铝用炭素生产基础知识

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1、铝用炭阳极生产铝用炭阳极生产 河南省有色行业职业技能鉴定站河南省有色行业职业技能鉴定站冶金炭素职工技能鉴定冶金炭素职工技能鉴定 王凯中 第一部分 专业知识铝的用途yongtu.MPG到电解铝厂看一看lvdianjie.MPG 目目 录录 第一章第一章 铝用炭素职业技能标准和要求铝用炭素职业技能标准和要求 第二章第二章 铝用炭素概述铝用炭素概述煅、煅、焙、成焙、成 第三章第三章 炭素原料及燃料燃烧炭素原料及燃料燃烧煅、煅、焙焙 第四章第四章 原料的煅烧原料的煅烧煅煅 第五章第五章 炭素原料的破碎与筛分炭素原料的破碎与筛分型型 第六章第六章 炭素制品配料方的编制与配料炭素制品配料方的编制与配料型型

2、 第七章第七章 糊料的混捏糊料的混捏型型 第八章第八章 炭素制品成型工艺及设备炭素制品成型工艺及设备型型 第九章第九章 铝用炭阳极焙烧铝用炭阳极焙烧 焙焙 第十章第十章 阳极炭块生产质量控制阳极炭块生产质量控制煅、煅、型、型、焙焙 第十一章第十一章 炭素窑炉的修筑炭素窑炉的修筑煅、煅、焙焙 第十二章第十二章 炭素材料检验炭素材料检验 煅、型、焙煅、型、焙 第一章第一章 铝用炭素职业技能标准和要求铝用炭素职业技能标准和要求 1 1、铝用炭素工国家职业工种分类、铝用炭素工国家职业工种分类 分为煅烧工、成型工、焙烧工三个工种分为煅烧工、成型工、焙烧工三个工种 1.1 1.1 职业等级职业等级*本职业

3、共设本职业共设五个等级五个等级，分别为：，分别为：初级初级（国家职业资格五（国家职业资格五级）、级）、中级（中级（国家职业资格四级）、国家职业资格四级）、高级高级（国家职业资（国家职业资格三级）、格三级）、技师技师（国家职业资格二级）、（国家职业资格二级）、高级技师高级技师（国（国家职业资格一级）。家职业资格一级）。1.2 1.2 职业环境职业环境 职业环境为职业环境为:室内、外，有粉尘、烟气、噪声，有毒、室内、外，有粉尘、烟气、噪声，有毒、有害，高温环境。有害，高温环境。1.31.3申报条件申报条件*高级工高级工（具备以下条件之一者）（具备以下条件之一者）取得本职业中级职业资格证书后，连续从

4、事本职业工取得本职业中级职业资格证书后，连续从事本职业工作作3 3年以上，经本职业高级正规培训达规定标准学时数，年以上，经本职业高级正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。并取得结业证书。取得本职业中级职业资格证书后，连续从事本职业工取得本职业中级职业资格证书后，连续从事本职业工作作4 4年以上。年以上。连续从事本职业工作连续从事本职业工作1010年以上。年以上。取得高级技工学校或经劳动保障行政部门审核认定的、取得高级技工学校或经劳动保障行政部门审核认定的、以高级技能为培养目标的高等职业学校本职业（专业）以高级技能为培养目标的高等职业学校本职业（专业）毕业证书。毕业证书。取得本职业中级职业资

5、格证书的大专以上本专业或取得本职业中级职业资格证书的大专以上本专业或相关专业毕业生，连续从事本职业工作相关专业毕业生，连续从事本职业工作2 2年以上。年以上。技师技师（具备以下条件之一者）（具备以下条件之一者）取得本职业高级职业资格证书后，连续从事本职业工作取得本职业高级职业资格证书后，连续从事本职业工作4 4年以年以上，经本职业技师正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。上，经本职业技师正规培训达规定标准学时数，并取得结业证书。取得本职业高级职业资格证书后，连续从事本职业工作取得本职业高级职业资格证书后，连续从事本职业工作5 5年以年以上。上。取得本职业高级职业资格证书的高级技工学校本职业

6、（专业）取得本职业高级职业资格证书的高级技工学校本职业（专业）毕业生，连续从事本职业工作毕业生，连续从事本职业工作3 3年以上。年以上。高级技师高级技师（具备以下条件之一者）（具备以下条件之一者）取得本职业技师职业资格证书后，连续从事本职业工作取得本职业技师职业资格证书后，连续从事本职业工作3 3年以年以上，经本职业高级技师正规培训达规定标准学时数，并以得结业上，经本职业高级技师正规培训达规定标准学时数，并以得结业证书。证书。取得本职业技师职业资格证书后，连续从事本职业工作取得本职业技师职业资格证书后，连续从事本职业工作5 5年以年以上。上。1.41.4鉴定方式鉴定方式*分为理论知识考试和技能

7、操作考核。理论知识考试采用闭卷笔试，分为理论知识考试和技能操作考核。理论知识考试采用闭卷笔试，技能操作考核采用现场实际（或模拟）操作方式，理论知识考试技能操作考核采用现场实际（或模拟）操作方式，理论知识考试和技能操作考核均实行百分制，成绩皆达到和技能操作考核均实行百分制，成绩皆达到6060分及以上者为合格。分及以上者为合格。技师、高级技师鉴定还需进行综合评审。技师、高级技师鉴定还需进行综合评审。1.5 鉴定比重表(1).理论知识理论知识项 目初级(%)中级(%)高级(%)技师(%)高级技师(%)基本要求职业道德55555基础知识3030252020相关知识开炉准备10105作业过程252530

8、3025质量管理510101515设备维护101010安全与环保101010技术管理与创新2020培训与指导51015总 计100100100100100(2).技能操作项 目初级(%)中级(%)高级(%)技师(%)高级技师(%)相关知识开炉准备151010作业过程4045403530安全与环保151010设备维护202015质量管理1015202525技术管理与创新3035培训与指导51010总 计100100100100100 2 2、炭素、炭素焙烧工焙烧工职业技能鉴定职业技能鉴定 2.1 2.1 基本要求基本要求 2.1.1.职业道德职业道德(1)(1)职业道德基本知识职业道德基本知识(

9、2)(2)职业守则职业守则 爱岗敬业，具有高度的责任心。爱岗敬业，具有高度的责任心。遵守法律法规和有关规定。遵守法律法规和有关规定。严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程。严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程。团结协作。团结协作。2.1.2.基础知识基础知识(1)(1)焙烧基础知识焙烧基础知识 金属及其主要化合物的物理、化学性质。金属及其主要化合物的物理、化学性质。焙烧基础知识。焙烧基础知识。焙烧工艺流程简介。焙烧工艺流程简介。(2)(2)焙烧炉基础知识焙烧炉基础知识 焙烧炉简介。焙烧炉简介。常用耐火材料知识。常用耐火材料知识。(3)(3)机电设备常识机电设备常识 识

