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Felix Keller (<轻金属>,1994,599~608) 摘要:世界范围内,每年来自铝电解过程的含炭废物大约为20万t,或者说每生产1t铝就会有14kg的含炭废物产生,这些废物主要存在于预焙阳极,而焙烧炉也会因为炉子损坏每年产生大约15万t废掉的耐火材料,或者说每生产1t铝会有11kg废掉的耐火材料产生. 对于这些含炭废物,其中20%用安全的方法燃烧处理,15%通过掩埋的方法来处...说明可参阅参考文献[6~10]. 2 阳极生产过程中的废物 阳极生产的每一道工序都会产生一定量的固体,液体和气体污染物.一些含炭废料处理起来比较简单,因为它们可以在阳极生产中重新利用;另外,一些废料可通过燃烧的办法处理;还有一些认为是有害的废料,要找到一种适当的方法来对其进行处理.通过这次世界性的调查活动,第一次了解到世界上不同的阳极生产企业是如何处理这一问题,并如何清除这些废弃物的......
煅烧是炭素制品工业生产的重要工序之一, 原料煅烧质量的优劣, 对焙烧成品率以及最终产品的理化指标都有很大的影响.对于铝用炭素生产, 需要煅烧的原料主要是石油焦和无烟煤. ......
在电解过程中理论上的净炭耗为每1 t铝334kg,但在一般情况下电流效率只有90%,从而使电解过程中的炭耗增加到每1t铝370kg,另外,再加上边部反应和炭脱落使得平均每吨铝会增加80kg的净炭耗,从而使每年的现金成本增加8个亿. 阳极的过量消耗主要是由下列2个反应引起的: (1) 还原反应过程当中产生的CO2与炭的逆反应: CO2+C2CO (2) 阳极上部的氧化反应: O2+CCO2 除了这两个反应外,粘结基质的选择性氧化 (我们所知道的电解工艺过程当中的脱落)也会增加炭的消耗,这些消耗途径如图1所示. 图1 影响阳极过量消耗的反应 一般情况下,铝用炭阳极包括65%的石油焦,15%的粘结剂沥青和20%的残极.阳极反应性与石油焦反应性之间的关系非常密切.一般测量石油焦空气燃烧性和CO2侵蚀性,并分别用空气反应性和CO2反应性来表示,这两种性能是由石油焦的......
实验报告 实验名称:中南大学炭纸物性测试及电极制作实验 实验部门:MEA测试及制造技术开发 实验日期:2010年1月14日 实验人:赵恩介 实验内容: 对中南大学提供的炭纸进行物性指标测试, 包括透气性, 面电阻及厚度均匀性, 并与Toray炭纸比较; 根据炭纸的物性进行电极制作, 考查其单池性能并与Toray炭纸的电极比较. 实验结果: 一, 炭纸的物性测量 1.炭纸厚度均匀性及表观密度 附表1中: 3#与6#炭纸上有压痕, 分别对有压痕与未压的部位进行了厚度测量.有压痕部位厚度明显小, 除去有压痕部位的厚度, 本次提供的炭纸厚度均匀性比前两次提供的炭纸有明显改善.另外, 本次提供的炭纸表观密度与前两次炭纸基本一致. 附表1 炭纸厚度及表观密度测试结果 2. 炭纸的透气性 附图1为中南大学三次提供的炭纸透气阻力测试结果.由图中可以看出: 本......
气泡从阳极表面附近垂直上升引起的波纹也会对其造成强劲的冲击.一些研究指出大多数的阳极粉尘就发生在这一表面,尽管粉尘产生解释依据是羧基反应.对不同质量的炭阳极消耗实验调查表明,低电流密度使得阳极表面粗糙度在很大程度上加深了.同时炭的消耗速率也加速了,尽管炭的消耗速率要依赖于炭的质量.对于所使用的焦子质量不好,而焙烧温度又比较低的阳极而言,其反应性就会有很大的差别. 目前,经过研究找到了几种评定阳极性能的方法,这些方法都与标准的方法有联系,尤其是羧基反应.这种相互关系表明:测定是一种用来评定电极性能的非常敏感的方法,包括粉尘产生的趋向. 1 简介 近几年,反应性对阳极整体消耗的影响的理解有了很大的进步,对阳极性能与典型的操作参数以及电解槽性能[1~4]之间的关系的理解同样有了很大的进步.在开发不同的量化反应性的模型中,很显然炭的质量已经变成一个重要的参数,如纯度和所使用的原材料......
