單耗(hao)有(you)一(yi)定的(de)好處，長尺(chi)電(dian)極(ji)相比短(duan)尺(chi)電(dian)極(ji)送(song)電(dian)單耗(hao)較低。 趙(zhao)杰(jie)三提(ti)出(chu)了(le)一種新(xin)的內串(chuan)式石墨化(hua)爐(lu)運行(xing)方(fang)式，即送(song)電一次(ci)送(song)兩爐(lu)。該技術重新(xin)對爐(lu)頭(tou)進行(xing)了(le)設計改造，將整流機組(zu)(zu)一分為二。低負荷時，一臺(tai)機組(zu)(zu)各帶(dai)一臺(tai)爐(lu)子，各走各的送(song)電曲線；高負荷時停(ting)掉一臺(tai)爐(lu)子， 兩臺機(ji)組并聯(lian)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)一臺爐(lu)(lu)子(zi)至終爐(lu)(lu)，然(ran)后(hou)再(zai)并聯(lian)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)另一臺爐(lu)(lu)子(zi)至終爐(lu)(lu)。 影響內串式石(shi)墨化產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)指標的(de)(de)因(yin)(yin)素有(you)很(hen)多，例如較快的(de)(de)升溫(wen)速率(lv)和同直流(liu)石(shi)墨化相比相對較高(gao)的(de)(de)整體(ti)溫(wen)度，以及使(shi)用低(di)檔原料(liao)和過度追求產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)較低(di)電阻(zu)率(lv)等，在極高(gao)的(de)(de)石(shi)墨化溫(wen)度下產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)接觸部位及電極芯(xin)部產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)升華現象也都(dou)會對石(shi)墨化產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)產(chan)(chan)生(sheng)影響。在生(sheng)產(chan)(chan)過程中(zhong)綜合(he)考慮各(ge)個因(yin)(yin)素，從生(sheng)產(chan)(chan)成本到產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)本身的(de)(de)指標要求，結(jie)合(he)內串式石(shi)墨化爐的(de)(de)工藝特點，最終得到符合(he)市(shi)場要求的(de)(de)合(he)格產(chan)(chan)品(pin)(pin)(pin)。 內(nei)(nei)(nei)串式(shi)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)的(de)(de)(de)(de)產生對炭素(su)材料(liao)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)來講是(shi)十分重要(yao)的(de)(de)(de)(de)，特別是(shi)在(zai)當今社(she)會(hui)對能(neng)源(yuan)和(he)(he)環境要(yao)求越來越高，在(zai)生產炭電(dian)極等(deng)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)制品(pin)(pin)時(shi)艾(ai)奇遜(xun)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)這種能(neng)耗較高、能(neng)源(yuan)利用率(lv)低的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)已經(jing)越來越不適合。但內(nei)(nei)(nei)串式(shi)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)也(ye)有一定的(de)(de)(de)(de)缺(que)點，如爐(lu)溫不及艾(ai)奇遜(xun)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)高。相信今后(hou)炭素(su)制品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)，特別是(shi)傳統的(de)(de)(de)(de)電(dian)極和(he)(he)等(deng)靜壓制品(pin)(pin)的(de)(de)(de)(de)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)會(hui)越來越多地(di)采(cai)用內(nei)(nei)(nei)串式(shi)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)。
2 連(lian)續(xu)石墨化爐(lu) 連(lian)續(xu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)爐(lu)其實不是(shi)一種特定的(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)工藝爐(lu)，現(xian)有(you)(you)的(de)連(lian)續(xu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)爐(lu)有(you)(you)多種形(xing)式(shi)。所謂(wei)連(lian)續(xu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)工藝是(shi)相對(dui)于間歇式(shi)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)工藝來講的(de)。