10、图知识。识图知识。机械常识。机械常识。用电常识。用电常识。设备维护基础知识。设备维护基础知识。(4)热工仪表使用基础知识热工仪表使用基础知识 常用测温仪表与工具使用基础知识。常用测温仪表与工具使用基础知识。常用测压仪表与工具使用基础知识。常用测压仪表与工具使用基础知识。(5)(5)安全与卫生知识安全与卫生知识 安全生产管理。安全生产管理。职业病的预防。职业病的预防。消防器材的使用。消防器材的使用。(6)(6)全面质量管理基础知识全面质量管理基础知识 质量管理基本概念。质量管理基本概念。现场质量管理。现场质量管理。质量管理认证体系。质量管理认证体系。(7)(7)相关法律法规知识相关法律法规知识

11、劳动法的相关知识。劳动法的相关知识。安全生产法的相关知识。安全生产法的相关知识。环境保护法的相关知识。环境保护法的相关知识。2.2 炭素焙烧工职业技能鉴定补充要求炭素焙烧工职业技能鉴定补充要求 2.2.1 知识要求：知识要求：(1)(1)炭素制品所用原料的选用原则和鉴别方法。炭素制品所用原料的选用原则和鉴别方法。(2)(2)焙烧炉采用的现行焙烧曲线。焙烧炉采用的现行焙烧曲线。(3)(3)炭素制品生产各工序主要工艺控制参数。炭素制品生产各工序主要工艺控制参数。(4)(4)产品的理化指标要求。产品的理化指标要求。(5)(5)影响炭素制品理化指标的因素。影响炭素制品理化指标的因素。(6)(6)焙烧的

12、工艺方法和控制参数。焙烧的工艺方法和控制参数。(7)(7)焙烧工序各生产指标的计算方法。焙烧工序各生产指标的计算方法。(8)(8)焙烧设备的结构和参数。焙烧设备的结构和参数。(9)(9)热工、耐火材料及企业管理知识。热工、耐火材料及企业管理知识。2.2.2 技能要求：技能要求：*(1)(1)制定并实施新产品工艺方案。制定并实施新产品工艺方案。(2)(2)组织焙烧炉及天然气管道的清扫工作。组织焙烧炉及天然气管道的清扫工作。(3)(3)分析废品和事故原因，并提出改进措施。分析废品和事故原因，并提出改进措施。(4)(4)使用和维护焙烧炉及其它相关设备。使用和维护焙烧炉及其它相关设备。(5)(5)制订

13、安全措施，进行安全管理。制订安全措施，进行安全管理。2.2.3工作实例：工作实例：(1)(1)组织和协调各岗位操作。组织和协调各岗位操作。(2)(2)处理各种质量事故。处理各种质量事故。(3)(3)制订新产品生产工艺方案组织实施。制订新产品生产工艺方案组织实施。(4)(4)参与本工种设备安装试车工作。参与本工种设备安装试车工作。(5)(5)参与修订技术规程和各项制度。参与修订技术规程和各项制度。本补充要求对初级、中级、高级、技师、高级技师的技能要求依本补充要求对初级、中级、高级、技师、高级技师的技能要求依次递进，高级别涵盖低级别的要求。次递进，高级别涵盖低级别的要求。3 3、炭素、炭素煅烧工煅

14、烧工职业技能职业技能鉴定要求鉴定要求 3.1 3.1 知识要求：知识要求：1 1炭的基本性质。炭的基本性质。2 2生产阳极糊和预焙阳极块的原材料知识。生产阳极糊和预焙阳极块的原材料知识。3 3炭素生产工序的控制技术参数。炭素生产工序的控制技术参数。4 4破碎原理。破碎原理。5 5煅烧原理。煅烧原理。6 6燃烧学、传热学、气体力学的基本知识。燃烧学、传热学、气体力学的基本知识。7 7炉炉(窑窑)用耐火材料的基本知识。用耐火材料的基本知识。8 8煅烧炉煅烧炉(窑窑)和沥青熔化系统及其附属设备砌筑、检修与试生和沥青熔化系统及其附属设备砌筑、检修与试生产知识。产知识。9 9煅烧炉煅烧炉(窑窑)的节能途

15、径。的节能途径。l0l0监控系统和仪表的工作原理。监控系统和仪表的工作原理。1111安全及质量与管理知识。安全及质量与管理知识。3.2 3.2 技能要求：技能要求：*1 1识别炭素原材料并鉴定质量。识别炭素原材料并鉴定质量。2 2协调预碎与皮带运输生产节奏。协调预碎与皮带运输生产节奏。3 3进行连续均匀加料的调控。进行连续均匀加料的调控。4 4调整煅烧炉调整煅烧炉(窑窑)和沥青熔化器温度。和沥青熔化器温度。5 5组织开、停炉组织开、停炉(窑窑)和沥青熔化设备。和沥青熔化设备。6 6组织天然气管道的检查与清扫。组织天然气管道的检查与清扫。7 7组织煅烧炉组织煅烧炉(窑窑)的烘炉的烘炉(窑窑)及降

16、温和沥青融化器的升降温。及降温和沥青融化器的升降温。8 8进行排料调控操作。进行排料调控操作。9 9煅烧炉煅烧炉(窑窑)的使用和砌筑检查及检修。的使用和砌筑检查及检修。1010沥青熔化设备的使用和检查及检修。沥青熔化设备的使用和检查及检修。1111参与运输和加排料等设备的生产调试和维修。参与运输和加排料等设备的生产调试和维修。1212使用维护监控系统和仪表。使用维护监控系统和仪表。1313组织和协调现场安全生产、进行现场管理。组织和协调现场安全生产、进行现场管理。3.3 3.3 工作实例：工作实例：1 1组织协调预碎、煅烧岗位和沥青熔化岗位操作，煅烧、组织协调预碎、煅烧岗位和沥青熔化岗位操作，

17、煅烧、沥青熔化质量和炉沥青熔化质量和炉(窑窑)及沥青熔化产量达到要求。及沥青熔化产量达到要求。2 2调整炉窑各带温度梯度，实现均衡、稳定生产。调整炉窑各带温度梯度，实现均衡、稳定生产。3 3调整沥青熔化温度，掌握沥青管网工艺。调整沥青熔化温度，掌握沥青管网工艺。4 4、炭素、炭素成型工成型工职业技能鉴定要求职业技能鉴定要求 炭素成型工的职业概况、基本要求类同于焙烧工炭素成型工的职业概况、基本要求类同于焙烧工。炭素成。炭素成型工这一职业涵盖了碳素型工这一职业涵盖了碳素备料工、碳、石墨压制工、碳素配料备料工、碳、石墨压制工、碳素配料工、炭素混捏工、炭素成型工、炭素混捏工、炭素成型工等工种。对初级、

