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石墨化爐在針狀焦材料發(fā)展中有不可缺少的作用
發(fā)布時間:2022-09-19   瀏覽:4641次

  石墨化爐在針狀焦材料發(fā)展中有不可缺少的作用

  石墨化爐熱處理過的針狀焦作為一種新型炭材料,因其易于石墨化、電導(dǎo)率高、價格低廉、灰分低等優(yōu)異特性,逐漸成為一種優(yōu)質(zhì)的鋰離子電池負極材料wu,且已占據(jù)日本近60%的市場.近期,國內(nèi)在針狀焦的生產(chǎn)技術(shù)上取得了較大突破,實現(xiàn)了規(guī)模生產(chǎn),但其用作鋰離子電池負極材料的研究較少.

石墨煅燒爐

  一般軟炭(如瀝青焦、石油焦等)經(jīng)過2500?3000℃的石墨化爐熱處理后,會轉(zhuǎn)化為石墨結(jié)構(gòu),但該過程極其復(fù)雜,既涉及石墨微晶在徑/軸向的有序排列、晶界的消失、晶體界面處C-C六圓環(huán)的形成、晶體的生長,還涉及石墨層邊界處不飽和碳原子的催化反應(yīng)、碳原子或氣體分子的熱震動、石墨微晶的各向異性特性、石墨層層間的范德華力等微觀熱力學(xué)或動力學(xué)行為.目前,熱處理溫度與材料石墨微晶參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)系巳得到系統(tǒng)研究,而石墨化機理的基礎(chǔ)研究較少.本工作以煤系針狀焦為原料,在分析熱處理溫度對針狀焦微結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,深入研究了針狀焦的石墨化機理及其用作鋰離子電池負極材料的電極性能和儲鋰機制.

  將煤系針狀焦機械粉碎后,用。45岬篩網(wǎng)進行篩分,置入炭化爐,先以5°C/min的升溫速率分別升溫至700P、1000°C,1500°C,并標記為NC700、NC1000、NC1500;格樣品置于高溫石墨化爐,先以15-C/min的升溫速率升至1500℃,再以7°C/min的升溫速率升至2250℃、2800℃并恒溫30tnin,降至室溫后得到石墨化樣品,相應(yīng)標記為NC2250、NC2800。

  在1500-2250℃的高溫石墨化爐石墨化過程中,體系獲得更大的能量,在表面能以及大兀健的作用下,石墨微晶沿軸向發(fā)生平行排列;同時,體系中碳原子的熱震動頻率增大,平行于平面網(wǎng)格方向的振幅增大,使得晶體平面上的位錯線和晶界逐漸減少,并放出潛熱。

  隨著石墨化爐石墨化溫度的繼續(xù)升高,碳的蒸發(fā)率以指數(shù)式上升,這時體系中充滿各種碳原子或氣體分子,且石墨微晶在徑向的間距接近分子水平;在石墨層邊緣碳的自催化以及界面能的推動力作用下,各種游離的碳原子與相鄰石墨微晶的邊緣碳發(fā)生反應(yīng),形成C-C六圓環(huán);在范德華力作用下,石墨層的“褶皺”消失,并趨向平面結(jié)構(gòu),終形成三維有序的石墨化針狀焦。針狀焦經(jīng)過2800℃的高溫?zé)崽幚砗螅K逐步轉(zhuǎn)化成三維有序的石墨結(jié)構(gòu)。


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15 July 2024
真空熔煉爐的安全操作規(guī)范與風(fēng)險控制

