عندما يكون محتوى النيتروجين في الجرافيت الصناعي أو فحم الكوك البترول مرتفعًا بشكل مفرط ، فقد يؤثر بشكل كبير على خصائص المواد وعمليات الإنتاج وتطبيقات المصب ، كما هو موضح أدناه:
التأثير على خصائص المواد
أولاً ، يتم تقليل الموصلية والاستقرار الحراري. يمكن أن يعطل المنشطات النيتروجينية بنية الشبكة العادية للجرافيت ، مما يزيد من المقاومة. إذا زادت مقاومة الجرافيت الاصطناعي بنسبة 10 ٪ إلى 30 ٪ ، فسيؤثر ذلك على الموصلية الكهربائية والحرارية. أثناء المعادن ذات درجة الحرارة العالية ، تكون المركبات المحتوية على النيتروجين عرضة للتحلل التأكسدي ، وتسريع فقدان المواد.
الآثار السلبية على التطبيقات المصب
عند استخدامه كعامل المكربن في صناعة الصلب ، قد يذوب النيتروجين في الفولاذ المنصهر ، مما يسبب "احتضان النيتروجين" في الفولاذ ، مما يقلل من الصلابة ويجعله عرضة للكسر في درجات حرارة منخفضة ، مما يؤثر بشكل خاص على الفولاذ عالي القيمة مثل الصلب ذو القوة العالية. في التحليل الكهربائي للألمنيوم ، إذا كان الأنود الجرافيت يحتوي على الكثير من النيتروجين ، فإنه يطلق الغازات المحتوية على النيتروجين ، مما يلوث ذوبان الألمنيوم ويقلل من نقاء الألومنيوم. قد يؤدي محتوى النيتروجين في الألومنيوم الذي يتجاوز 50 جزءًا في المليون إلى مشكلات الجودة. في الصناعات الكيميائية والحرارية ، يمكن للنيتروجين أن يتفاعل مع الأكسجين في درجات حرارة عالية لتشكيل غازات ضارة مثل أكاسيد النيتروجين ، مما يزيد من تكاليف المعالجة البيئية. في تطبيقات مثل البوتقات الجرافيت والطوب الحراري ، قد تقلل شوائب النيتروجين من مقاومة تآكل المادة وقوة درجات الحرارة العالية.
قضايا في عمليات الإنتاج
Graphitization efficiency decreases as nitrogen may inhibit the orderly arrangement of carbon atoms during the graphitization process, prolonging the process time. The graphitization temperature needs to be increased by 50-100℃ to compensate for nitrogen interference, increasing energy consumption, with electricity consumption rising by 5%-15% and carbon emissions. If the raw petroleum coke itself has a high nitrogen content (e.g., >0. 5 ٪) ، هناك حاجة إلى علاجات إزالة النتروجين الإضافية مثل التكلس ذي درجة الحرارة العالية وغسل الحمض ، مما يزيد من تكاليف الإنتاج. إذا تم استخدام النيتروجين كجو واقٍ ، فيجب التحكم في معلمات العملية بصرامة لمنع النيتروجين من تسلل المواد ، وبالتالي زيادة صعوبة المواد الخام والتحكم في العملية.
الحلول ومعايير الصناعة
لذلك ، في اختيار المواد الخام ومعالجتها ، يجب اختيار فحم الكوك النيتروجين ، مع فحم الكوك البترولي عالي الجودة يحتوي على محتوى النيتروجين<0.3% or volatile nitrogen-containing compounds should be decomposed through calcination at temperatures above 1300℃. Additionally, acid washing of the raw materials can remove some nitrogen impurities. Process optimization can also be conducted, such as controlling the atmosphere in the graphitization furnace: replacing nitrogen with argon protection in the later stages of graphitization to reduce nitrogen doping; Adjusting the heating curve, extending the holding time at critical temperatures of 2000-2500℃ to promote the escape of nitrogen elements.