18、中级、高级、工等工种。对初级、中级、高级、技师和高级技师的技能要求依次递进，高级别涵盖低级别要求。技师和高级技师的技能要求依次递进，高级别涵盖低级别要求。4.1 炭素成型工职业技能鉴定要求 4.1.1知识要求知识要求*1 1配料常用原料的技术指标及测定知识。配料常用原料的技术指标及测定知识。2 2电解铝用炭素制品生产的主要工序。电解铝用炭素制品生产的主要工序。3.3.电解铝用炭素制品生产主要工序的工艺控制参数。电解铝用炭素制品生产主要工序的工艺控制参数。4 4产品质量指标要求。产品质量指标要求。5 5粘结剂的组分构成。粘结剂的组分构成。6 6破碎筛分原理。破碎筛分原理。7 7料仓理论及糊料和颗

19、粒离析知识。料仓理论及糊料和颗粒离析知识。8 8电解铝用炭素制品的生产技术条件和使用条件，原料电解铝用炭素制品的生产技术条件和使用条件，原料的来源和性质。的来源和性质。9 9配方的解析计算规则。配方的解析计算规则。1010混捏原理及混捏生产基本知识。混捏原理及混捏生产基本知识。1l1l返回料处理、中碎筛分、磨粉、配料、混捏系统新设返回料处理、中碎筛分、磨粉、配料、混捏系统新设备的安装、试车投产及操作方法。备的安装、试车投产及操作方法。1212糊料分析方法。糊料分析方法。1313对废品质量分析知识和防止废品发生的措施。对废品质量分析知识和防止废品发生的措施。1414设备的结构和技术参数。设备的结

20、构和技术参数。1515计算机控制系统基本知识、识图的基本知识。计算机控制系统基本知识、识图的基本知识。1616生阳极生产主要工序的工艺技术参数。生阳极生产主要工序的工艺技术参数。1717生阳极炭块的理化指标。生阳极炭块的理化指标。1818糊料振动成型过程中的物理特性。糊料振动成型过程中的物理特性。1919糊料在振动成型过程中发生的物理变化。糊料在振动成型过程中发生的物理变化。2020影响振动成型过程的因素。影响振动成型过程的因素。2121炭素成型设备的构造、原理。炭素成型设备的构造、原理。2222生产能力的计算方法。生产能力的计算方法。2323计算机控制系统基本知识、识图基本知识。计算机控制系

21、统基本知识、识图基本知识。2424机械润滑、液压和安全文明生产知识。机械润滑、液压和安全文明生产知识。4.1.2 4.1.2 技能要求：技能要求：*1 1调整工艺条件及工作配方。调整工艺条件及工作配方。2 2正确选择工作配方。正确选择工作配方。3 3妥善处理生产设备故障。妥善处理生产设备故障。4 4指导返回料处理、中碎筛分、磨粉、配料和混捏生产。指导返回料处理、中碎筛分、磨粉、配料和混捏生产。5 5参与新系统的调试和安装。参与新系统的调试和安装。6 6组织生产及制定规程。组织生产及制定规程。7 7处理生产技术问题。处理生产技术问题。8 8给初、中级工讲授技术理论与实践课。给初、中级工讲授技术理

22、论与实践课。9 9使用、维护设备和检查验收设备。使用、维护设备和检查验收设备。1010控制振动成型机的各项动作。控制振动成型机的各项动作。1111操作振动成型机和炭块冷却输送系统设备。操作振动成型机和炭块冷却输送系统设备。1212排除事故隐患，指导初、中级工安全生产作业。排除事故隐患，指导初、中级工安全生产作业。4.1.3工作实例：工作实例：1 1组织、协调返回料处理、中碎筛分、磨粉岗位生产，使组织、协调返回料处理、中碎筛分、磨粉岗位生产，使配料、混捏合格率达到较高的标准。配料、混捏合格率达到较高的标准。2 2在上位机上操作配料混捏系统，混捏无废糊。在上位机上操作配料混捏系统，混捏无废糊。3

23、3成型各岗位规范操作，各项指标达到要求。成型各岗位规范操作，各项指标达到要求。4 4全面掌握成型生产，组织处理发生各类事故，分析事故全面掌握成型生产，组织处理发生各类事故，分析事故发生的原因，并提出预防措施。发生的原因，并提出预防措施。5 5判断糊温与沥青量，控制振动速度、时间等。判断糊温与沥青量，控制振动速度、时间等。6 6掌握生阳极块废品检查标准。掌握生阳极块废品检查标准。7 7组织调试新设备并提出调试过程中出现的问题。组织调试新设备并提出调试过程中出现的问题。第二章第二章 铝用炭素概述铝用炭素概述 2 2.1 1 炭的存在形式炭的存在形式 2.1.1 自然界中的碳自然界中的碳 碳的元素符

24、号为碳的元素符号为C，相对原子量为，相对原子量为12.0112.01，原子序数，原子序数为为6 6，电子分布状态为，电子分布状态为1S22S22P2。碳在自然界分布很广，。碳在自然界分布很广，虽然碳在地壳元素总量中仅占虽然碳在地壳元素总量中仅占0.14，为各元素含量的，为各元素含量的第第13位，但它却位，但它却是地球上形成是地球上形成化合物最多化合物最多的元素，在的元素，在水水和大气中和大气中主要以主要以CO2、碳酸和碳酸盐的形式存在；、碳酸和碳酸盐的形式存在；矿物矿物界界有各种有各种碳酸盐、煤、天然石墨和金刚石等，还有石油碳酸盐、煤、天然石墨和金刚石等，还有石油和天然气等碳氢化合物；和天然气

25、等碳氢化合物；动植物体中的动植物体中的脂肪、蛋白质、脂肪、蛋白质、淀粉和纤维素也都是碳水化合物淀粉和纤维素也都是碳水化合物。碳被视为组成一切动碳被视为组成一切动植物体的基本元素植物体的基本元素。碳的资源以两种类型存在，一种是碳的资源以两种类型存在，一种是循环性资源循环性资源，即，即由植物和动物所代表的生物和由植物和动物所代表的生物和CO2进行迁移循环；另一进行迁移循环；另一种是循环速度很慢，但数量极大的种是循环速度很慢，但数量极大的堆积物堆积物，均为化合物，均为化合物，如碳酸盐矿物和有机质堆积物。天然纯碳非常少。如碳酸盐矿物和有机质堆积物。天然纯碳非常少。“炭素炭素”即元素碳，即元素碳，“炭素

