氟化镍添加剂对铝电解用炭间糊性能的影响

通过添加不同含量的氟化镍(NiF₂)对改质沥青-煤焦油复合粘结剂进行改性, 并采用改性复合粘结剂与电煅无烟煤、沥青焦、熟碎制备铝电解用炭间糊, 研究NiF₂添加量对炭间糊常规性能、膨胀/收缩过程、质量损失过程以及微观结构的影响。结果表明, 随着NiF₂添加量增加, 炭间糊的致密程度和导电性能逐渐提高, 耐压强度和膨胀/收缩率均呈先增大后减小的变化趋势, 挥发分在8.86%~9.53%范围内波动;体积膨胀显著增加, 焦化温度提前, 残炭值提高;NiF₂添加剂的反应产物以复杂混合物形式分布于粘结焦层片结构。当NiF₂添加量为4%时, 炭间糊的综合性能达到最佳。     

改质沥青粘结剂添加环氧树脂对铝电解用炭间糊性能的影响

以电煅煤、沥青焦、熟碎为骨料,改质沥青、环氧树脂为粘结剂制备铝电解用炭间糊,采用电阻率测试仪、万能试验机、捣固糊收缩测试仪、扫描电镜及同步热分析仪等设备对其性能进行表征,并与目前工业上广泛应用的炭间糊进行比较。结果表明,随着环氧树脂含量的增加,制备糊料的捣固温度逐渐降低,理化性能有所下降,失重速率增加,显微结构由无序层片状逐渐向有序纤维状转变。当环氧树脂添加量为50%时,制备炭问糊可在室温(15²5℃)捣固施工,同时具备较佳的综合性能。     

不同煤沥青含量和添加剂对电极糊塑性影响的研究

通过改变沥青加入量及使用不同添加剂制备了电极糊, 并对电极糊的塑性(延伸率)及挥发分进行了测定。结果发现: 电极糊的塑性(延伸率)与沥青含量有相关性; 添加剂β、γ、δ均能提高电极糊的塑性, 其中添加剂δ含量为1%的电极糊的延展率最好, 达到5.18%; 综合电极糊的性能考虑, 添加剂含量以不超过2%为宜。     

沥青基纳米球状炭的制备与表征

以中温煤沥青为原料，硝硫混酸为氧化剂，首先制备出水性中间相沥青AMP，然后在硅油与AMP形成的油包水乳液中，采用炭基溶胶-凝胶法制备沥青基纳米球状炭。利用 FT-IR、TG、TEM和XRD等分析方法，对AMP、炭原粉及沥青基球状炭进行表征。结果表明：在制备AMP的过程中主要发生硝化、氧化和磺化反应，炭化制备纳米球状炭过程中硝基、羟基、羧基、磺酸基等官能团分解脱除；炭原粉的热解过程主要包含三个阶段，即脱水、脱除官能团和炭骨架的重排；所得沥青基纳米球状炭的球形度为95.9%，粒径集中在50 nm左右；球状炭的d002为0.3480 nm，球体为乱层石墨结构     

SiO2对高镁熔剂性球团性能的影响

为了解决高镁熔剂性球团黏连问题,研究了SiO_2含量对高镁熔剂性球团质量的影响规律。结果表明:随着SiO_2含量的升高,生球抗压强度先增加后降低,并在SiO_2为5.0%时达到最大值;随着SiO_2含量的升高,高镁熔剂性球团的抗压强度先增加后降低,并在SiO_2为5.0%时到达最佳值为2306 N,且焙烧温度的适宜范围1240℃～1260℃,超过1260℃将会产生球团粘结现象;随着SiO_2含量的提高,高镁熔剂性球团还原粉化性能改善,软化开始温度逐渐降低,软化区间逐渐变宽;SiO_2含量在4%～6%之间变化时,随着SiO_2含量的提高,还原性能先增加后降低,并在5.0%时到达了最大值77.2%,而还原膨胀指数先减少后增加,并在SiO_2含量为5.0%时到达最小值为5.7%。     

