第一章 总论
1.1项目建设的意义
1.2厂址选择
拟建厂址位于宣威市来宾镇东10Km的凤凰山脚，食欲高原中低山岩溶地貌。厂址南侧紧邻326国道，可以引铁路专用线进入厂区，厂址所在地交通运输条件较好。本工程建设规模为600kt/a，总建筑面积186058m2.
宣威市位于云南省东北部，处在滇东高原向黔西高原过渡地带，坐标为东经 102 ° 42 ′～ 105 ° 50 ′，北纬 24 ° 19 ′～ 27 ° 03 ′。曲靖市域东与贵州六盘水市、黔西南州和广西百色地区毗邻，南与云南文山、红河州接壤，西与昆明交界，北靠云南昭通地区和贵州毕节地区。地势东高、西北低。最高海拔2864米，最低海拔920米，总面积6069.88平方公里。境内最高点为东山主峰滑石板，海拔2868米，最低点清水河与末冬河交汇处的腊龙岔河，海拔920米，相对高差1948米。起主要气象参数如下：年降雨量980毫米，年平均气温13.3℃，年平均降水997.7mm,无霜期224天，最冷月平均5℃。极端最低温－4℃。冬无严赛，夏无酷暑。宣威多偏南风，年均风速3米/秒。由于海拔较高，且山脉多为南北走向，故多大风。
1.3设计原则
1)厂区总品面不知按年产石墨电极20Kt的规模进行统一规划。
2)总图布置采用车间合并的方式以节约用地。
3)厂区竖向设计应充分利用地形，减少土方工程量和支挡工程量。 4)合理布局，保证工艺流程顺畅，生产方便，物料运输线路便捷。
5)外部货物主要采用铁路运输，辅以道路运输，充分考虑厂区外母运输条件使厂内外物料运输合理、短暂、便捷、降低交通运输成本。
6)满足各种安全、卫生、防火、防爆、防震间距的要求。
7)尽量考虑人、货分流，厂区出入口尽量朝不同的方向开启。
1.4设计主要内容及设计思路
1.4.1设计主要内容 1.4.2设计思路
第二章 生产工艺流程及主体设备选择
2.1原料选择
2.1.1针状焦
针状焦是一种从宏观形态到微观结构都具有显著各向异性的焦炭，因其破碎后颗粒呈细长针状，故称为针状焦。
针状焦具有明显的针状结构和纤维文理，主要用作炼钢中的高功率和超高功率石墨电极。由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真魔都等方面都有严格质量指标要求，所以对针状焦的身材和原料都有特殊的要求。
2.1.2针状焦的生产
针状焦在1950年首先由美国大湖炭素公司用石油系原料研制成功。我国于1982年以大庆热裂化渣油为原料，进行了工业试验。
针状焦的制造关键是原料的调制，以出去影响中间相小球体成长的原生喹啉不溶物（QI）。
脱除QI的方法有
（1)过滤分离法：采用加压加热过滤或真空过滤将QI除去
(2)离心分离法：在离心力场中借离心力使煤焦油或沥青中QI除去
(3)溶剂法：加入合适的溶剂，使QI颗粒凝聚成絮状，经静止后，用倾析法提取澄清液。
(4)闪蒸分馏发：将原料通过真空闪蒸，提取合适的馏分，再经聚合，得到精致沥青。
2.1.3针状焦的性质与质量指标
针状焦热膨胀系数小，电阻率低，耐热震性能好，是生产超过功率石墨电极必需的原料。国际上根据针状焦品质高低分为：a(超级针状焦)；b(高级针状焦)：c(普通针状焦)；d(半针状焦)四个级别，其中超级和高级针状焦是生产朝贡功率石墨电极的理想原料，普通针状焦和部分半针状焦为生产高功率石墨电极的原料。
高级针状焦质量指标： 灰分 不大于0.1% 水分 不大于1% 馏分 不大于0.2% 真密度 不小于2.12g/cm3 钒含量 不大于3*10-6
热膨胀系数 不大于1.0*10-6/°C
2.2煅烧工艺及主体设备选择
煅烧是生产炭素制品的第一道工序，煅后料的质量直接影响炭素产品的
质量。炭质原料中由于氢以碳氢化合物的形式存在，且与碳原子的价电子结合。碳原子失去自由电子，这就使石油焦原料在煅烧前有较高的电阻率。但煅后焦的性能与其内部结构有直接关系，石墨层排列有序，点(层)堆积缺陷少，石墨化程度高，则电导率就高，质量就好。一般认为煅烧机理是，在煅烧初期，原料中挥发分逸出，氢含量降低，体积收缩，真密度提高；随煅烧温度的提高，虽然挥发分排除量减少，但热解反应加快，碳氢键断裂，氢排除，碳原子由结合状态解放
出来，使煅烧原料导电性提高，电阻率降低，体积进一步收缩。而煅烧料真密度的提高，主要是由于煅烧料在高温下不断逸出挥发分并同时发生分解、缩聚反应，导致结构重排和体积收缩的结果。同样的生焦质量，煅烧温度越高，晶体缺陷越少，煅后焦挥发分越低，真密度越高。 经煅烧能够除去生料中的水分，挥发份及部分的硫，同时经煅烧后原料的体积收缩稳定，各种物化性能指标大幅度改善、提高，对提高最终产品的质量起着十分重要的作用，煅烧后原料的质量指标见表一。
表2-1 燃烧料质量指标 比电阻Ω比重g/m3 灰分% 指标 mm2/项目 m 石油焦 <5.5 2.08 1.0 沥青焦 <6.5 2.05 1.1 无烟煤 <12.0 0.73 12.0 适用于大型煅烧设备主要有回转窑和回转床。
2.2.1煅烧原理
炭素原料在隔绝空气的条件下进行高温（1200-1500℃）热处理的过程成为煅烧。煅烧是炭素生产的预处理工序。各种炭素原料在煅烧过程中冲元素组成到组织结构都发生一系列显著地变化。无烟煤、石油焦和延迟沥青胶都含有一定数量的挥发分，需要进行煅烧。冶金焦和焦炉生产沥青胶的成焦温度比较高（1000℃以上），相当于炭素厂的煅烧温度，可以不再煅烧，只需烘干水分即可。天然石墨为了提高其润湿性，也可以进行煅烧。一般来说，煅后料比较脆，便于破碎、磨粉和筛分。
2.2.2煅烧的目的
(1排除原料中的水分：是炭素原料的体积充分收缩，提高其热稳定性和物理化学性能。进仓原料的水分一般在3%-10%之间。原料如果含有较多的水分，不便于破碎等作业的进行，并影响原料颗粒对粘结剂的吸附性，难以成型，故一般要求煅后料水分不大于0.3%。
(2)排除原料中的挥发分：如果原料的挥发分过高，则生制品在焙烧过程中，将发生过大的收缩，以至于变形，甚至导致生制品的断裂。多以必须排除原料中的挥发分。（油焦成焦500 ℃ ，V500～800℃快，800～1100 ℃较缓）
(3)提高原料的密度和机械强度：经过煅烧原料体积收缩，密度增大，强度提高，同时获得了较好的热稳定性，从而减少制品在二次煅烧时产生二次收缩。 (1000℃前缩聚反应，线性升；1000～1100平拐点，后体积收缩度继续升高)
(4)改善原料的导电性能：原料经过煅烧后分子结构发生变化，电阻率降低从而提高了原料的导电性。电阻率的变化500～800℃，1230；800～1000℃缓变；1000～1300少量
(5)提高原料的抗氧化性：原料经过煅烧，随着温度的提高，通过原料的热
炭素材料的生产
