Když je obsah dusíku v umělém grafitu nebo ropném koksu příliš vysoký, může významně ovlivnit vlastnosti materiálu, výrobní procesy a po proudu, jak je podrobně uvedeno níže:
Dopad na vlastnosti materiálu
Za prvé, vodivost a tepelná stabilita jsou sníženy. Doping dusíku může narušit pravidelnou strukturu mřížky grafitu a zvyšovat odpor. Pokud se odpor umělého grafitu zvýší o 10% až 30%, ovlivní to elektrickou i tepelnou vodivost. Během metalurgie s vysokou teplotou jsou sloučeniny obsahující dusík náchylné k oxidačnímu rozkladu, což zrychluje ztrátu materiálu.
Negativní účinky na následné aplikace
Když se dusík používá jako karburizační činidlo při tvorbě oceli, může se rozpustit do roztavené oceli, což způsobuje v oceli „krmení dusíku“, což snižuje houževnatost a způsobuje, že je náchylný k zlomeninám při nízkých teplotách, zejména ovlivňující vysoce hodnotné oceli a automobilový průmysl. V elektrolýze hliníku, pokud grafitová anoda obsahuje příliš mnoho dusíku, uvolňuje plyny obsahující dusík, kontaminuje tání hliníku a snižuje čistotu hliníku. Obsah dusíku v hliníku přesahujícím 50 ppm může vést k problémům s kvalitou. V chemickém a refrakterním průmyslu může dusík reagovat s kyslíkem při vysokých teplotách za vzniku škodlivých plynů, jako je NOX, což zvyšuje náklady na životní prostředí. V aplikacích, jako jsou grafitové kelímky a refrakterní cihly, mohou nečistoty dusíku snížit odolnost proti korozi materiálu a sílu vysoké teploty.
Problémy ve výrobních procesech
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%) jsou vyžadovány další ošetření denitrifikace, jako je kalcinace s vysokou teplotou a mytí kyselin, což zvyšuje výrobní náklady. Pokud se jako ochranná atmosféra používá dusík, musí být parametry procesu přísně kontrolovány, aby se zabránilo infiltru materiálu dusíku, čímž se zvyšuje obtížnosti kontroly suroviny a procesu.
Řešení a průmyslové standardy
Proto by měl být při výběru a předúpravě surovin vybrán s nízkým dusitovým ropným koksem, přičemž vysoce kvalitní koks ropy s obsahem dusíku má dusík obsah dusíku<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.
