1、沈陽理工大學學士學位論文摘 要為了節能減排、節約資源、保護環境，國家環保部強制要求碳素生產行業實行節能減排措施，碳素生產的煅燒余熱在浸漬中的利用就是非常有效的措施。對煅燒余熱的利用是良好的改進措施，減少了熱資源的浪費，也減少了浸漬過程的熱處理節約了資源。煅燒余熱的利用方案簡便低費，有利于企業的可持續發展。本文對H碳素廠現行的部分煅燒余熱利用進行了論述和分析，與本行業現階段比較先進的煅燒余熱利用措施進行比照，重點指出該廠現行煅燒余熱利用的不足之處，并提出改進方案和建議。最后，文章對煅燒余熱在浸漬中的利用進行了設計、計算，并對未來煅燒余熱利用的發展進行了展望。關鍵詞：煅燒；浸漬；余熱利用；節能減排

2、Abstract1 引言1.1 課題研究的背景和意義隨著社會的發展和經濟水平的提高，人們對生活、工作的環境質量要求也越來越高，環境問題越來越受人關注。在全國各地因環境污染引發的群體性傷亡事件也越來越多，事件性質也越來越惡劣，一些不負責任的企業只顧自身經濟利益，忽略對環境的保護，忽略對職工健康的關心。一些職業病發病率越來越高，工人工作的環境和安全問題也受到人們關注。以往只注重發展經濟，忽略治理環境污染的發展理念逐漸被淘汰，逐漸流行的是以預防為主，防治結合的環境友好型可持續發展的發展觀。我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境破壞的代價，這倆者間的矛盾日趨尖銳，廣大人民群

3、眾對環境污染問題反應強烈。這種狀況與經濟結構不合理、增長方式粗放直接相關,若不及早采取措施將對未來生活帶來嚴重危害。目前國內資源日趨匱乏并且沒有有效合理利用，這會給人們帶來很大的困擾，實施“節能減排”才能實現資源的有效合理利用，才能使經濟健康的增長。我國在國民經濟和社會發展第十二個五年綱要中提出了“節能減排”的目標，即到2015年，單位GDP二氧化碳排放降低17%，單位GDP能耗下降16%，主要污染物排放總量減少8%到10%的目標。這些約束性指標體現了國家節能減排的決心和對人民生活、工作環境的關心。碳素行業是高耗能行業之一，節能減排也是這個行業必須采取的措施。其中石油焦的煅燒過程是產生污染的重

4、要來源。煅燒過程能產生的SO2、NO2以及煙塵，直接排放會造成環境污染，也會對人類健康造成危害，影響職工的身體健康和周圍居民的正常生活。煅燒產生的余熱如果直接排放，不僅引起環境熱污染，也造成熱資源的浪費，不符合國家節能減排的做法。對于這些余熱如果能加以利用不僅能減少資源浪費，還能保護環境減少企業的生產成本，提高企業的效益。國家要求工業企業節能減排，是在保護環境和節約資源作出的必然選擇。資源已經被過度開發利用，現在需要人們采取措施合理有效利用資源，這是維持可持續發展必須作出的選擇，提高資源的利用率，減少資源浪費也是保持企業競爭力的有效措施。1.2 H碳素廠情況簡介H碳素廠目前有24罐罐式煅燒爐,

5、根據企業需要煅燒原料。每個罐一般流量為60100kg/h，原料在罐內停留時間為1836h，計算公式為： t=abhrq （11）式中 a罐長度，m； b罐寬度，m； h罐高度，m； r原料平均堆積密度，kg/m3； q每罐每小時排料量，kg/h。1.3 研究的主要內容和方法主要研究內容是年產2萬噸石墨電極的煅燒余熱在浸漬的利用。研究方法是從了解國內和國外煅燒余熱利用的發展情況出發，通過對國內外煅燒余熱技術的比較，結合H碳素廠現狀提出余熱利用在浸漬過程的措施。論文做了一下具體工作：1、通過查閱圖書、文獻等相關資料，認真分析國內外煅燒余熱利用現狀，結合國內H碳素廠實際情況，對其生產工藝、余熱利用等

6、進行研究。2、根據節能減排的目地，對現行的余熱利用措施進行分析，確定新的余熱利用措施。3、對煅燒余熱利用措施進行總結，為碳素廠的節能減排提供經驗。2 碳素廠生產工藝流程2.1 碳素廠的工藝流程碳素廠的工藝比較復雜，從原材料進入到生產成成品一般需要下面七個步驟：（1）煅燒煅燒是將各種碳素原料在隔絕空氣的條件下進行高溫處理，它是碳素生產中的一個重要工序。碳素煅燒溫度需要達到1400以上，這個過程中排出水分、揮發份等，既有物理變化也有化學變化。（2）中碎中碎就是在碳素生產中采用機械的方法，使固體物質克服內聚力，由大塊碎解成小塊或細粉的操作過程。中碎過程需要用到許多破碎、粉磨機械，比如錘式破碎機、鄂式

7、破碎機、對輥式破碎機和雷蒙磨等。這個過程還包括按照生產配方不同配制不同的原料，還包括破碎料的混捏等。（3）成型成型是指把混捏好的原料通過擠壓、振動等方式弄成具有一定尺寸、一定形狀、一定密度和機械強度的塊狀或棒狀物體的工藝。成型方法有很多種，主要有為模壓成形、擠壓成形、振動成形、等靜壓成形等四種。（4）焙燒焙燒過程實際上是使生坯通過熱處理（大約1000）將黏結劑炭化為黏結焦的過程。即將壓制好的生坯放置在焙燒爐內，隔絕空氣進行加熱，黏結劑在一定溫度下，進行一系列的物理化學反應，在炭骨料表面聲成一定厚度的黏結劑焦膜。通過黏結劑焦使炭粉顆粒與顆粒之間連接成具有一定機械強度和理化性能的整體。（5）浸漬浸

