2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、隨著電解槽大型化,鋁電解技術(shù)向著高效和節(jié)能降耗方向發(fā)展,對鋁電解用炭素材料質(zhì)量提出了更高的要求。我國鋁電解用石油焦呈現(xiàn)出硫含量、微量元素增加、石油焦粒度分布向細粒方向發(fā)展,高硫石油焦的使用量增加的態(tài)勢。如何調(diào)控現(xiàn)有炭陽極生產(chǎn)和技術(shù)優(yōu)化,并在原料質(zhì)量劣化的情況下制備優(yōu)質(zhì)炭陽極,滿足鋁電解生產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用和社會經(jīng)濟效益。本文以炭陽極原料熱解行為及其反應(yīng)性為研究對象,開展瀝青浸潤及熱解行為研究,系統(tǒng)考察煅后焦粒度分布、微量元素和硫含量的

2、影響規(guī)律;并探索含鈦炭陽極電解新工藝的可行性。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴利用體積密度測定儀、熱重分析儀、自制熱解設(shè)備和SEM分析手段,開展了瀝青靜置浸潤和粒料柱孔隙率實驗,對瀝青浸潤煅后焦的形貌進行了表征,開展了大質(zhì)量瀝青熱解動力學(xué)研究。結(jié)果表明:在靜止浸潤條件下,小于0.15mm部分孔隙率小,難浸潤;大于2-3mm顆粒部分料柱孔隙率較大,易浸潤區(qū);中間粒度區(qū),隨著粒度的變大,浸潤率逐漸增大。小顆粒煅后焦被瀝青浸潤的包裹;大顆粒

3、最外層為一定厚度的瀝青浸潤層,大顆粒表層部分孔隙被“瀝焦體”填充、包裹;大顆粒內(nèi)部多孔、閉孔部分不能被瀝青浸潤。瀝青熱解過程動力學(xué)模型為此處為公式反應(yīng)級數(shù)為2.3級,熱解過程表觀活化能Ea=108.27KJ/mol;結(jié)合不同粒度煅后焦BET分析,小于0.5mm為比表面積作用區(qū)域;0.5-3mm部分為煅后焦顆粒外表面的多孔結(jié)構(gòu)作用區(qū)域。⑵利用體積密度測定儀、陽極CO2/空氣反應(yīng)檢測儀等測試手段,考察了粒度分布對體積密度和炭陽極反應(yīng)性的影響

4、規(guī)律,得出:在初始粒度分布條件下,通過控制焦炭中粒含量,減少粗粒和細粒含量,增加粉料含量,炭陽極反應(yīng)性仍有繼續(xù)優(yōu)化的空間。⑶利用焦炭CO2/空氣反應(yīng)檢測儀、陽極CO2/空氣反應(yīng)檢測儀、XRD分析和自制熱解設(shè)備等測試手段,量化了微量元素含量對煅后焦反應(yīng)性、煅后焦微觀結(jié)構(gòu)、瀝青焦微觀結(jié)構(gòu)、炭陽極反應(yīng)性,研究了微量元素對“瀝青結(jié)焦體”反應(yīng)性的影響,考察了微量元素和粉狀煅后焦對瀝青熱解過程的影響。得出:隨著微量元素含量的增加,Na、Ca和Mg元

5、素均使“結(jié)焦體”CO2反應(yīng)殘余率逐漸降低,而 V和 Ni元素使“結(jié)焦體”CO2反應(yīng)殘余率逐漸增大;“結(jié)焦體”空氣反應(yīng)速率迅速增大。整體而言,炭陽極和煅后焦的反應(yīng)殘余率相近,“瀝青結(jié)焦體”為改善炭陽極反應(yīng)性的限制性環(huán)節(jié);熱解表觀活化能增大,產(chǎn)焦率提高;煅后焦粉體的加入,可降低瀝青熱解表觀活化能,提高產(chǎn)焦率。⑷利用測硫儀、X-射線光電子能譜、紅外光譜分析儀、焦炭 CO2/空氣反應(yīng)檢測儀、陽極CO2/空氣反應(yīng)檢測儀、XRD分析和自制熱解設(shè)備等

6、測試手段,測定了硫在不同粒度石油焦中的分布情況及賦存狀態(tài),研究了硫含量對煅后焦反應(yīng)性、煅后焦微觀結(jié)構(gòu)、炭陽極反應(yīng)性的影響,研究了硫含量對“瀝青結(jié)焦體”反應(yīng)性的影響規(guī)律,考察了不同硫含量粉狀煅后焦對瀝青熱解過程的影響。結(jié)果表明:硫優(yōu)先在大顆粒石油焦中賦存,再逐漸向小顆粒部分擴展,可通過篩分分離出不同硫含量石油焦;不同高硫石油焦的賦存狀態(tài)相似,主要為噻吩類和硫醇類有機硫,也存在不同含量的無機硫化物和硫酸鹽類;不同硫含量和粒度石油焦的焙燒脫硫

7、性能有明顯差異;“瀝青結(jié)焦體”的CO2反應(yīng)殘余率僅為煅后焦的3/4-1/2左右,“瀝青結(jié)焦體”的空氣反應(yīng)性速率遠大于煅后焦,受微量元素影響尤為顯著;不同高硫石油焦的性能差異較大,不能簡單以硫含量的高低來區(qū)分,實際生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)將不同來源的高硫石油焦分別堆放,結(jié)合硫含量分布、微量元素含量、煅后焦性能和結(jié)焦體性能等進行綜合利用。⑸利用焦炭CO2/空氣反應(yīng)檢測儀、陽極CO2/空氣反應(yīng)檢測儀、XRD分析、SEM-EDS分析、自制熱解設(shè)備和熔鹽電解

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