机械研磨-煅烧制备SiO_2微球/TiO_2复合颜料试验研究

采用搅拌磨中二氧化硅微球(MS-SiO_2)和偏钛酸(TiO_2·n H2O)湿法研磨、研磨产物煅烧方式制备了MS-SiO_2/TiO_2复合颜料,对制备过程的主要影响因素进行考察和优化,对其结构和性能进行表征。结果表明,MS-SiO_2/TiO_2·n H2O共混研磨过程固含量、机械力、p H值和产物煅烧温度对MS-SiO_2/TiO_2复合颜料性能有显著影响。MS-SiO_2/TiO_2中SiO_2颗粒均匀包覆在MS-SiO_2表面,SiO_2主要为金红石相;MS-SiO_2/TiO_2具有和钛白粉相当的颜料性能。     

矿用高压电机主绝缘用粘合树脂纳米改性研究

为研究纳米颗粒对矿用高压电机主绝缘用粘合树脂材料介电强度的影响,采用纳米SiO_2对环氧桐马酸酐粘合树脂进行纳米改性研究。制备了SiO_2纳米颗粒质量分数在0～5wt%的SiO_2/粘合树脂纳米复合试样。对不同温度等级下材料的交、直流击穿场强进行测试,基于威布尔分布对测量结果进行了分析,研究结果表明:粘合树脂的交、直流击穿场强均随纳米SiO_2添加量的增加先上升后下降;在不同温度条件下,低含量(0.5wt%、1wt%)纳米SiO_2添加可有效提高粘合树脂材料的交、直流击穿场强。纳米粒子与树脂基体之间形成的界面区会改变材料内部结构以及载流子在复合电介质内部的输运过程,从而影响材料的击穿特性。     

基于细观结构铝电解阴极炭块的力学行为研究

从细观结构角度出发,基于蒙特卡罗法构建由炭骨料及沥青黏结剂两相组成的二维阴极炭块随机骨料模型,采用ANSYS软件对阴极炭块模型进行单轴压缩模拟试验,研究骨料的形状、含量以及级配对炭块力学性能的影响。结果表明,随着阴极炭块骨料级配减小、含量增大、圆度增大,阴极炭块模型裂纹萌生扩展越慢,受到损伤破坏越小。该模型数值模拟结果与实际试验结果基本一致,表明采用该模型对炭块的力学行为和破裂过程进行预测是合理和有效的。该模型可以作为对阴极炭块力学行为及破裂过程进行预测和分析研究的一种手段。     

基体炭结构对炭 炭复合材料的界面结合强度的影响

借助金相、透射电镜技术比较了4种典型的炭/炭复合材料的微观结构, 采用单纤维顶出法测定了炭/炭复合材料中的炭纤维/基体炭界面强度, 研究了基体炭结构对界面强度的影响。结果表明:基体炭的结构和类型影响炭纤维/基体炭间的界面强度, 粗糙层热解炭与炭纤维间的界面强度比光滑层热解炭的高, 而树脂炭和沥青炭由于与炭纤维间存在化学键合, 因而界面强度较高。     

煤矸石理化性质对混凝土抗压强度的影响

为研究不同地层的煤矸石物理化学性能及其骨料取代率对煤矸石混凝土力学性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、骨料压碎指标、混凝土强度等试验研究了不同地层的煤矸石化学成分、压碎指标及骨料取代率(0、30%、60%与100%)等因素对煤矸石混凝土抗压强度的影响。结果表明:随着煤矸石粗骨料取代率的增加,混凝土的压强度明显降低,细骨料取代则无明显规律;不同地层的煤矸石压碎指标和化学成分相差较大,骨料的压碎指标越小,相应混凝土的抗压强度越高;SiO_2、Al_2O_3、Ca O含量相对较高,Fe_2O_3含量相对低的煤矸石更适合做混凝土的骨料。研究结果可为分类利用煤矸石,提高其资源化利用率提供参考。     