26、厂炭素厂”实际上是生产炭素材料的工实际上是生产炭素材料的工厂。元素碳是法国科学家拉瓦锡（厂。元素碳是法国科学家拉瓦锡（A.L.Lavoisier）于）于 1776 年年发现并列人元素周期表中，发现并列人元素周期表中，1797 年法国科学家特纳尔（年法国科学家特纳尔（L.J.Thenard）通过实验，证实了）通过实验，证实了金刚石金刚石和和石墨石墨都是碳元素的同素异都是碳元素的同素异形体。形体。“炭炭”与与“碳碳”二字有联系又有区别，材料学者将含有碳二字有联系又有区别，材料学者将含有碳元素的化合物及其众多的衍生物，如碳水化合物、碳酸盐、碳氢元素的化合物及其众多的衍生物，如碳水化合物、碳酸盐、碳氢

27、化合物中的元素碳用化合物中的元素碳用“碳碳”字表示，而将字表示，而将 C/H比在比在 10 以上，主以上，主要由碳元素组成的、多数为固体材料（如煤炭、焦炭、炭电极、要由碳元素组成的、多数为固体材料（如煤炭、焦炭、炭电极、炭块、炭纤维等）中的炭块、炭纤维等）中的“碳碳”用用“炭炭”字表示，并统称为字表示，并统称为炭素炭素材料材料。炭素材料工业将使用的石油焦、无烟煤、天然石墨等称为炭素材料工业将使用的石油焦、无烟煤、天然石墨等称为炭炭素原料素原料；将使用炭素原料，经过一系列加工得到的具有使用性；将使用炭素原料，经过一系列加工得到的具有使用性（或有一定形状或糊类）并具有一定物理化学性质的产品称为（或

28、有一定形状或糊类）并具有一定物理化学性质的产品称为炭炭素制品素制品（如阳极炭块、阴极炭块、阳极糊、阴极糊、石墨电极）。（如阳极炭块、阴极炭块、阳极糊、阴极糊、石墨电极）。有些炭素制品如炭纤维在炭素工业部门来说，是炭素制品，但在有些炭素制品如炭纤维在炭素工业部门来说，是炭素制品，但在使用炭纤维的部门来说，常称之为炭素材料。使用炭纤维的部门来说，常称之为炭素材料。炭素制品按理化性炭素制品按理化性质的不同，一般区分为炭质、石墨质和半石墨质质的不同，一般区分为炭质、石墨质和半石墨质 3 大类。大类。炭素材料是一种古老的材料，古人类就已经将煤炭、木炭、炭素材料是一种古老的材料，古人类就已经将煤炭、木炭、

29、天然石墨用于取暖、煮食等，但作为高质量的工业材料使用仅有天然石墨用于取暖、煮食等，但作为高质量的工业材料使用仅有100多年的历史。用各种煤炭为原料加工成导电材料是在电的发多年的历史。用各种煤炭为原料加工成导电材料是在电的发现和应用以后，故现和应用以后，故炭素工业又是一种新型材料工业炭素工业又是一种新型材料工业。2.1.2 炭的生成炭的生成漫长转化，多由漫长转化，多由C C、H H、O O、N N、S S混合组成混合组成 煤含碳为煤含碳为60609090，木材含碳约，木材含碳约5050，石油含碳为，石油含碳为80809090，天然石墨含碳近天然石墨含碳近100100。碳氢化合物转化炭的过程称为碳

30、氢化合物转化炭的过程称为炭化炭化，它的反应机理为，它的反应机理为热解热解。热解的概念泛指有机化合物在受热时所发生的分解或裂解而生成热解的概念泛指有机化合物在受热时所发生的分解或裂解而生成最终产物的过程。石油、煤一般认为是在亿万年以前被埋入地层最终产物的过程。石油、煤一般认为是在亿万年以前被埋入地层下的动物和植物，在隔绝空气、受地热和地层高压等条件下转化下的动物和植物，在隔绝空气、受地热和地层高压等条件下转化的结果。无烟煤是近乎炭化后期的产物，天然石墨可认为已完全的结果。无烟煤是近乎炭化后期的产物，天然石墨可认为已完全炭化，并且已经达到了石墨的程度。但是，由于各种状态的差异，炭化，并且已经达到了

31、石墨的程度。但是，由于各种状态的差异，也就很难认为所有的天然石墨具有同一形式。也就很难认为所有的天然石墨具有同一形式。自然界中的碳，不管是哪种形式，均可理解为是有机物经热自然界中的碳，不管是哪种形式，均可理解为是有机物经热裂解反应的生成物。裂解反应的生成物。自然界的有机物，合成树脂等人造有机物，自然界的有机物，合成树脂等人造有机物，不管是气体、液体还是固体，只要在隔绝氧的条件下，在有热的不管是气体、液体还是固体，只要在隔绝氧的条件下，在有热的作用下，就可以从作用下，就可以从烃类化合物烃类化合物中生成炭。中生成炭。炭化是将碳氢化合物中的碳保留下来，而氢和其它元素通过炭化是将碳氢化合物中的碳保留下

32、来，而氢和其它元素通过受热分解被排除逸出。受热分解被排除逸出。一般而言，称一般而言，称液相炭化液相炭化生成物为生成物为焦，固相炭化焦，固相炭化生成物为生成物为炭。炭。前者是前者是软质炭，软质炭，后者是后者是硬炭硬炭，但有时也有例外（冶金焦）。，但有时也有例外（冶金焦）。初始原料初始原料中间原料中间原料炭化时形态炭化时形态生成的炭素材料生成的炭素材料石油石油重油重油液相液相石油焦石油焦煤煤 固相固相冶金焦冶金焦煤煤煤焦油、沥青煤焦油、沥青液相液相煤焦油、煤焦油、沥青焦沥青焦植物植物 固相固相木炭、活性炭木炭、活性炭木材木材 气相气相纤维状炭纤维状炭天然气天然气 气相气相炭黑、热解炭、石墨炭黑、热

33、解炭、石墨合成高分子物合成高分子物 固相固相硬质炭、纤维状炭硬质炭、纤维状炭表表2-1 2-1 炭素材料的生成炭素材料的生成烃烃仅由仅由 碳碳 和和 氢氢 两种两种 元素元素 组成有机化合物组成有机化合物 称为称为 碳氢化合物碳氢化合物，又叫又叫 烃烃(ting)。烃是烃是 中国化学家中国化学家 发明的字，是用发明的字，是用“碳碳”的的 声母声母 加上加上“氢氢”的的 韵母韵母 合成一个合成一个字音字音；用；用“碳碳”和和“氢氢”两个字的内两个字的内部结构组成部结构组成字型字型。所以说，。所以说，“烃烃”是是“碳氢化合物碳氢化合物”的简称的简称，2.1.3 炭的存在形式炭的存在形式 物质世界是

