天然石墨電極的成型性能與抗氧化研究.pdf

1、石墨電極主要用于電爐煉鋼、礦爐制磷、電熔鎂砂、電熔制備耐火材料、電解鋁以及工業(yè)制磷、硅、電石等大型工業(yè)。石墨電極分天然石墨電極和人造石墨電極兩類。天然石墨電極與人造石墨電極相比，由于不需要石墨化工序，天然石墨電極的生產(chǎn)周期大為減少，能耗和污染也大為降低，成本明顯降低，具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益，這是發(fā)展天然石墨電極的主要原因之一。另外天然石墨電極是高附加值天然石墨深加工產(chǎn)品，具有重大的開發(fā)與應(yīng)用價(jià)值，但是天然石墨電極的成型性能、抗氧化

2、性能和機(jī)械性能目前都不如人造石墨電極，這是其發(fā)展的主要障礙。因而，克服這些障礙是發(fā)展天然石墨電極應(yīng)用的關(guān)鍵。 本文采用天然鱗片石墨無(wú)粘結(jié)劑冷壓成型為天然鱗片石墨樣品，分別研究了成型壓力、保壓時(shí)間的變化對(duì)樣品密度、孔隙度和抗折強(qiáng)度的影響。定性的分析了天然鱗片石墨樣品的微觀結(jié)構(gòu)和抗折強(qiáng)度之間的關(guān)系。選用硼酸-尿素和硅酸四乙酯-丙酮-鹽酸兩種體系，分別研究和探討了天然石墨粉體和天然石墨電極樣品在抗氧化處理前后的抗氧化性能和機(jī)理。主要研

3、究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 研究了天然鱗片石墨的成型性能，成型條件對(duì)微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，對(duì)天然鱗片石墨樣品的成型壓力越大，樣品的密度和抗折強(qiáng)度越大，而樣品的孔隙率越?。槐簳r(shí)間對(duì)樣品的密度影響不大，在5分鐘以上樣品的成型性較好；抗折強(qiáng)度表現(xiàn)出明顯的各向異性，在不同方向的平均抗折強(qiáng)度分別為5.95MPa、9.68MPa、12.70MPa?？拐蹚?qiáng)度的各向異性與石墨的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 研究了溶液法和溶膠法制備硼氮體系和硅

4、溶膠包覆天然鱗片石墨粉體前后的抗氧化性。結(jié)果表明，隨著浸漬次數(shù)越多，硅溶膠和硼氮體系在石墨粉體表面包覆的量越多，抗氧性越好；天然鱗片石墨的氧化起始溫度在883K，在923K時(shí)的氧化失重率為407.6mg/g/h；分別采用硼酸-尿素體系和硅酸乙酯-乙醇-鹽酸體系9次浸漬，在1273K，N2氣氛下熱處理1小時(shí)后，天然鱗片石墨氧化失重率在923K分別為47.9mg/g/h幽和206.1mg/g/h：分別在1973K和1723K N2氣氛下熱處

5、理1小時(shí)后，天然鱗片石墨氧化失重率在923K分別為3.0mg/g/h和42.0mg/g/h；2種體系都能降低天然鱗片石墨的氧化失重率，但硼酸-尿素體系的抗氧化效果優(yōu)于硅酸乙酯-乙醇-鹽酸體系。 研究了溶液法和溶膠法制備硼氮體系和硅溶膠包覆天然鱗片石墨塊體前后的抗氧化性。結(jié)果表明，硅溶膠包覆天然石墨塊體隨著浸漬次數(shù)的增多，抗氧性越差；硼氮體系包覆天然石墨塊體隨著浸漬次數(shù)的增多，抗氧性越好；天然石墨塊體在923K和1273K時(shí)的氧化

6、失重率分別為122.432mg/g/h和191.214mg/g/h；分別采用硼酸-尿素體系和硅酸乙酯-乙醇-鹽酸體系9次浸漬，在1273K，N2氣氛下熱處理1小時(shí)后，天然石墨塊體的氧化失重率在923K分別為20.477mg/g/h和28.753mg/g/h；在1273K分別為37.064mg/g/h和54.398mg/g/h；分別在1973K和1723K處理后，天然石墨塊體氧化失重率在923K分別為8.182mg/g/h和31.347m