添加氧化石墨烯对煤沥青成焦行为的影响

采用TEM观察添加异氰酸苯酯改性的氧化石墨烯( i GONSs)的微观结构,采用TGA研究添加iGONSs前后煤沥青的热解行为,采用偏光显微镜研究添加 i GONSs前后煤沥青焦化产物的光学组织,采用XRD研究添加 i GONSs对煤沥青焦化产物微晶结构的影响。研究表明,添加 i GONSs后,煤沥青的热分解温度变大,热失重率变小,其耐热性能变好; i GONSs对煤沥青碳质中间相的形成起到成核和抑制生长的作用,这使得最终焦化产物的光学各向异性单元尺寸变小;随着 i GONSs添加量的增加,焦化产物的微晶层间距增大,平均微晶高度和平均微晶宽度减小。     

树脂为黏结剂合成铝用冷捣糊

分别以呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂为黏结剂,以电锻煤和石墨为骨料,合成了施工温度为20±5℃的铝用冷捣糊。通过对合成冷捣糊的电阻率和抗压强度等常规性能检测可知,以树脂为黏结剂合成的冷捣糊具有低电阻率及高抗压强度等,达到国内冷捣糊的标准,与国外冷捣糊相比,合成冷捣糊的电阻率接近国外通常标准的下限,而抗压强度均高于国外厂家的标准。     

耦合煤焦收缩的焦炉炭化室传热过程数值分析

为进一步提高焦炉的生产操作,需要更精准的理论模型与数据,针对焦炉炭化室内煤/焦床层的焦化传热过程,考虑煤结焦过程中的收缩情况,建立相应的耦合数理模型,并开展了数值求解。考虑焦饼收缩的模拟提高了计算精度,所得煤/焦饼温度变化、结焦时间17.97 h,收缩量3.15 mm与实测值吻合较好。进一步分析了操作参数和设计结构参数的影响。结果表明,随着煤水分含量降低、燃烧室温度升高和炭化室宽度减小,结焦时间缩短,有利于单炭化室生产效率的提高。随着煤水分含量的降低、燃烧室温度降低和炭化室宽度增加,焦饼收缩量增加,有利于推焦作业。焦饼的收缩量更大程度受到煤焦收缩系数的第2收缩峰的影响。     

煤矸石骨料混凝土的耐久性试验研究

为探讨煤矸石骨料混凝土的耐久性,对其两个指标--干燥收缩性能和抗冻性能进行试验研究,重点对煤矸石和普通碎石作为骨料分别制备混凝土试件进行对比分析。干燥收缩性能实验表明：不同水灰比的情况下,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩率、质量减少率都比普通碎石混凝土大,这主要由煤矸石骨料的吸水率较大所造成的;无论水灰比多大,两种骨料混凝土的早期干燥收缩率都较大,50 d时的干燥收缩率占整个龄期的85%左右,超过120 d后逐渐趋于稳定。抗冻性能实验表明：在常用水灰比情况下,煤矸石骨料混凝土的抗冻性能指标能够满足要求;在不同水灰比的情况下,煤矸石骨料混凝土的耐久性指数比普通碎石混凝土低,质量损失率增大,这主要由煤矸石骨料中的孔隙水产生较大的冻胀应力所造成的。试验结果表明,采用煤矸石骨料制备混凝土是可行的,其干燥收缩性能和抗冻性能能够满足规范要求。     

The use of thermomechanical analysis to characterise Söderberg electrode paste raw materials