34、由一百多种（物质世界是由一百多种（1189127）元素以不同的形态和）元素以不同的形态和不同的不同的化合物、混合物化合物、混合物或或单质单质组成的组成的。在自然界里，含炭化合物在自然界里，含炭化合物100多万种，而单质炭有三种变体多万种，而单质炭有三种变体（同素异构体、同分异构体）：（同素异构体、同分异构体）：金刚石金刚石、石墨石墨及及无定形炭无定形炭。金刚。金刚石和石墨是结晶形体，无定形炭是非结晶形体，它们都是炭的石和石墨是结晶形体，无定形炭是非结晶形体，它们都是炭的同同素异构体素异构体。（另有人造。（另有人造富勒烯富勒烯巴基球：呈封闭球状如巴基球：呈封闭球状如C60、C70）天然炭的三种不

35、同形态的原子结构和它们形成时所经受的天然炭的三种不同形态的原子结构和它们形成时所经受的压力与压力与温度温度有密切关系，由于形成的压力与温度不同，同样的炭元素，有密切关系，由于形成的压力与温度不同，同样的炭元素，可以生成不同形态和不同结构的物质，而且在一定条件下又可以可以生成不同形态和不同结构的物质，而且在一定条件下又可以转化转化。例如：一些无定形炭在加热到。例如：一些无定形炭在加热到2300以上的高温，就可以以上的高温，就可以转化为石墨，而石墨在极高的压力（转化为石墨，而石墨在极高的压力（510万万amp)和高温和高温(10002000）下或通过金属触媒（催化剂），又可以生成金刚石。）下或通过

36、金属触媒（催化剂），又可以生成金刚石。石墨转化为金刚石的条件见（石墨转化为金刚石的条件见（p22p22）表）表2-22-2。1s22s2p 1.金刚石金刚石 纯金刚石的外观为无色透明，通常因所含杂质元素而呈纯金刚石的外观为无色透明，通常因所含杂质元素而呈淡黄色、天兰色、兰色或红色，有强烈的光泽。金刚石属于等淡黄色、天兰色、兰色或红色，有强烈的光泽。金刚石属于等轴晶形、立方晶系，通常呈八面体，它的晶体外观十分规整。轴晶形、立方晶系，通常呈八面体，它的晶体外观十分规整。金刚石为金刚石为四面体结构四面体结构，整个晶体是一个巨大的炭分子，整个晶体是一个巨大的炭分子，为为单一的共价饱和键，键长单一的共价

37、饱和键，键长1.541.54，结合力极强，结合力极强，要使其破裂必要使其破裂必须折断这些牢固的共价键。因此，金刚石在所有物质中是须折断这些牢固的共价键。因此，金刚石在所有物质中是最硬最硬的，可用于制造钻头的，可用于制造钻头，熔点很高，熔点很高。金刚石的炭原子金刚石的炭原子中，中，所有的价电子彼此互相共享完全形成共价所有的价电子彼此互相共享完全形成共价键而无自由电子键而无自由电子（spsp3 3杂化）杂化），所以它几乎，所以它几乎不导电，导热性能也不导电，导热性能也很差很差，但，但它它的的析光率很高析光率很高，1 1010-7-7mm=10mm=10-10-10m m109.50spsp3 3杂

38、化（见杂化理论）杂化（见杂化理论）2.石墨石墨 与金刚石相比，石墨是一种炭原子之间与金刚石相比，石墨是一种炭原子之间呈六角环形片状体的呈六角环形片状体的多层叠合晶体多层叠合晶体，为，为spsp2 2杂化结构（含富勒烯碳）杂化结构（含富勒烯碳），键长键长1.421.42。石墨有石墨有天然石墨天然石墨和和人造石墨人造石墨两种。两种。天然石墨根据其外观形状又可天然石墨根据其外观形状又可分为鳞片状和土状石墨分为鳞片状和土状石墨。鳞片状石墨，其颗粒外形为鳞片状，外。鳞片状石墨，其颗粒外形为鳞片状，外观呈银灰色，有闪闪光泽，手摸有滑腻感，并留有深灰色痕迹；观呈银灰色，有闪闪光泽，手摸有滑腻感，并留有深灰色

39、痕迹；土状石墨，颗粒外形为土粒状，呈深灰色，手摸有较少滑腻感。土状石墨，颗粒外形为土粒状，呈深灰色，手摸有较少滑腻感。天然石墨含有较多杂质，较好的天然石墨含炭量达到天然石墨含有较多杂质，较好的天然石墨含炭量达到90左右。左右。但大多数低于此值；人造石墨纯度要高得多，一般含炭量可达但大多数低于此值；人造石墨纯度要高得多，一般含炭量可达99以上。以上。石墨的石墨的2pz电子与三角形结构的平面垂直，不能形成共电子与三角形结构的平面垂直，不能形成共价键，称价键，称键电子，属于键电子，属于非定域电子非定域电子，在电场作用下可在层间自，在电场作用下可在层间自由运动，能象金属一样导电。具有共价键叠加金属键的

40、力，层面由运动，能象金属一样导电。具有共价键叠加金属键的力，层面间通过范德华力（分子键）结合，间通过范德华力（分子键）结合，层间距层间距3.354 1200spsp2 2杂化杂化 石墨的性质：石墨的性质：石墨具有良好的石墨具有良好的导电性导电性（低于铜和铝等金属）；石墨的（低于铜和铝等金属）；石墨的导热性导热性甚至超过了铁、钢、铝等金属材料；石墨具有很甚至超过了铁、钢、铝等金属材料；石墨具有很好的好的耐腐蚀性耐腐蚀性，无论是有机溶剂或无机溶剂，都不能溶，无论是有机溶剂或无机溶剂，都不能溶解它，在常温下，各种酸和碱与石墨都不能发生化学反解它，在常温下，各种酸和碱与石墨都不能发生化学反应，只是在应

41、，只是在500以上的温度时，才与硝酸或氧气以及以上的温度时，才与硝酸或氧气以及强氧化介质等起反应。强氧化介质等起反应。石墨在石墨在2000 的的高温高温下，如果在还原性气氛中，是不下，如果在还原性气氛中，是不会熔化的，只是在会熔化的，只是在3900(常压下常压下)时升华为气体。时升华为气体。2000时其强度反而较常温时提高一倍。石墨的弱点是时其强度反而较常温时提高一倍。石墨的弱点是抗氧化性能差抗氧化性能差，随着温度的提高，氧化速度加剧。如：，随着温度的提高，氧化速度加剧。如：石墨在石墨在450的空气中或在的空气中或在700蒸汽中，或在蒸汽中，或在900的的二氧化碳中，经过一定的时间都会不同程度

42、的失重。二氧化碳中，经过一定的时间都会不同程度的失重。3.煤炭和焦炭煤炭和焦炭无定形炭无定形炭 煤炭煤炭是泥煤、褐煤、烟煤及无烟煤等的统称。煤炭是是泥煤、褐煤、烟煤及无烟煤等的统称。煤炭是几百万年以前的古代植物在地壳变动时被埋在地下，几百万年以前的古代植物在地壳变动时被埋在地下，受到一定的温度压力炭化而形成的。各种煤炭的炭化受到一定的温度压力炭化而形成的。各种煤炭的炭化程度相差很大，泥炭的炭化程度最差，它含有大量的程度相差很大，泥炭的炭化程度最差，它含有大量的挥发物，结构疏松；无烟煤炭化程度较高，挥发物含挥发物，结构疏松；无烟煤炭化程度较高，挥发物含量较少，密度与强度都比较高。量较少，密度与强

