炭质原料和石墨电极的物理化学性质-伟名石墨

炭质原料和石墨电极的物理化学性质

炭质原料和炭制品的物理化学性质不同于碳元素，各类炭质原料或炭制品的宏观组织结构、微观组织结构差别较大，而炭质原料或炭制品的物理化学性质与其宏观组织结构、微观组织结构有密切关系。各类炭制品的物理化学性质不仅受原料性质的影响，也与生产工艺条件有关。为了制定生产工序的工艺控制参数和产品物理化学质量指标，需要经常测定的物理性质有真密度、密度（体积密度）孔隙率、机械强度、弹性模量、电阻率、热导率、线膨胀系数、抗热震性和石墨化程度等。经常测定的化学性质有原料的工业分析、元素分析、灰分分析、成品的灰分分析或灰分中的元素分析、抗氧化性等本章将对上述内容逐项叙述，但有关粘结剂和浸渍剂的物理化学性质。

真密度是指不包括孔隙在内材料单位体积的物质质量，常用的测定方法是溶剂置换法，其他方法有气体置换法、X射线衍射仪测定法（测定晶格参数后再据此计算真密度）。溶剂置换法测定比较简单，先将试料破碎，筛分后选取一定颗粒度的试样，用二甲苯（或甲苯、酒精）在一定温度下浸润试样，即用这些液体材料去充填试样颗粒上的孔隙，然后用比较称量法求得真密度的大小。中国测定真密度的标准方法（GB615585）为用二甲苯浸润试样，用比重瓶法测定其25℃时的密度。使用溶剂置换法测得的真密度只是一个近似数，因为溶剂分子也不能进入所有空隙，使用不同的溶剂，不同的浸润条件，不同颗粒度的试样测定的结果也有区别。在科学研究中，有时用气体置换法测定炭材料的真密度，如用氦气去充填炭材料骨料颗粒上的空隙，氦气可以进入除封闭气孔外的全部空隙，因而用氦气置换法求得的试样骨料体积更接近于真实体积，这样测定的真密度也就更加精确。

材料真密度的大小说明材料基本质点的致密程度及排列规整化程度，对天然石墨或石墨化制品（人造石墨）来说，可以表征石墨结晶完善的程度。测定不同品种炭质原料、焙烧半成品或石墨电极的真密度，可以了解原料的炭化程度及在不同条件下的热处理程度，如煅烧程度、焙烧程度、石墨化程度。因此测定原料、半成品和成品的真密度对指导生产有重要意义，从真密度的大小还能推测其他一些物理化学性能，如真密度与原料或成品的电阻率成反比，真密度与材料的抗氧化能力成正比。表3-1为石油焦和沥青焦（焦炉生产）在不同温度处理后测定的真密度举例。

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