所謂(wei)的(de)連(lian)續(xu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)工藝，一般是(shi)指生產中沒有(you)(you)斷電的(de)過程(cheng)，石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)的(de)產品需(xu)要經過一系列的(de)溫區，從而實現(xian)連(lian)續(xu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨化(hua)。 東(dong)新電碳廠在(zai)20世(shi)紀70年代就開始研究(jiu)連續式的石(shi)墨(mo)化方案，設(she)計(ji)了(le)采用“外熱(re)法(fa)”的(de)(de)連續石墨(mo)化(hua)爐(lu)。爐(lu)子采(cai)用(yong)的(de)(de)石墨(mo)電極通道是一(yi)個加熱的(de)(de)通道，采(cai)用(yong)炭黑作(zuo)為(wei)外部(bu)保(bao)溫材料，制品采(cai)用(yong)機械推進(jin)方式，爐(lu)門處采(cai)用(yong)雙層密封防止空(kong)氣進(jin)入。 連續(xu)石(shi)(shi)墨(mo)化爐也有另外一種形式(shi)，與(yu)內串(chuan)式(shi)石(shi)(shi)墨(mo)化法相似(si)，電極在(zai)爐中首尾(wei)相接，串(chuan)接成電極柱，電流直接流經電極柱產生焦耳熱，從而實(shi)現石(shi)(shi)墨(mo)化。與(yu)串(chuan)接石(shi)(shi)墨(mo)化方法不同的(de)是(shi)，在(zai)連續(xu)石(shi)(shi)墨(mo)化爐中電極柱是(shi)移(yi)動的(de)， 石墨化爐(lu)的不(bu)同(tong)部位溫度(du)不(bu)一樣。從(cong)進料(liao)部分開始溫度(du)逐漸升(sheng)高，到爐(lu)體部分 溫度最(zui)高(gao)，從爐體到(dao)出料部分(fen)溫度又(you)逐漸降低。 石墨(mo)化爐(lu)(lu)正常運行時，爐(lu)(lu)子各部分的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)保持不變，待石墨(mo)化的(de)(de)電(dian)極隨電(dian)極柱的(de)(de)移(yi)動，先在進料(liao)部分預熱(re)，逐漸升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)，在爐(lu)(lu)體內達到最(zui)高溫(wen)(wen)(wen)度(du)，而(er)后溫(wen)(wen)(wen)度(du)又逐漸下(xia)降，在出(chu)(chu)料(liao)部分降到最(zui)低溫(wen)(wen)(wen)度(du)，然后出(chu)(chu)爐(lu)(lu)。也就(jiu)是說，電(dian)極的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)隨電(dian)極柱在爐(lu)(lu)中的(de)(de)移(yi)動而(er)變化，爐(lu)(lu)中不同部位的(de)(de)電(dian)極其裝(zhuang)出(chu)(chu)爐(lu)(lu)、預熱(re)、石墨(mo)化和冷卻過程(cheng)同時進行。由(you)于電(dian)極自(zi)熱(re)，而(er)且(qie)還需要移(yi)動，所以這種工(gong)藝(yi)在操(cao)作上(shang)比較復雜，不如外熱(re)法即間接加熱(re)的(de)(de)連續(xu)石墨(mo)化工(gong)藝(yi)成(cheng)熟。 影響連續(xu)石墨化工藝的主要有以(yi)下(xia)幾個(ge)問(wen)題。首(shou)先是耐火層(ceng)問(wen)題。因為要有一個(ge)溫度(du)在3000℃的(de)(de)溫區，這就(jiu)(jiu)要求爐體耐(nai)火(huo)材(cai)料有較高(gao)的(de)(de)耐(nai)火(huo)度，但目前(qian)沒有如此(ci)高(gao)耐(nai)火(huo)度的(de)(de)耐(nai)火(huo)材(cai)料，也就(jiu)(jiu)是(shi)爐子沒有辦法達到(dao)如此(ci)高(gao)的(de)(de)石墨(mo)化的(de)(de)溫度。解決的(de)(de)辦法只能是(shi)通過加厚(hou)保溫層(ceng)(ceng)(ceng)，如加厚(hou)保溫炭(tan)黑，使熱量較少地傳到(dao)外層(ceng)(ceng)(ceng)保溫層(ceng)(ceng)(ceng)，同時采用水對爐子外層(ceng)(ceng)(ceng)進 行(xing)冷(leng)卻。另外一個問題就(jiu)是如何快速(su)地冷(leng)卻產品，從而(er)使產品不被氧(yang)化。解決(jue)的方法是采用水冷(leng)，同時加保護氣體，如氮氣。 碳管爐，這是一種外加熱的小型連續(xu)石墨(mo)化 爐，它解決了以上的(de)(de)(de)兩個問題。其(qi)主(zhu)要采用(yong)熱提純的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)，用(yong)于石墨(mo)的(de)(de)(de)高(gao)溫提純，這也許是(shi)今后連續石墨(mo)化的(de)(de)(de)一個發展方向。它采用(yong)了圓(yuan)柱形石墨(mo)舟作為物料(liao)的(de)(de)(de)器皿，采用(yong)機械推進(jin)(jin)的(de)(de)(de)方式使物料(liao)進(jin)(jin)入高(gao)溫區。該設備的(de)(de)(de)工藝簡(jian)單，人(ren)員占(zhan)用(yong)少，同時生產的(de)(de)(de)高(gao)純石墨(mo)產品能夠達到99.995 %以上。由于(yu)生產高純石(shi)墨不同(tong)于(yu)石(shi)油焦產品的石(shi)墨化(hua)，不會(hui)產生大量煙氣(qi)，沒有煙氣(qi)排放問題。 連續石(shi)墨化生產工藝在國內應用不(bu)是很多， 特別(bie)是(shi)炭石墨(mo)電極的石墨(mo)化(hua)(hua)生產。其(qi)主要原因是(shi)連(lian)(lian)續式(shi)石墨(mo)化(hua)(hua)工藝(yi)還不成熟，比如石墨(mo)化(hua)(hua)溫度(du)(du)低，生產量小，很難生產大型號的石墨(mo)化(hua)(hua)電極等。天(tian)然石墨(mo)的熱提(ti)純也許是(shi)連(lian)(lian)續石墨(mo)化(hua)(hua)工藝(yi)的一個(ge)發展方向。隨著國家對(dui)環境的重視，酸(suan)法提(ti)純已經(jing)越來越難以立足。一般高純產品只要求溫度(du)(du)在2700℃以(yi)上即 可，溫度降低了，連續爐的耐(nai)火問題也(ye)好(hao)解(jie)決了。
