Wanneer het stikstofgehalte in kunstmatige grafiet of petroleum cola overmatig hoog is, kan dit de materiaaleigenschappen, productieprocessen en stroomafwaartse toepassingen aanzienlijk beïnvloeden, zoals hieronder gedetailleerd:
Impact op materiaaleigenschappen
Ten eerste worden geleidbaarheid en thermische stabiliteit verminderd. Stikstofdoping kan de reguliere roosterstructuur van grafiet verstoren, waardoor de weerstand toeneemt. Als de weerstand van kunstmatige grafiet met 10% tot 30% toeneemt, heeft dit invloed op zowel elektrische als thermische geleidbaarheid. Tijdens metallurgie op hoge temperatuur zijn stikstofbevattende verbindingen vatbaar voor oxidatieve ontleding, versnellende materiaalverlies.
Negatieve effecten op stroomafwaartse toepassingen
Bij gebruik als een carburatiemiddel bij stalen maken, kan stikstof oplossen in het gesmolten staal, waardoor "stikstofverblijven" in het staal worden veroorzaakt, wat de taaiheid vermindert en het vatbaar maakt voor breuk bij lage temperaturen, met name het beïnvloeden van staals met een hoge sterkte zoals staal en automotive blad. Bij aluminium elektrolyse, als de grafietanode te veel stikstof bevat, brengt deze stikstofbevattende gassen af, waardoor de aluminiumsmelt vervuilt en de zuiverheid van het aluminium wordt verminderd. Het stikstofgehalte in aluminium van meer dan 50 ppm kan leiden tot kwaliteitsproblemen. In de chemische en refractaire industrie kan stikstof reageren met zuurstof bij hoge temperaturen om schadelijke gassen zoals NOx te vormen, waardoor de kosten van het milieu worden verhoogd. In toepassingen zoals grafiet smeltkraken en refractaire bakstenen, kunnen stikstofonzuiverheden de corrosieweerstand van het materiaal en de sterkte van hoge temperatuur verminderen.
Problemen in productieprocessen
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%), aanvullende denitrificatiebehandelingen zoals calcinatie op hoge temperatuur en zure wassen zijn vereist, waardoor de productiekosten worden verhoogd. Als stikstof wordt gebruikt als een beschermende atmosfeer, moeten procesparameters strikt worden geregeld om te voorkomen dat stikstof het materiaal infiltreert, waardoor de moeilijkheid van grondstof en procescontrole wordt vergroot.
Oplossingen en industrienormen
Daarom moet bij grondstofselectie en voorbehandeling worden gekozen, met een lage nitrogene petroleumcokes, waarbij hoogwaardige petroleum cola een stikstofgehalte heeft<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.
