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针状焦生焦粉成型工艺及其对炭化制品性能的影响

作　者: 杨振邦
导　师: 赵雪飞
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 针状焦沥青粘结剂焦粉成球抗压强度纤维结构
分类号: TQ127.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

针状焦是炭素工业中最重要的原材料之一,其晶粒形貌为针叶形,具有明显的纤维结构和较高的各向异性特征。针状焦生焦粉的成型是一个新兴的研究方向,国内现在研究煤粉成型的较多,而针状焦生焦粉成型技术大多还停留在实验室阶段,所以研究针状焦生焦粉成型技术对焦粉的回收利用、提高焦化厂的经济效益有着巨大的推动作用。本文以针状焦生焦粉为原料,精制中温沥青作为粘结剂,通过热混捏后在手动油压机上模压成球,使得针状焦生焦粉在压力和粘结剂的粘结作用下型球,所得生球通过对其强度的检测,找出合适的焦粉成型条件,通过对其性能指标的检测分析,对成球炭化后制品做出质量评价。单因素实验和正交实验表明,针状焦生焦粉成球最佳的工艺条件是:生焦粉的粒度配比为5—3mm3.5%, 3—1mm40.5%,1—0.5mm32%,-0.5mm24 %,粘结剂选择天津中温精制沥青,成球压力为45Mpa,保压时间为5min,粘结剂含量为10%时,其生球下落强度和抗压强度分别能达到30.4/次(1m)-1和1035N/个。通过对成球炭化后制品的偏光显微分析和扫描电镜分析得出,添加粘结剂后制品的纤维结构降低6%左右,其气孔率也相对增加。炭化后制品整体质量有所下降,添加粘结剂后其真密度为2.08g/cm3,电阻率为10.15/μΩm ,CTE为1.9810-6.C-1。通过考察成球压力和粘结剂含量这两个重要工艺条件,得出对炭化后制品体积密度、电阻率、抗压强度的影响,从而对炭化后制品质量作进一步评价。实验表明,成球压力和粘结剂含量都有一个临界值(本实验为压力45MPa,含量10%),当超过临界值时,炭化后制品质量会受到很大的影响,但其总体质量要优于沥青焦。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
引言  10-12
1 文献综述  12-29
  1.1 针状焦概况  12-15
    1.1.1 针状焦的结构特征  12-14
    1.1.2 针状焦的主要评价指标  14-15
  1.2 针状焦的应用  15-17
    1.2.1 高功率(HP)和超高功率(UHP)石墨电极  15-16
    1.2.2 锂离子电池  16
    1.2.3 电化学电容器  16-17
  1.3 焦粉成型技术及工艺  17-20
    1.3.1 几种焦粉成型技术概述  17-20
    1.3.2 焦粉成型工艺  20
  1.4 焦粉成型的理论研究  20-23
    1.4.1 模压成型理论  20-21
    1.4.2 压型过程中的力学基础  21-23
    1.4.3 球团强度理论  23
  1.5 针状焦生焦粉成球粘结剂的研究  23-27
    1.5.1 煤沥青粘结剂的物理性质  24
    1.5.2 煤沥青粘结剂的化学性质  24
    1.5.3 煤沥青粘结剂炭化时的特点  24-25
    1.5.4 改质沥青粘结剂的研究进展  25-26
    1.5.5 改质精制中温沥青粘结剂在焦粉型球中的作用  26
    1.5.6 焦粉型球粘结剂的质量要求及存在的问题  26-27
  1.6 选题意义及研究内容  27-29
2 针状焦生焦粉成球及其工艺条件的研究  29-50
  2.1 实验物品及仪器设备  29-31
    2.1.1 实验原料及粘结剂  29
    2.1.2 实验仪器  29-31
  2.2 实验方法及实验设计方案  31-33
    2.2.1 实验工艺流程  31
    2.2.2 实验方法  31-32
    2.2.3 实验方案设计  32-33
  2.3 生焦粉粘结成球的性能及粘结剂的表征方法  33-34
    2.3.1 生球质量检测方法  33
    2.3.2 沥青粘结剂的性能检测与表征方法  33-34
  2.4 正交设计及计算方法  34-36
    2.4.1 正交实验设计及算法  34-36
  2.5 实验结果与讨论  36-48
    2.5.1 单因素对生焦粉粘结成球强度的影响  36-44
    2.5.2 正交优化试验结果与讨论  44-48
  2.6 本章小结  48-50
3 有无粘结剂炭化后成品焦的对比实验研究及质量评价  50-62
  3.1 实验物品及仪器设备  50
    3.1.1 原料  50
    3.1.2 实验仪器  50
  3.2 实验原理及实验设计方案  50
    3.2.1 实验原理及步骤  50
    3.2.2 实验方案设计  50
  3.3 实验结果与讨论  50-61
    3.3.1 沥青粘结剂的热重分析  50-53
    3.3.2 炭化后制品的显微结构的表征  53-59
    3.3.3 炭化后制品的质量评价  59-61
  3.4 本章小结  61-62
4 成球压力和粘结剂含量对炭化后制品质量的影响  62-71
  4.1 成球压力对炭化后制品质量影响的结果与讨论  62-67
    4.1.1 成球压力对炭化后制品体积密度的影响  62-64
    4.1.2 成球压力对炭化后制品电阻率的影响  64-66
    4.1.3 成球压力对炭化后制品抗压强度的影响  66-67
  4.2 粘结剂含量对炭化后制品质量影响的结果与讨论  67-69
    4.2.1 粘结剂含量对炭化后制品体积密度的影响  67-68
    4.2.2 粘结剂含量对炭化后制品电阻率的影响  68
    4.2.3 粘结剂含量对炭化后制品抗压强度影响  68-69
  4.3 本章小结  69-71
5 结论  71-73
参考文献  73-76
致谢  76

针状焦生焦粉成型工艺及其对炭化制品性能的影响

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