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石油焦煅烧工艺及沥青抗氧化性改善研究

作　者: 张劲斌
导　师: 肖劲
学　校: 中南大学
专　业: 冶金工程
关键词: 煅烧热变特性煅烧工艺沥青抗氧化性添加剂
分类号: TE626.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

石油焦和煤沥青作为生产铝用炭素阳极的重要原料,其质量直接影响到阳极产品的质量水平。近年来我国铝电解工业发展迅猛,铝用炭阳极消耗量逐年递增,阳极原料质量对阳极性能的制约作用逐渐凸显。为了提高阳极原料的品质,达到改善阳极性能的目的,本文从原料的处理工艺入手,系统的研究了石油焦煅烧工艺中各参数对煅后焦质量的影响,对煅烧工艺的优化提出了建议,同时还针对阳极中沥青焦的优先氧化现象对提高沥青焦抗氧化性的添加剂进行了研究。论文获得了一些主要的研究结论：(1)通过研究比较石油焦填埋和非填埋两种煅烧方式,发现填埋煅烧得到的煅后焦在表面上会出现一层热解炭膜,该炭膜能够极大改善石油焦的表面形貌,并改善沥青对石油焦颗粒的浸润性。(2)实验研究了煅烧工艺中煅烧终温、终温保温时间和升温速率三个参数对煅后焦性能的影响,结果表明煅烧终温与保温时间对煅后焦CO：反应性影响显著；升温速率控制在2℃/min以下或4/min℃时有利于改善煅后焦导电性；煅烧工艺与煅后焦真密度之间关系紧密。(3)采用添加剂能有效改善沥青焦的抗氧化性能。研究发现沥青中加入添加剂FO后,沥青焦空气反应活性显著降低；同时,发现沥青中加入10%球磨粉、同时加入一定量(0.5-1.5%)的反应抑制剂FO能显著降低炭阳极的空气和CO2反应活性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 文献综述  8-19
  1.1 炭阳极在铝电解过程中的作用  8
  1.2 原料品质对炭阳极性能的影响  8-13
    1.2.1 石油焦对炭阳极性能的影响  8-11
    1.2.2 沥青对炭阳极性能的影响  11-12
    1.2.3 残极对炭阳极性能的影响  12-13
  1.3 石油焦煅烧工艺评述  13-16
    1.3.1 石油焦煅烧技术现状  13-14
    1.3.2 石油焦煅烧工艺研究现状  14-15
    1.3.3 煅烧工艺优化研究思路的提出  15-16
  1.4 沥青焦抗氧化性改善研究评述  16-18
    1.4.1 煤沥青的结焦过程  16
    1.4.2 沥青焦与煅后焦性能比较  16-17
    1.4.3 沥青结焦的抗氧化性研究现状  17-18
    1.4.4 沥青焦抗氧化性能改善方法的提出  18
  1.5 本论文研究的目的及意义  18-19
2 实验思路及检测  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 论文研究思路  19-20
  2.3 实验原料及设备  20-22
    2.3.1 实验原料  20-21
    2.3.2 实验主要设备  21-22
  2.4 实验的主要分析与检测方法  22-26
    2.4.1 差热-热重(DSC-TGA)分析  22
    2.4.2 沥青对石油焦的渗透率的测定  22
    2.4.3 电阻率测定  22-23
    2.4.4 真密度测定  23
    2.4.5 空气反应性和CO_2反应性的测定  23-24
    2.4.6 硫含量测定  24
    2.4.7 SEM形貌分析  24-25
    2.4.8 XRD分析  25-26
3 石油焦煅烧工艺研究  26-51
  3.1 引言  26
  3.2 石油焦的热变特性研究  26-33
    3.2.1 石油焦的热重分析  26-29
    3.2.2 石油焦煅烧过程中热解炭膜的形成过程及作用研究  29-33
  3.3 石油焦煅烧工艺对煅后焦性能的影响研究  33-46
    3.3.1 煅烧终温对煅后焦性能的影响  33-37
    3.3.2 保温时间对煅后焦性能的影响  37-41
    3.3.3 升温速度对煅后焦性能的影响研究  41-46
  3.4 实验研究室罐式炉煅烧时间对煅后焦性质的影响研究  46-49
  3.5 本章小结  49-51
4 沥青抗氧化性改善研究  51-62
  4.1 引言  51
  4.2 沥青焦、石油焦及残极氧化性能的比较研究  51-53
    4.2.1 实验内容  51-52
    4.2.2 结果与讨论  52-53
  4.3 温度对沥青焦氧化性能的影响研究  53-55
    4.3.1 实验内容  53
    4.3.2 结果与讨论  53-55
  4.4 添加剂对沥青焦氧化性能的影响  55-61
    4.4.1 实验内容  55-56
    4.4.2 实验结果与讨论  56-61
  4.5 本章小结  61-62
5 结论与展望  62-64
  5.1 结论  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-69
攻读学位期间主要的研究成果  69-70
致谢  70

石油焦煅烧工艺及沥青抗氧化性改善研究

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