3 發(fa)展趨(qu)勢 不論是間(jian)歇石墨化爐(lu)還是連續石墨化爐(lu)， 實際都未能真(zhen)正實現連續(xu)化(hua)工業生(sheng)產，也不(bu)能真(zhen)正滿(man)足國內外市場對(dui)高純石(shi)墨(mo)(mo)材料的需(xu)求。近年來，多家企(qi)業聯合高校開展(zhan)連續(xu)化(hua)生(sheng)產裝備(bei)研發(fa)，取得了很大的進展(zhan)。湖(hu)南頂立科技有限公司(si)開發(fa)出高溫(wen)連續(xu)石(shi)墨(mo)(mo)純化(hua)爐，采(cai)用電阻(zu)加熱，連續(xu)生(sheng)產，可導(dao)入(ru)惰性氣(qi)(qi)體或(huo)反應氣(qi)(qi)體。株洲弗拉(la)德科技有限公司(si)進行石(shi)墨(mo)(mo)超高溫(wen)連續(xu)純化(hua)裝備(bei)的研發(fa)， 成功(gong)開發(fa)出一種高溫(wen)立(li)式連續感應(ying)加熱爐， 可用于(yu)炭石(shi)墨類(lei)鋰離子電(dian)池負(fu)極材料(liao)的(de)(de)連(lian)續石(shi)墨化生(sheng)產。與艾奇遜石(shi)墨化爐(lu)相比，連(lian)續化設備的(de)(de)生(sheng)產能力和效率都(dou)得到了大(da)(da)幅提高，能耗大(da)(da)大(da)(da)降低，有害氣體的(de)(de)排放也大(da)(da)為減(jian)少，這是(shi)未(wei)來石(shi)墨化爐(lu)發展的(de)(de)必然(ran)趨勢。
4 結論 石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)工(gong)(gong)藝(yi)是(shi)(shi)炭石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)材(cai)料制品(pin)中最復雜最關鍵的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)。我(wo)國是(shi)(shi)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)制品(pin)大國，大到石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)電(dian)(dian)極、等靜(jing)壓(ya)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)，小到電(dian)(dian)刷等，都需要采用(yong)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)工(gong)(gong)藝(yi)。石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)也見證了我(wo)國炭素行(xing)業(ye)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)。國內應(ying)用(yong)最多的(de)(de)(de)還是(shi)(shi)間歇式石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)方法(fa)，但隨著內串(chuan)式石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)爐工(gong)(gong)藝(yi)技術的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)和逐漸成熟，國內大多數(shu)的(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)工(gong)(gong)藝(yi)都采用(yong)了這種新方法(fa)。而(er)艾(ai)奇(qi)遜(xun)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)爐以其自身的(de)(de)(de)優點占據了國內炭石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)負極材(cai)料石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)大部分市場，特別是(shi)(shi)經過改良(liang)能夠進(jin)行(xing)氣熱提純的(de)(de)(de)艾(ai)奇(qi)遜(xun)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)爐更是(shi)(shi)受到石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)負極材(cai)料廠商(shang)的(de)(de)(de)青(qing)睞。隨著高(gao)溫連(lian)續石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)純化(hua)裝(zhuang)備的(de)(de)(de)開發(fa)(fa)(fa)(fa)和不斷(duan)改進(jin)，連(lian)續石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)生產(chan)將成為未來的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)(fa)展(zhan)方向。