43、度都比较高。焦炭是烟煤焦炭是烟煤(炼焦煤炼焦煤)或某些含炭量高的物质或某些含炭量高的物质(如石油、如石油、沥青或渣油、煤沥青等沥青或渣油、煤沥青等)在高温下，基本隔绝空气加在高温下，基本隔绝空气加热使之焦化的产物。例如：用烟炭焦化后可得到热使之焦化的产物。例如：用烟炭焦化后可得到冶金冶金焦焦；用煤沥青焦化可得；用煤沥青焦化可得沥青焦沥青焦等。等。焦炭具有强度大、耐磨性好、含炭量高的特点。石油焦炭具有强度大、耐磨性好、含炭量高的特点。石油焦、沥青焦在焦、沥青焦在2000以上高温处理后能转化为石墨。以上高温处理后能转化为石墨。煤炭煤炭(或焦炭或焦炭)的导电性、导热性、化学稳定性较差。测定煤炭的导电

44、性、导热性、化学稳定性较差。测定煤炭(或焦炭或焦炭)中碳及挥发物的含量可以间接了解它们的炭化程度中碳及挥发物的含量可以间接了解它们的炭化程度(或或热处理温度热处理温度)。Sp杂化杂化炔碳、卡宾碳炔碳、卡宾碳 无烟煤、石油焦、沥青焦和冶金焦，是生产各种炭无烟煤、石油焦、沥青焦和冶金焦，是生产各种炭制品主要原料，特别是石油焦和沥青焦是生产人造石墨制品主要原料，特别是石油焦和沥青焦是生产人造石墨的主要原料，用石油焦和沥青焦为原料生产的人造石墨，的主要原料，用石油焦和沥青焦为原料生产的人造石墨，其质量比用天然石墨生产的要好得多。其质量比用天然石墨生产的要好得多。石油焦和沥青焦石油焦和沥青焦同时也是生产

45、预焙阳极炭块的原料。同时也是生产预焙阳极炭块的原料。（下表为组成下表为组成）炭炭()氧氧()氢氢()氮氮()硫硫()泥泥 煤煤5060204068130.52褐褐 煤煤6075103056130.52烟烟 煤煤759021045130.52无烟煤无烟煤85951224130.52冶金焦冶金焦80900.20.20.5以下0.51.5沥青焦沥青焦98990.20.20.5以下0.5石油焦石油焦(生焦生焦)939513130.5以下0.54石油焦石油焦(煅后煅后)990.10.10.5以下0.5名称名称化学键化学键结构结构晶型晶型主要特性主要特性金刚石金刚石Sp3正四面体晶形结正四面体晶形结构构等

46、轴八面等轴八面晶体晶体硬度大，不导电、热，硬度大，不导电、热，折光率好折光率好石墨石墨Sp2六角多层叠合晶六角多层叠合晶体结构体结构片状片状导电、导热好，耐腐蚀导电、导热好，耐腐蚀炔碳炔碳sp零乱无规则堆积零乱无规则堆积 无定形无定形挥发分高挥发分高碳的同分异构体特性对比碳的同分异构体特性对比炔碳炔碳 石墨石墨 金刚石金刚石 2300高温、高压、触媒高温、高压、触媒 2.2 炭素材料的物理化学性质炭素材料的物理化学性质 2.2.1 炭素材料的物理性质炭素材料的物理性质 1.真（真（密度密度）比重与假比重（）比重与假比重（体密度体密度）炭和石墨材料属于炭和石墨材料属于多孔物质多孔物质。衡量多孔物

47、质的密度。衡量多孔物质的密度有两种表示方法：真有两种表示方法：真密度密度与体积与体积密度密度。(1)(1)真真密度密度 真密度是不包括孔度在内的真密度是不包括孔度在内的单位体积材料的质量单位体积材料的质量，单位是单位是g/cmg/cm3 3，真密度一般用真密度一般用dudu表示表示 。一般情况下，预焙阳极的真比重为一般情况下，预焙阳极的真比重为2.032.032.05g/cm2.05g/cm3 3，阴极阴极炭块的真比重为炭块的真比重为1.85-1.90g/cm1.85-1.90g/cm3 3。真密度的大小可以反映出它受热处理的程度真密度的大小可以反映出它受热处理的程度，相应，相应了解它的导电性

48、、抗氧化性等。了解它的导电性、抗氧化性等。序号序号 炭素物料炭素物料真密度真密度(g/cm3)备备 注注11300煅后石油焦煅后石油焦2.022.082.052.0821300煅烧无烟煤煅烧无烟煤1.751.853电煅烧无烟煤电煅烧无烟煤1.801.902000以上以上4冶金焦冶金焦1.952.035预焙阳极炭块预焙阳极炭块2.032.056半石墨阴极炭块半石墨阴极炭块1.902.007石墨电极石墨电极2.202.25几种炭质材料的真密度几种炭质材料的真密度(2)(2)体积密度体积密度 体密度是包括气孔在内的单位体积材料的质量体密度是包括气孔在内的单位体积材料的质量，单位是，单位是g/cmg/

49、cm3 3。体密度可以表示材料或制品的。体密度可以表示材料或制品的宏观组织结构的宏观组织结构的密实程度密实程度。制品的气孔率越大，体密度越低，则宏观组。制品的气孔率越大，体密度越低，则宏观组织越疏松。测定体密度的方法是：将成品或半成品加工织越疏松。测定体密度的方法是：将成品或半成品加工成一定尺寸的试样（立方体或圆柱体）然后称量，求出成一定尺寸的试样（立方体或圆柱体）然后称量，求出单位体积的重量。体密度一般用单位体积的重量。体密度一般用dkdk表示，可按下式求得：表示，可按下式求得：体密度体密度dk=dk=试样重量（试样重量（g g）试样体积（试样体积（cmcm3 3）预焙阳极的体密度一般为预焙

50、阳极的体密度一般为1.501.501.65g/cm1.65g/cm3 3。体密度体密度的大小的大小在一定程度上影响制品的机械性在一定程度上影响制品的机械性能能和和热力学性质。碳和石墨制品的热力学性质。碳和石墨制品的体密度体密度与使用与使用原料原料的性质的性质有关，与有关，与配料配料的颗粒组成及的颗粒组成及粘结剂粘结剂用量关系更大，与用量关系更大，与混混捏条件捏条件，压型压力压型压力，焙烧焙烧和和石墨化温度石墨化温度都有一定的关系，都有一定的关系，经过经过浸渍浸渍的产品的产品体密度体密度可显著提高。可显著提高。2.气孔率和结构性质气孔率和结构性质(1)(1)气孔率气孔率 各种炭质原料及碳和石墨制

