石墨的生产主要依赖于石油焦、针状焦和煤焦油沥青等原料。这些原料经过一系列复杂的工艺处理，最终转化为我们所使用的石墨产品。

焙烧工艺：是将生炭制品放入特制的加热炉中，在特定的填料保护下，进行高温热处理，使生炭制品中的煤沥青碳化的过程。此过程能使制品的机械强度增强，电阻率降低，并提高其热稳定性和化学稳定性。焙烧是石墨电极生产中的关键步骤，其生产周期长，能耗高，对成品质量和生产成本有着直接影响。

二次焙烧：是对焙烧产物进行再次处理的过程，包括浸渍和再次焙烧，旨在使浸渍在焙烧产物孔隙中的沥青进一步碳化。这一步骤对于生产体积密度大的石墨产品尤为关键。

浸渍工艺：是将碳材料置于特定条件下，使液态浸渍剂沥青渗入制品的电极孔隙中，以降低气孔率，增加体积密度和机械强度，提高产品的导电性和导热性。

石墨化过程：是将碳制品在高温电炉中加热至2300℃以上，使非晶态无序碳转化为三维有序石墨晶体结构的高温热处理过程。

原料特性：石油焦和煤焦油沥青是石墨生产中的重要原料。石油焦是一种易于石墨化的碳，广泛应用于化工、冶金等行业。煤焦油沥青则是煤焦油深加工的主要产品之一，用作炭素制品的粘结剂和浸渍剂。

煅烧过程：对炭素原料进行高温热处理，以排除所含的水分和挥发性成分，改善原料的理化性能。这一过程为后续工艺奠定了基础。

原料处理：在配料前，需要对原料进行粉碎和研磨，以达到所需的粒度和细度，确保生产过程的顺利进行。

筛分过程简述

筛分，是通过一系列设计均匀的筛子，将宽范围尺寸的粉碎材料细化为若干窄尺寸颗粒的过程。在电极生产中，常需要4-5种不同颗粒尺寸和1-2种粉末尺寸来满足工艺要求。

石油焦的热处理分类

石油焦根据热处理温度，可分为生焦和煅焦两种。生焦是延迟焦化工艺所得，含有较多挥发物，机械强度较低；而煅焦则是通过进一步煅烧生焦得到的，具有更高的稳定性。在我国，多数炼油厂以生焦为主，而煅烧过程多在炭素厂完成。

石油焦的含硫量分类

根据含硫量，石油焦可分为高硫焦（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）。低硫焦因其优良性质，常用于生产人造石墨产品。

针状焦的特性

针状焦是一种具有显著纤维状结构的优质焦炭，其热膨胀系数极低，易于石墨化。破碎时，它能分裂成细长的条状颗粒，这种特性使其在偏光显微镜下展现出各向异性的纤维状结构。针状焦在平行于颗粒长轴方向展现出优异的导电性、导热性和低的热膨胀系数，是制造石墨的理想原料，具有低电阻率、良好抗热震性等特点。

针状焦分为油基针状焦和煤基针状焦，前者以石油残渣为原料，后者以精制煤焦油沥青为原料。

配料工序的重要性

配料是根据特定配方，对各种大小骨料、粉料和粘合剂进行精确计算、称重和混合的生产过程。配方的科学性和配料操作的稳定性对产品质量和性能有着至关重要的影响。

配方的确定因素

确定一个合适的配方需要考虑以下五个方面：

1. 选择合适的原料类型；
2. 确定不同种类原料的比例；
3. 确定固体原料的粒度组成；
4. 确定粘结剂的用量；
5. 确定添加剂的种类和用量。

捏合工序

捏合是将定量的碳粒、粉末与定量的粘结剂在特定温度下混合均匀，形成塑料糊状物的过程。捏合过程包括干混（20-35分钟）和湿混（40-55分钟）两个阶段。干混时，各种原料混合均匀，固体碳质材料填充紧密；湿混时，煤焦油沥青均匀涂浸在颗粒表面，形成粘结层，进一步提高糊的密度和粘结性。

成型工序

成型是在成型设备施加的外力作用下，使捏合后的碳糊发生塑性变形，形成具有特定形状、尺寸、密度和强度的生坯的过程。成型过程中需要注意模塑类型、设备选择和产品质量控制等因素。

挤压操作与参数

挤压操作包括冷却、加载、预压和挤压等步骤，需要控制的技术参数有压缩比、压室和喷嘴温度、冷却温度、预压时间、挤压压力和速度以及冷却水温度等。

生坯检验

生坯检验是对成型后的生坯进行体积密度、外观检查和分析等步骤，以确保产品质量符合要求。

二、石墨化的目的与效果

石墨化过程旨在优化碳材料的多种性能：

• 导电与导热性能的大幅提升：经过石墨化处理，碳材料的电阻率可降低4-5倍，而导热性能则能提升约10倍。
• 增强的抗热震性和化学稳定性：石墨化使得碳材料的线膨胀系数降低50-80%，显著提高了其在高温和恶劣环境下的稳定性。
• 优越的润滑与耐磨特性：石墨化后的碳材料展现出优异的润滑和耐磨性能。
• 提高纯度：通过石墨化过程，可以排出杂质，使碳素材料的纯度得到显著提升，产品灰分从0.5-0.8%降低到0.3%左右。

三、石墨化过程的实现方法

石墨化是一个需要在极高温度（2300-3000℃）下进行的过程，因此在工业实践中主要通过电加热来完成。在这个过程中，电流直接通过已经加热的焙烧品，这些焙烧品既是电流通过时产生高温的导体，同时也是被加热的对象。

目前，工业界广泛应用的石墨化炉主要有Acheson石墨化炉和LWG炉。Acheson炉的特点是产量大、温差范围宽但功耗较高，而LWG炉则以其较短的加热时间和较低的功耗，以及更为均匀的电阻率受到青睐，尽管其安装连接器相对较为困难。

为确保石墨化过程的顺利进行，通常会通过测量温度来确定与温度升高相对应的电功率曲线。Acheson炉的通电时间通常在50-80小时之间，而LWG炉的通电时间则为9-15小时。

需要注意的是，石墨化的电耗相对较高，通常在3200-4800KWh之间，这也使得工艺成本占据了整个生产成本的20-35%。

最后，为确保石墨制品的质量，会进行外观敲击和电阻率测试等检验步骤。而在完成石墨化后，还需要对碳石墨材料进行机加工，以满足特定的尺寸、形状和精度要求，从而生产出符合使用标准的石墨制品。

综上所述，石墨的生产是一个复杂而精细的过程，涉及多个工艺步骤和原料处理。这些步骤和原料的选择对于最终产品的质量和性能有着至关重要的影响。