阳极块窄而长,碗孔在一直线上,易生成较多碗间纹.相对较宽阳极,炭碗对称分布,碗距较大,碗间纹较少.炭碗台阶越高,越易出现碗间纹. 成型时,糊料塑性差,体积密度大,弹性后效大,易出现碗间裂纹.糊料胶结力小:一是粗粒多,二是200目以下粉料多,成型机易出现碗间贯通性大裂纹及其隐患.反之细粉多,粉结力强,弹性后效大,易生成碗间细小裂纹.表面沥青氧化严重,塑性变差,也易形成碗间裂纹.......
炭在自然界中化学稳定性极好, 在常温和普通环境下几乎呈化学惰性, 但在较高温度下, 炭却极易与氧化性气体发生化学反应.当温度高于370 ℃时炭便开始与空气中的氧发生反应[7]: C(s)+O2(g)=CO2(g) 2C(s)+O2(g)=2CO(g) 而在高于650 ℃的环境中, 炽热的炭还能与水蒸气发生反应[8]: C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 当温度继续升高到750 ℃时, 炭还会与自身的氧化产物CO2发生反应[8]: C(s)+CO2(g)=2CO(g) 炭材料内部的晶格缺陷, 或材料在制备过程中产生的内应力, 以及杂质微粒(Na, S, K, Mg等)的存在, 使得炭材料中存在一些活性点部位, 这些活性点部位极易吸附空气中的氧气, 在温度高于370 ℃时开始发生氧化反应[9]. 一般认为, 炭材料的氧化反应主要包括以下几个步骤: 1......
些相关的污染指标数据的测定结果,并就如何降低污染给出了一些方法.就工人保健这一问题,本文给出了工人所处环境的污染排放指标水平. 1 简介 提高工人的卫生保健水平,消除环境污染,已成为许多国家工作的重点.然而在过去几年中,这方面的问题并没有引起铝用炭阳极生产企业的足够重视,主要原因可能是大多数的阳极生产厂都是铝生产企业的一部分,而铝加工企业一直把氟化物的污染问题作为首要解决的问题,所以...型); (4) 焙烧; (5) 出炉后的阳极的清洁,存贮和运输. 3 生产工人的卫生保健问题 生产车间的污染主要来自以下几方面:粉尘,沥青烟(苯并(a)芘),噪声,高温,振动. 3.1 原料的加工及处理 铝用炭阳极使用的原料有石油焦,沥青(作为粘结剂)和残极,另外还有从混捏锅内清出的残渣以及生熟碎. 对原料焦的处理不会产生什么问题,然而在处理固态沥青时,很容易出......
炭材料是一种既古老又年轻, 既普通又神奇的材料.根据宇宙爆炸学说, 在约150亿年前, 由于巨大的能量块碰撞即宇宙爆炸生成了基本粒子, 基本粒子又生成氢和氦, 三个氦原子结合就生成了碳.地球上的碳约90%以碳酸钙(主要是石灰石)的形式存在. 碳在地球表面的存在量位居14位, 约为0.33%(w), 碳在地球上因为呼吸, 分解, 燃烧等作用而循环, 其循环过程见图1-1. 图1-1 碳在地球上的循环 50万年前的北京猿人就已学会用火, 尼安德特智人25万年前也已经使用火, 从而产生了木炭, 因此可以认为人类第一个采用化学方法制备的材料就是炭材料.公元前10世纪殷墟的甲骨文中, 煤炱已用作墨水使用.木炭, 煤炭, 石墨在我们的生活中被用作燃料, 颜料和冶炼金属的还原剂等.此后直到18世纪的工业革命时期, 炭的利用率都没有太多的变化.而炭的新制备, 新结构, 新应用一直......
Ulrich Mannweiler (RDC 内部发行,1994) 1 简介 石油焦是石油渣油深加工的副产品.一般情况下石油焦的生产有两种方法.第一种方法是炭化,第二种方法是加氢.因为所生产出的产品要求比加入的原料渣油轻一些,那么就必须降低碳氢比. 延迟焦化是一种脱碳过程,在焦化过程中生产出有价值的液体产品,而碳则以石油焦的形式被分离.加氢工艺就是残油的加氢裂化及脱硫过程.当前,这两种方法都在使用,但更多的选用延迟焦化工艺,其原因如下: (1) 投资低; (2) 技术性和可靠性已被证实; (3) 投资回收快; (4) 可处理的原料范围广; (5) 操作简单. 通过延迟焦化生产出的生石油焦需要在煅烧炉中煅烧,其目的是排除水分和挥发分,而煅后焦则可以用作铝用炭阳极的原材料. 图1 延迟焦化的工艺及物料流程 对大多数石油精加工工厂来说,石油焦只是......