51、品，从宏观上看是由固体各种炭质原料及碳和石墨制品，从宏观上看是由固体物质和气孔两部分组成。气孔率就是指样块中的气孔体物质和气孔两部分组成。气孔率就是指样块中的气孔体积占样块体积的百分比。样块中的气孔按其形式可以分积占样块体积的百分比。样块中的气孔按其形式可以分为为闭口气孔、开口气孔和贯通气孔闭口气孔、开口气孔和贯通气孔三种类型（三种类型（xiaye)xiaye)。(2)(2)孔径的分布孔径的分布 用用水银气孔率可以测定不同的孔径分布和分布比例水银气孔率可以测定不同的孔径分布和分布比例。孔径大小的分布对浸渍作业与制品的透气率有一定的影孔径大小的分布对浸渍作业与制品的透气率有一定的影响。如用沥青浸

52、渍，在一定条件下响。如用沥青浸渍，在一定条件下,仅能对大于仅能对大于25002500的大孔起作用，而对中小气孔及微孔则几乎不起作用，的大孔起作用，而对中小气孔及微孔则几乎不起作用，可见第一次浸渍假比重的提高效果明显，第二次及第三可见第一次浸渍假比重的提高效果明显，第二次及第三次浸渍效果就要差一些，以后效果就越来越小次浸渍效果就要差一些，以后效果就越来越小 若样块的总体积为若样块的总体积为V V，闭口气孔的总体积为，闭口气孔的总体积为V1V1，开口气孔的体积为，开口气孔的体积为V2V2，贯通，贯通气孔总体积为气孔总体积为V3V3，则样块的全气孔率和显气孔率分别为：，则样块的全气孔率和显气孔率分别

53、为：V1+V2+V3 V1+V2+V3全气孔率全气孔率=100%100%V V V2+V3 V2+V3显气孔率显气孔率=100%100%V V全气孔率可以由真比重与假比重计算求得，其计算公式如下：全气孔率可以由真比重与假比重计算求得，其计算公式如下：du-dkdu-dk nop=nop=100%100%dudu式中：式中：dudu真密度真密度 dkdk体密度体密度气孔率的计算气孔率的计算Nop=(2.03-1.56)2.03 =23.15%1-1-开口气孔；开口气孔；2-2-闭口气孔；闭口气孔；3-3-贯通气孔贯通气孔(3)(3)透气率透气率 由于炭和石墨制品是由于炭和石墨制品是多孔材料多孔材

54、料，所以它们都能透过某些气体，所以它们都能透过某些气体和液体。炭和石墨材料的透气率，是在用一定的时间内，在一定和液体。炭和石墨材料的透气率，是在用一定的时间内，在一定压力下，气体透过一定断面和厚度试样的数量来表示的。压力下，气体透过一定断面和厚度试样的数量来表示的。空气渗透率：空气渗透率：nPm（nm2），），2.0 透气率是表示材料透气性能的指标，对炭和石墨材料而言，透气率是表示材料透气性能的指标，对炭和石墨材料而言，其透气率的大小，主要与它们的密实程度及孔径的分布情况有关。其透气率的大小，主要与它们的密实程度及孔径的分布情况有关。一般来说，材料的体密度越大，其透气率就越小，反之，就越大。一

55、般来说，材料的体密度越大，其透气率就越小，反之，就越大。同时，材料的透气率的大小，还取决于材料内部气孔的大小和贯同时，材料的透气率的大小，还取决于材料内部气孔的大小和贯通情况，也与气体（或液体）的压力及液体的粘度也有关。通情况，也与气体（或液体）的压力及液体的粘度也有关。3.力学性能力学性能 物体的力学性质是表示在一定条件下承受各种外力物体的力学性质是表示在一定条件下承受各种外力的能力的能力,如抗压力，抗折力等。物体在外力（静载荷）如抗压力，抗折力等。物体在外力（静载荷）作用下，而表现的抵抗变形或破裂的能力作用下，而表现的抵抗变形或破裂的能力(极限抵抗能极限抵抗能力）称为机械强度。机械强度用符

56、号力）称为机械强度。机械强度用符号来表示，来表示，单位是：单位是：N/N/或或M Mpapa、G Gpa pa。(1)(1)机械强度机械强度 按外力对物体作用方向的不同，机械强度分为抗压按外力对物体作用方向的不同，机械强度分为抗压强度、抗拉强度和抗弯强度等。强度、抗拉强度和抗弯强度等。炭和石墨制品在不同方向上表现的力学性质常常是炭和石墨制品在不同方向上表现的力学性质常常是各向异性各向异性的，即在不同方向测得的数值不同。对的，即在不同方向测得的数值不同。对挤压挤压产产品来说沿平行于试块挤压方向测得的数值，总是比沿垂品来说沿平行于试块挤压方向测得的数值，总是比沿垂直于挤压方向所测得的数值要大一些。

57、而直于挤压方向所测得的数值要大一些。而模压模压产品试样，产品试样，加压方向测得的强度数值小于垂直于加压方向所测得的加压方向测得的强度数值小于垂直于加压方向所测得的数值数值。炭和石墨制品的强度，主要与下列因素有关：炭和石墨制品的强度，主要与下列因素有关：与原料的颗粒强度有关，原料的颗粒强度越大，成品与原料的颗粒强度有关，原料的颗粒强度越大，成品的机械强度也越大；的机械强度也越大；与配料的颗粒组成有关，一般来说，采用较细的颗粒与配料的颗粒组成有关，一般来说，采用较细的颗粒组成（颗粒组成较细是指颗粒尺寸减小并多用于球磨料）组成（颗粒组成较细是指颗粒尺寸减小并多用于球磨料）可以提高产品的强度；可以提高

58、产品的强度；与粘结剂的性质及用量有关，采用软化点较高的高温与粘结剂的性质及用量有关，采用软化点较高的高温沥青比采用中温沥青所得的产品的强度大。配料时沥青沥青比采用中温沥青所得的产品的强度大。配料时沥青用量过多或过少都会降低产品的强度；用量过多或过少都会降低产品的强度；与原料的煅烧程度有关；与原料的煅烧程度有关；升升 与炭块等制品的焙烧程度有关；与炭块等制品的焙烧程度有关；升升 石墨化产品与石墨化程度有关；石墨化产品与石墨化程度有关；降降 经过浸渍的产品比未经浸渍的强度要高，在一定限度经过浸渍的产品比未经浸渍的强度要高，在一定限度内浸渍次数越多，越能提高强度。内浸渍次数越多，越能提高强度。(2)