Continuous self-baking electrodes, i.e. Söderberg electrodes, are commonly employed in the industrial operation of submerged arc furnaces to conduct electrical energy from a transformer(s) to the smelting zone inside the furnace. Söderberg electrodes are formed from Söderberg electrode paste consisting of two components, i.e. a binder that is mostly a coal tar pitch and a solid filler that can be either coke or calcined anthracite. In this paper it is demonstrated how thermomechanical analysis can be used to characterise the thermal dimensional behaviours of Söderberg electrode paste raw materials. Two case study coal tar pitches, three anthracites and a pre-baked graphite electrode sample were characterised. Results indicated that the method applied can be used to determine the baking isotherm temperature more accurately than previously. Enhanced knowledge of the baking isotherm temperature is critical to ensure safe, profitable and continues furnace operation. The results also indicated that the coal tar pitches shrunk approximately 12% if exposed to temperatures above the baking isotherm temperature up to 1300 °C, while the anthracites calcined at 1400 °C expanded 0.6–1.0% in the same temperature range. The magnitude differences in thermal dimensional behaviour and difference in motion (shrinkage vs. expansion) indicates the vulnerability of a Söderberg electrode baked for the first time at temperatures exceeding the baking isotherm temperature. In contrast to the calcined anthracites, the uncalcined anthracite samples shrunk 6–8% if exposed to temperatures up to 1300 °C. This stresses the importance of the efficiency of the calcination process of the anthracite prior to Söderberg electrode paste production to enhance dimensional stability of the Söderberg electrode paste. The results also indicated that the method detailed in this paper can be used by Söderberg electrode paste producers to optimise the selection of raw materials and to do quality control on calcined anthracite.     

沥青与焦粉热熔合物替代炼焦煤种的实验研究

沥青与焦粉配合后熔融均化得到挥发分和黏结指数接近焦煤的热熔合物。利用1 kg热解装置,将热熔合物替代炼焦基础煤种进行配合炼焦,考察其对炼焦产品产率及质量的影响。结果表明：以热熔合物分别替代TH焦煤、JINX焦煤、JUX弱黏煤进行炼焦,焦油产率有所提高,焦炭产率和煤气产率均降低;由于热解过程中供氢和受氢存在一定的温度差,粗苯和氨的产率也有所降低;所得焦炭的光学各向同性结构有不同程度的下降,有利于降低焦炭的反应性。     

废弃混凝土粗骨料对充填膏体性能的影响

为解决废弃混凝土长期堆放占用土地资源,破坏周围生态环境的问题,利用废弃混凝土粗骨料替代煤矸石制备充填膏体,分别测定了其初始坍落度与扩展度、流变性能,以及静置2 h后的坍落度与扩展度、泌水率及单轴立方体抗压强度。结果表明：废弃混凝土粗骨料对初始流动性能的影响显著,随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,初始坍落度由25 cm逐渐减小到22 cm,而对充填膏体的静置流动性能影响较小;随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,屈服应力及塑性黏度均呈上升趋势;废弃混凝土粗骨料对充填膏体的泌水有很好的抑制作用,随废弃混凝土粗骨料替代率的增加,泌水率由5.56% 逐渐减小到4.61%;随着废弃混凝土粗骨料替代膏体矸石量的增加,废弃混凝土充填膏体试件的抗压强度先增大后减小,综合分析选取了废弃混凝土粗骨料替代矸石量的合理范围。     

煤矸石陶粒轻集料混凝土体积稳定性研究

开展煤矸石陶粒替代普通碎石骨料制备轻集料混凝土的研究有助于推动建材向轻质、高强、隔热方向发展。在总结轻集料混凝土的研究和应用现状、体积收缩种类、收缩机理及其改善措施的基础上,研究了减缩剂、陶粒预湿对煤矸石陶粒轻集料混凝土体积稳定性的影响。试验结果表明：无论是增加减缩剂掺量还是提高煤矸石陶粒预湿程度,煤矸石陶粒轻集料混凝土试件的收缩率均明显下降、体积稳定性均明显改善;二者复合应用更有利于降低试件的收缩率、提高试件的稳定性。该研究对煤矸石陶粒轻集料混凝土的推广应用具有指导意义。     

铝电解槽扎固问题分析及相应改进措施探讨

结合生产实际，从扎固的工艺、糊料、设备、质量检测等方面对电解槽扎固的现状进行综合分析。分析表明，基础理论研究缺乏、国家标准不完善、生产设备陈旧、检测方法落后是造成铝电解槽扎固质量不高的主要原因。目前急需加强扎固的基础理论研究，并在此基础上完善糊料、扎固工艺和质量检测的国家标准，开发自动化扎固设备和先进检测方法，提高扎固质量从而延长电解槽寿命。