《第十章 煤基炭素材料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十章 煤基炭素材料.ppt（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十章煤基炭素材料第十章煤基炭素材料第一节 炭素制品及其特性在自然界中，以游离状态存在的碳有三种同素异构休，即金刚石(等轴晶系结晶)、石墨(六方晶系结晶)和无定形碳(煤、焦炭、木炭等均是无定形碳)。炭素制品通常指的是炭制品和石墨制品。它们是由各种以碳元素为主的原料(如无烟煤、焦炭等)经过一系列加工(主要是煅烧、焙烧和石墨化等炭化过程)所形成的。这些基础原料在高温炭化过程中发生缩聚、脱氧等反应，使其结构中的非碳杂原子脱除，以碳为主的结构逐渐稠环化，从而转变为分子结构排列较整齐的炭制品及分子结构排列整齐的人造石墨。炭制品中除碳元素外，还含有微量的氢、氧、氮等其他元素，而石墨制品几乎只有碳元素。炭素
2、制品广泛地用于冶金工业、化学工业、机械工业、建筑材料和国防尖端工业等各个部门。炭素制品具有下列独特的优异性能：1)耐热性强 在无氧的条件下，它可以在l000以上，甚至高达2000的温度下使用，其机械强度比常温时高，如在室温下，其平均抗张强度为20MPa左右，而在2500时为40MPa以上，这是其他材料难以比拟的。2)热膨胀性低 如人造石墨的热膨系数为(3-8)l0-6或更低，对热冲击有极高的抵抗能力。3)耐腐蚀性好 无论是在有机或无机溶剂中，均不能溶解。在非强氧化性的酸、碱、盐的溶液中不发生反应，有良好的稳定性。炭素制品广泛地用于冶金工业、化学工业、机械工业、建筑材料和国防尖端工业等各个部门。
3、炭素制品具有下列独特的优异性能：4)导电、导热良好5)密度小、重量经、有自润滑性。6)抗放射线性强 由于对中子吸收较少，减速能很大。因此，用放射线照射时，碳几乎不发生反应。7)无毒性和无腐蚀性。根据炭素制品的用途不同，可归纳为以下几类：导电材料。结构材料耐火材料耐磨和润滑材料用于铸模和压模，使铸件尺寸精确，表面光滑。用于核能工业、军工和宇航等特殊用途特殊用途的新型石墨材料。炭素制品分类生产炭素制品的原料炭素制品的原料种类较多，通常分为两类：用做骨架材料的固体原料，包括石油焦、无烟煤、冶金焦、沥青焦、炭黑和针状沥青焦等。用做黏结剂的流体原料，一般是煤焦油、蒽油和煤沥青。炭素制品的生产由无烟煤等为
4、原料制备炭素制品，一般包括几个步骤：煅烧：在隔绝空气或很少空气环境下高温处理，除去原料中的水分(0.3%)和挥发分(0.3%)，提高原料的密度、机械强度和导电性能。配料：将煅烧后的大块原料破碎并筛分成几个粒级，以便各粒级按一定比例配料，目的是为了提高成品的质量和成品率。混捏：使配好的多组分骨料、粉料和黏结剂混合均匀，形成宏观上均一的结构，同时使原料压实，提高其密度，并具有塑性，便于成型。成型：将混捏好的糊料，压制成所需形状和尺寸，并具有较高密度的半成品，以篮球进一步的热加工。焙烧：使毛坯中的黏结剂炭化为黏结焦。炭素制品的生产由无烟煤等为原料制备炭素制品，一般包括几个步骤：石墨化：将焙烧后的炭素
5、制品和电阻料，按一定方法装入石墨化电炉，通电升温到2500，使焙烧后制品的二维乱层无定形碳转化为三维有序排列的石墨化制品的工艺过程。其目的是：提高材料的热、电传导性；提高材料的热稳定性和化学稳定性；提高材料的润滑、抗磨性；排除杂质，提高纯度；降低硬度，便于进行精密的机械加工。煤制活性炭活性炭是一种古老的产品，应用非常广泛。它是指经过一定工艺处理、内部孔隙发达、具有吸附分子级物质能力的含碳材料。活性炭巨大的吸附能力主要归功于其发达的内部孔隙。正是由于内部孔隙的表面提供了吸附质被吸附的场所，因此，比表面积是活性炭的一项重要指标。根据国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）在1971年的建议，活性炭的
6、孔隙可分为微孔（Micropore 50nm）。其中微孔提供的比表面积占95%以上，中孔比表面积一般小于5%，大孔比表面积几乎可以忽略。微孔又常常被进一步划分为超微孔和次微孔。活性炭的分类1）按外形分：颗粒活性炭（GAC），粉状活性炭(PAC)，纤维活性炭(FAC)，微球活性炭。2）按使用场合分：气相炭、液相炭等。3）按用途分：溶剂回收炭、气体净化炭、脱色炭、药用炭、催化剂炭、变压吸附炭、黄金炭、脱硫炭、血液灌流炭、水处理炭等。4）按制造方法分：物理法炭、化学法炭（包括氯化锌炭、磷酸炭等）。5）按原料分：木质炭、煤质炭、生物质炭、树脂炭、沥青炭等。6）按孔径分：微孔炭、中孔炭等。活性炭的制造活
7、性炭的制备方法有物理活化法和化学活化法。物理活化法是将试样先进行炭化，然后直接或经预氧化后在二氧化碳或水蒸气的气氛下高温反应，烧蚀部分碳来获得相应的孔结构，其孔隙率与孔分布取决于内部碳的烧蚀率。目前国内多采用物理法制备煤基活性炭。煤质活性炭的生产步骤包括：炭化、活化和后处理。若生产煤质柱状活性炭，在炭化之前还要有煤炭磨粉、加煤焦油粘结剂搅拌捏合、压力机上挤条，然后才是炭化等工序。活性炭的用途活性炭在食品工业和饮用水等方面的应用活性炭在医学领域的应用活性炭在制药工业上的应用活性炭在催化剂和催化剂载体方面的应用活性炭在煤气脱硫上的应用活性炭在烟道气脱硫脱硝中的应用活性炭在溶剂回收中的应用活性炭在污水处理方面的应用活性炭在呼吸器材上的应用