59、2)弹性变形与弹性模量弹性变形与弹性模量 在机械力学中，把固体材料受外力作用而产生变形，当在机械力学中，把固体材料受外力作用而产生变形，当去掉外力后仍能恢复到原来形状的性质称为去掉外力后仍能恢复到原来形状的性质称为弹性弹性，这种，这种变形称为变形称为弹性变形弹性变形。按照胡克定律，在弹性限度内，材。按照胡克定律，在弹性限度内，材料所受的应力和它所产生的应变成正比。料所受的应力和它所产生的应变成正比。P=P=E ES SL/LL/L E E：弹性模量弹性模量 弹性模量是结构材料的重要性能之一，其物理意义为：弹性模量是结构材料的重要性能之一，其物理意义为：当截面为一平方厘米，单位长度的试样伸长一倍

60、时所需当截面为一平方厘米，单位长度的试样伸长一倍时所需的力。一般情况下石墨的弹性模量为的力。一般情况下石墨的弹性模量为4.94.912.5Gpa,12.5Gpa,炭炭素制品为素制品为3.03.06.6Gpa6.6Gpa。弹性模量弹性模量有三种：纵变（杨氏）弹性模量有三种：纵变（杨氏）弹性模量 E=E=切变弹性模量；切变弹性模量；容变弹性模量。容变弹性模量。泊松比泊松比：d/dL/L （横应变横应变/纵应变）纵应变）LSPL.4.导电性：炭素材料电阻和比电阻（电阻率）导电性：炭素材料电阻和比电阻（电阻率）阻碍导体导电能力的物理量称作导体的电阻。导体电阻阻碍导体导电能力的物理量称作导体的电阻。导体

61、电阻的大小，与构成导体材料的性质有关（电阻率的大小，与构成导体材料的性质有关（电阻率 ）、）、导体的长度成正比，与它的截面积成反比，即：导体的长度成正比，与它的截面积成反比，即：R=公式中：公式中：R R电阻（电阻（欧姆）欧姆）导体的电阻率，也称比电阻（微欧姆导体的电阻率，也称比电阻（微欧姆米米 mm ）S S导体的截面积（导体的截面积（m m2 2,平方米平方米）L L导体的长度（导体的长度（m m,米米）LS 炭和石墨制品的电阻有炭和石墨制品的电阻有明显的方向性明显的方向性。对挤压成型的。对挤压成型的制品来说，试样制品来说，试样沿平行于挤压方向测得的比电阻要比沿平行于挤压方向测得的比电阻要

62、比垂直方向小的多垂直方向小的多。影响炭和石墨制品比电阻大小的主。影响炭和石墨制品比电阻大小的主要因素有：要因素有：(1)(1)原料（煅后焦）的比电阻越小，成品的比电阻就原料（煅后焦）的比电阻越小，成品的比电阻就越小。越小。(2)(2)在一定范围内，孔率小对产品比电阻影响不大，在一定范围内，孔率小对产品比电阻影响不大，但孔率过大会提高比电阻。但孔率过大会提高比电阻。(3)(3)与焙烧温度有关，对预焙阳极炭块制品而言，焙与焙烧温度有关，对预焙阳极炭块制品而言，焙烧温度高一些，则成品的比电阻就低一些，反之，成烧温度高一些，则成品的比电阻就低一些，反之，成品的比电阻就高一些。品的比电阻就高一些。原 料

63、 名 称比电阻（微欧姆米 m）石油焦石油焦450-600450-600沥青焦沥青焦600-760600-760冶金焦冶金焦800-1000800-1000煅烧无烟煤煅烧无烟煤1000-14001000-1400烘干的人造石墨碎烘干的人造石墨碎250-350250-350几种炭素煅烧后原料（几种炭素煅烧后原料（粉末粉末）和制品的比电）和制品的比电阻阻石墨电极石墨电极7-137-13 炭炭 阳阳 极极50-6550-65 半石墨质阴极炭块半石墨质阴极炭块3545普通阴极炭块普通阴极炭块5560 5.热学性质热学性质 热学性质是表示材料受热后引起变化的关系。如导热、热学性质是表示材料受热后引起变化的

64、关系。如导热、热膨胀与高温下的耐热冲击性（即抗热震性）等。热膨胀与高温下的耐热冲击性（即抗热震性）等。(1)(1)导热与导热系数（导热率）导热与导热系数（导热率）不同的物质传导热的能力不同不同的物质传导热的能力不同,表示物质导热能力的物表示物质导热能力的物理量称为导热系数理量称为导热系数,导热系数导热系数的单位为的单位为J/mJ/mk kh h，其物理，其物理意义为：固体原材料在单位截面积、单位温度梯度时、意义为：固体原材料在单位截面积、单位温度梯度时、单位时间内所传导的热量。单位时间内所传导的热量。炭和石墨制品的导热系数有明显的炭和石墨制品的导热系数有明显的各向异性各向异性，炭，炭石墨石墨制

65、品的导热系数一般为制品的导热系数一般为320320720KJ/m720KJ/mk kh h(8989200w/k.m200w/k.m)。导热系数与孔率也有一定关系，即孔率大的材料导热系导热系数与孔率也有一定关系，即孔率大的材料导热系数小，制品的数小，制品的体密度越大，导热系数越高体密度越大，导热系数越高。J=N.m W=J/s 3.6 kj/h=w(2)热膨胀现象与线膨胀系数热膨胀现象与线膨胀系数 当物体温度发生变化时，物体的几何尺寸随之发生变化，受当物体温度发生变化时，物体的几何尺寸随之发生变化，受热时增大，冷却时减小（少数反常现象除外）；热时增大，冷却时减小（少数反常现象除外）；当物体受热

66、时在当物体受热时在某一方向上的线度变化某一方向上的线度变化叫（线）叫（线）膨胀系数膨胀系数。固体的线膨胀系数都。固体的线膨胀系数都非常小，所以固体在非常小，所以固体在00时的长度与通常在时的长度与通常在t t1 1时的长度时的长度L L1 1相差相差很小，在温度变化不大的情况下，可以用很小，在温度变化不大的情况下，可以用L L1 1代替代替L L0 0。L L2 2=L=L0 0（1+a1+at t）式中的）式中的L L0 0用用L L1 1代替。代替。L L2 2-L-L1 1 L L 则：则：a=a=L L1 1（T T2 2-T-T1 1）L L1 1T T 式中：式中：a a线膨胀系数（线膨胀系数（1/1/度度）L L1 1试样在常温下的长度（试样在常温下的长度（mmmm）L L2 2试样在受热后的长度（试样在受热后的长度（mmmm）T T2 2试样加热温度（试样加热温度（）T T1 1试验时常温（试验时常温（）L L线膨胀量（线膨胀量（mmmm）T T试样加热温度与常温之差（试样加热温度与常温之差（）炭素制品线膨胀系数的大小，直接影响制品本身炭素制品线膨胀系数的大小，直接影响