כאשר תכולת החנקן בגרפיט מלאכותי או קולה נפט גבוהה מדי, היא עשויה להשפיע באופן משמעותי על תכונות חומר, תהליכי ייצור ויישומים במורד הזרם, כמפורט להלן:
השפעה על מאפייני החומר
ראשית, המוליכות והיציבות התרמית מצטמצמות. סמת חנקן יכולה לשבש את מבנה הסריג הרגיל של הגרפיט, ולהגביר את ההתנגדות. אם ההתנגדות של גרפיט מלאכותי עולה ב -10% ל -30%, היא תשפיע על המוליכות החשמלית והתרמית כאחד. במהלך מטלורגיה בטמפרטורה גבוהה, תרכובות המכילות חנקן מועדות לפירוק חמצוני, ומאיצות אובדן חומרים.
השפעות שליליות על יישומים במורד הזרם
כאשר משתמשים בו כחומר קרבורני ביצירת פלדה, חנקן עשוי להתמוסס לפלדה המותכת, ולגרום ל"התפתחות חנקן "בפלדה, מה שמפחית את הקשיחות והופך אותה לנטייה לשבר בטמפרטורות נמוכות, במיוחד משפיעות על פלדות בעלות ערך גבוה כמו פלדה בעלת חוזק גבוה ויריעות רכב. באלקטרוליזה של אלומיניום, אם האנודה הגרפיט מכילה יותר מדי חנקן, היא משחררת גזים המכילים חנקן, מזדהה באלומיניום נמס ומפחיתה את טוהר האלומיניום. תכולת חנקן באלומיניום העולה על 50 עמודים לדקה עשויה להוביל לבעיות איכותיות. בענפים הכימיים והעקשנים, חנקן יכול להגיב עם חמצן בטמפרטורות גבוהות ליצירת גזים מזיקים כמו NOX, ולהגדיל את עלויות הטיפול הסביבתי. ביישומים כמו כורכיות גרפיט ולבנים עקשן, זיהומי חנקן עשויים להפחית את עמידות הקורוזיה של החומר ואת חוזק הטמפרטורה הגבוהה.
סוגיות בתהליכי ייצור
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%), נדרשים טיפולי דניטריפיקציה נוספים כגון הסכמה בטמפרטורה גבוהה ושטיפת חומצות, מה שמגדיל את עלויות הייצור. אם חנקן משמש כאווירה מגנה, יש לשלוט בקפדנות על פרמטרי התהליך כדי למנוע חנקן לחדר את החומר, ובכך להגדיל את הקושי של חומר גלם ובקרת תהליכים.
פתרונות ותקני התעשייה
לכן, בבחירת חומרי גלם ובטיפול מראש, יש לבחור קולה נפט נמוך-ניטרוגן, כאשר קולה נפט באיכות גבוהה בעלת תכולת חנקן של<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.