真空熔煉爐的安全操作規(guī)范與風(fēng)險控制

真空熔煉爐的安全操作規(guī)范與風(fēng)險控制真空熔煉爐作為一種在高溫、高壓條件下使用的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于材料制備領(lǐng)域。然而,其操作過程中涉及的高溫、高壓及潛在的爆炸風(fēng)險,對操作人員的安全構(gòu)成了嚴重威脅。因此,制定并執(zhí)行嚴格的安全操作規(guī)范與風(fēng)險控制措施至關(guān)重要。一、安全操作規(guī)范1.設(shè)備檢查與準備在啟動真空熔煉爐之前,必須進行全方面細致的設(shè)備檢查。首先,檢查設(shè)備的各項安全閥和報警器功能是否正常,確保能在緊急情況下及時響應(yīng)。其次,檢查電氣連接是否牢固,電氣元件無異常,防止電氣故障引發(fā)的安全事故。同時,檢查真空系統(tǒng)的閥門和管道連接是否完好,確保無漏氣現(xiàn)象,以保證熔煉過程中的真空環(huán)境。此外,還需檢查冷卻系統(tǒng)的水源供應(yīng)是否通暢,并調(diào)整水流量到適當(dāng)水平,防止因冷卻不足導(dǎo)致的設(shè)備過熱。2.熔煉料準備熔煉料的準備同樣重要。必須確保熔煉料的質(zhì)量符合要求,避免雜質(zhì)混入影響產(chǎn)品質(zhì)量或引發(fā)安全事故。在裝填熔煉料時,應(yīng)輕放輕敲,避免損壞爐膛。同時,爐料必須干燥,不帶水或冰、雪塊,以防止熔煉過程中產(chǎn)生蒸汽導(dǎo)致爆炸。3.熔煉過程控制在熔煉過程中,必須嚴格按照操作規(guī)程進行操作。首先,按照設(shè)備說明書啟動熔煉爐,確保設(shè)備各部分正常工作。隨后,啟動真空系統(tǒng)并設(shè)置所需的真空度,同時打開冷卻水系統(tǒng)并調(diào)整水流量。在加熱過程中,定期檢查爐內(nèi)溫度、壓力和真空度,并根據(jù)需要進行調(diào)整。如需添加合金材料,應(yīng)在預(yù)熱后用鉗子夾住,緩慢、分批加入,以避免濺出傷人。4.傾爐與澆注傾側(cè)爐體將鋼水注入澆包時,應(yīng)先停電,然后操縱機械緩慢傾注。澆包必須經(jīng)過烘烤干燥,防止因水分蒸發(fā)導(dǎo)致的爆炸。爐前坑內(nèi)不準有積水,以防鋼水濺出傷人。在傾爐和澆注過程中,操作人員應(yīng)穿戴好防火手套、面罩等防護裝備,確保人身安全。5.停爐與后續(xù)處理熔煉結(jié)束后,按照設(shè)備規(guī)定的熔煉時間關(guān)閉加熱系統(tǒng)和真空系統(tǒng),并逐漸恢復(fù)環(huán)境壓力。停止冷卻水的供應(yīng)后,等待爐體冷卻到安全溫度再打開爐門取出熔煉好的金屬坯料。取試樣時要注意周圍人員安全,避免鋼花燙傷。切斷電源總開關(guān)并關(guān)閉水閥門后方可離去。二、風(fēng)險控制措施1.高溫風(fēng)險控制真空熔煉爐在使用過程中需要達到高溫條件,給工作人員帶來了高溫燙傷的風(fēng)險。因此,必須采取措施進行防范。首先,工作人員必須穿戴好防火手套、面罩等防護裝備;其次,在高溫條件下保持工作場所的良好通風(fēng)狀態(tài)以降低溫度和熱量的積累;對于溫度控制器不夠智能化的設(shè)備應(yīng)加設(shè)自動溫控裝置進行溫度監(jiān)控以避免誤操作造成的溫度過高。2.高壓風(fēng)險控制真空熔煉爐在使用過程中需要施加一定的壓力,這也給工作人員帶來了高壓危險。為了控制這一風(fēng)險,工作人員必須掌握良好的安全操作規(guī)程;對設(shè)備的壓力表及其他安全監(jiān)測裝置進行定期檢測和維護;在高壓、高溫情況下保持設(shè)備的良好運行狀態(tài)以避免設(shè)備故障。3.爆炸風(fēng)險控制真空熔煉爐在使用中存在爆炸風(fēng)險可能帶來重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。為了控制這一風(fēng)險首先工作人員必須定期進行安全培訓(xùn)了解設(shè)備的安全操作規(guī)程;其次設(shè)備必須進行全方面檢查和維護避免設(shè)備故障;對于可燃易爆品進行嚴格控制以防發(fā)生火災(zāi)和爆炸。4.冷卻水風(fēng)險控制在鈦合金等高溫活潑金屬的熔煉過程中冷卻水系統(tǒng)至關(guān)重要。為了防止因操作不當(dāng)或設(shè)備故障導(dǎo)致的冷卻水漏進熔池引發(fā)爆炸必須確保冷卻系統(tǒng)的正常運行和水源的穩(wěn)定供應(yīng)。同時定期對冷卻系統(tǒng)的管道和閥門進行檢查和維護確保其無泄漏現(xiàn)象。三、總結(jié)真空熔煉爐的安全操作規(guī)范與風(fēng)險控制是確保設(shè)備正常運行和人員安全的重要保障。通過制定并執(zhí)行嚴格的操作規(guī)程和風(fēng)險控制措施可以有效降低安全事故的發(fā)生概率保障生產(chǎn)過程的順利進行。因此各相關(guān)企業(yè)應(yīng)高度重視真空熔煉爐的安全管理工作不斷提升操作人員的安全意識和技能水平確保設(shè)備的安全可靠運行。

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