Главная -> Словарь

Углеродистых наполнителей

По технологии производства искусственного графита из различных углеродистых материалов было опубликовано много работ. Наиболее значительными из них, сохранившими значение до настоящего времени, являются работы В. С. Веселовского и его сотр. В. Н. Перцева и Е. Ф. Чалых .

Изменения молекулярной структуры углеродистых материалов при их термической обработке изучают путем исследования рентгеновской дифракционной картины по соотношениям интенсивности линий рентгенограмм в системе kkl. Так, например, количественной мерой 'степени графитации считают показатель

Работами В. И. Касаточкина и сотрудников показано , что электрические и теплофизические свойства всех углеродистых материалов изменяются одновременно с изменениями структуры переходных форм углерода вплоть до графитовой. При оценке гра-фитации как гомогенного процесса они исходили из положений о фазовом состоянии и о гомогенной системе, развитых В. А. Каргиным и Г. Л. Слонимским по отношению к полимерам.

Есть основания полагать, что эти две теории в различной степени применимы к разным видам углеродистых материалов. Что же касается нефтяных коксов, то теория, развиваемая В. А. Каргиным и В. И. Касаточкиным, позволяет проще объяснить не только электрические и теплофизические, но и механические свойства и изменения истинной плотности нефтяных коксов в различных условиях теплового воздействия на них.

Хлориды обладают способностью плавиться, кипеть и возгоняться при более низких температурах, чем окислы и сульфиды различных элементов . 'Известно , что термическое рафинирование углеродистых материалов широко применяется в производстве искусственных графитов.

Для удаления следов золы из искусственного графита применяют поддувку газообразного хлора при температуре около 1300 °С и выше, ускоряющего процесс полного обеззоливания. Этот процесс проводят в засыпке из углеродистых материалов во избежание коррозии кладки печи. При испытании действия газообразного хлора на образцы кокса при температурах выше 1200 °С разрушались керамиковые и кварцевые трубки и увеличивалась общая зольность кокса.

Как показала практика, величина плотности характеризует особенности переходных форм углеродистых материалов, в частности нефтяного кокса при нагревании его вплоть до графита-ции. В связи с этим методика определения плотности нефтяного кокса приобретает исключительно большое значение.

Электропроводность углерода и углеродистых материалов аналогична электропроводности полупроводников. Подвижность носителей тока в полупроводниках возрастает при переходе от аморфного состояния к кристаллическому. Непрокаленный кокс имеет аморфную структуру, и характеризуется весь-

Знак заряда поверхности углеродистых материалов связан с молекулярной структурой поверхности и реакционной способностью самого материала.

Н. А. Шилов , изучая реакционную способность углеродистых материалов методом окисления в атмосфере кислорода, высказал предположение, что на поверхности углерода могут образоваться три вида окислов в зависимости от валентности краевого ненасыщенного атома углерода, и поэтому знаки заряда его поверхности могут быть различными.

Реакционная способность углеродистых материалов зависит прежде всего от их молекулярной и кристаллической структуры, а затем от степени их пористости и содержания минеральных веществ . По современным научным воззрениям, процесс сгорания углеводородов, углеродистых материалов и даже алмаза проходит в две 'Стадии: вначале разрываются все атомные связи, а затем каждый атом сгорает в отдельности. Это означает, что чем меньше требуется энергии на разрыв межатомных связей в молекуле данного соединения, тем больше его реакционная способность.

Прокаливанием называется термическая обработка углеродистых материалов без доступа воздуха при высокой температуре. Этой операции подвергаются все углеродные наполнители, за исключением графитов и сажи. Прокаливание - одно из основных и решающих звеньев производственного цикла в технологии углеграфитовых материалов, так как существенно влияет на формирование качественных показателей и эксплуатационных свойств готовой продукции. Основная цель прокаливания заключается в предварительной усадке углеродистых наполнителей. Это позволяет контролировать объемные изменения при последующей термической обработке «зеленых» заготовок и физические и механические свойства готовых изделий.

При прокалке углеродистых наполнителей одновременно с усадкой происходят различные физико-химические изменения: удаляется основная масса летучих, увеличивается кажущийся и истинный удельный вес, повышается электропроводность и механическая прочность.

Соответственно меняется и усадка, для нефтяных коксов достигая Максимума к 600°С. Абсолютная величина усадки неодинакова для различных углеродистых наполнителей и зависит от их природы, состава и микроструктуры. Наибольшее влияние оказывает выход летучих веществ. Выделение летучих для всех видов углеродистых наполнителей начинается при температуре 200 - 250°С и непрерывно возрастает с повышением темпера туры прокаливания. Однако количество газов с повышением температуры нарастает неодинаково для всех углеродистых наполнителей. У антрацита, например, количество выделяющихся летучих нарастает более плавно, чем у нефтяных коксов. По мере подъема температуры продукты пиролиза в летучих становятся преобладающими, например, при 700-1000°С содержание

Обжиг - одна из важнейших технологических операций. Спрессованные изделия представляют собой блок, состоящий из мелких частиц углеродистых наполнителей, сцементированных между собой связующим. Связующее прочно прилипает к твердым поверхностям

коксы) и высокой пикнометрической плотностью дают Графитированный материал с низким коэффициентом термического расширения. При использовании сырья одной и той же природы коэффициент термического расширения графитированного материала зависит от гранулометрического состава наполнителя и давления формования материала: с укрупнением гранул наполнителя этот коэффициент в направлении оси выдавливания увеличивается, а в перпендикулярном — уменьшается, при этом анизотропия значений коэффициента термического расширения снижается. Для графитов, изготовленных на основе прокаленных углеродистых наполнителей по одинаковой технологии обжига и графитации среднее значение этого коэффициента в интервале температур 300—1800°С составляет 1/K и различается для графитов на основе различных наполнителей не более чем на 15% .

Повышение требования к качеству углеродистых наполнителей в производстве электродной продукции, разработка новой; технологии получения и применения коксов волокнистой структуры требуют разработки новьГх методик оценки-качества этих материалов. Значительный интерес представляет разработка совершенных методик оценки их анизотропности,. являющейся важнейшей характеристикой качества.

Материал,изложенный в Руководстве , разделен на две части: в первой части изложены методы контроля и исследования твердых углеродистых наполнителей; во второй части — связующего, каменноугольного пека. Руководство предназначено для практической работы лабораторного и инженерно-технического состава заводских лабораторий электродных,

Одной из важнейших характеристик углеродистых наполнителей является их анизотропность. К этому показателю в одинаковой степени строгие требования предъявляются как при использовании коксов в производстве графитированных электродов, так и в производстве конструкционных изделий. При этом требования резко отличаются. Коксы, используемые в производстве электродов, должны быть анизотропными, используемые в производстве конструкционных изделий - должны иметь изотропную структуру. К первой группе относится кокс игольчатой структуры , ко второй - кокс нефтяной пиролизный, специальный . Остальные виды нефтяных коксов, в основном занимают промежуточное положение.

Больший интерес представляет разработка методов количественной оценки на порошках коксов анизотропии таких важнейших для углеродистых наполнителей свойств,как электросопротивление, теплопроводность, проницаемость и т.д.

Повышение требования к качеству углеродистых наполнителей в производстве электродной продукции, разработка новой технологии получения и применения коксов волокнистой структуры требуют разработки новых методик оценки-качества этих материалов. Значительный интерес представляет разработка совершенных методик оценки их анизотропности,. являющейся важнейшей характеристикой качества.

Получены неличины оптимальных концентраций для ряда углеродистых наполнителей.