8、漬即碳素材料的密實化。通過加壓等方式使焙燒完的制品氣孔得到密實，還提高制品的密度、強度、電導率、熱導率和耐腐蝕性。（6）石墨化碳素廠最復雜、最關鍵的工序便是石墨化。所謂石墨化，是把焙燒品置于高溫爐內，在保護介質中加熱到23002500以上，使六角碳原子平面網絡從二維空間的無序排列，轉變為三維空間的有序排列的石墨結構的高溫熱處理過程。這個過程提高了制品的導熱和導電性能，提高了制品的熱穩定性和耐熱沖擊性及化學穩定性等。（7）機械加工機械加工即按照客戶需要把制品加工成規定的形狀、尺寸和表面粗糙度及其他特殊要求，一般通過數控或機械車床加工成成品。 3 煅燒生產概述3.1 煅燒余熱利用技術的發展及現狀3

9、.1.1 國外煅燒余熱利用技術的發展及現狀1886年，法國人P.Heroult和美國人C.Hall發明了電解鋁，并生產和使用了炭陽極和陽極糊。1890年，Castnet發明了水銀法電解槽，使用了炭陽極。從此，開創了碳素制品在電化學冶金和化學工業的應用。此外，在生產黃磷、硅鐵、碳化硅中都使用了炭電極。特別是隨著近代鋼鐵和鋁工業的發展，對碳素的要求也越來越高，產量也越來越大。人們的環保意識也越來越強，建立可持續發展的生產模式也越來越重要。煅燒是碳素生產中十分重要的一環，煅燒原料溫度須達到1000度以上，此過程需要消耗大量能源，同時又有大量能源浪費。煅燒的余熱利用技術有很多種，國外大型碳素廠主要是用

10、來發電，排放的高溫煙氣，即使部分用于加熱導熱油爐后仍有較高熱焓，利用余熱鍋爐生產蒸汽用來發電。一個年產20萬噸的罐式煅燒爐生產線小時發電量可達5000kw，按年利用小時數8000小時計，年發電量可達4000萬kwh，僅此一項可給企業帶來上千萬純利潤，節能效果相當客觀。德國西格里碳素集團公司（SGL）和美國優卡碳素公司（GTI）是世界上第一、二名的碳素企業，它們的煅燒余熱利用技術也代表了最先進的水平。在碳素領域內，由于追求更高的經濟和環保效益，余熱利用技術得到了較快的發展，主要包括：1、加強余熱利用技術理論研究為更好滿足可持續發展要求，力求提高碳素煅燒余熱利用技術而強化余熱利用技術理論研究工作。

11、一方面探明和掌握煅燒余熱的來源及熱量；另一方面了解其他行業余熱利用的措施加以發展利用。2、改進并尋找新的余熱利用技術結合理論尋找新的余熱利用技術，然后和實踐結合提高余熱利用的效率。利用余熱發電需要條件較高，尋找經濟實用的余熱利用技術，通過換熱管等收集余熱更好的對其利用。3、加強環境保護和重視綜合利用加強煙塵的捕集和回收，重視煙塵重復利用，可對產生煙塵點設置收塵設備；對熱源和噪聲采取隔離和防護措施。3.1.2 國內煅燒余熱利用技術的發展及現狀我國碳素產量十分大，特別是國內煉鋼、煉鋁行業的發展更促使著碳素行業的蓬勃發展。但是我國碳素質量不高，大多是普通石墨，高功率和超高功率石墨電極的產量和質量更是

12、和世界先進水平有不小的差距。我國的碳素廠數量眾多，大規模的工廠少，這也導致了煅燒余熱技術的發展水平不高。目前我國碳素工藝工業余熱利用技術水平較低，大部分余熱尚未充分利用，在余熱利用過程中還存在不少問題。煅燒余熱利用方法主要是直接、間接和綜合法。主要的余熱利用技術為：有機載體加熱；生產蒸汽；余熱發電；供暖、供熱等。以上所述煅燒余熱利用，目前有的已在大型企業應用如方大碳素、開封碳素等，有的尚處于論證研究階段。國內企業的因為生產規模、技術、資金、國家政策等條件的制約，利用煅燒余熱發電應用比較少，但國外有不少企業已經應用，有機載體加熱技術因設備簡單、投資較少、碳素企業可以在壓型、混捏、浸漬工序中為瀝青

13、加熱，得到了廣泛的應用；但該技術僅能一次利用熱源，大部分的能源尚未得到合理利用。目前國內唯一上市碳素企業方大碳素在節能和余熱利用上面做的最好，相對而言大型企業對這方面也更加關注，投入資金也多故余熱利用效率也更好。但是在我國河南、山東、河北等地也有不少小型碳素企業，他們對于節能減排做的較少，目前國家也出臺了一系列政策禁止小型碳素廠的上馬，支持大型碳素企業的兼并、重組等。3.2 煅燒工藝概述3.2.1 煅燒原料煅燒是將各種固體碳素原料在隔離空氣的條件下進行高溫加熱處理。它是碳素生產中的一個重要生產工序。煅燒原料一般主要是石油焦、瀝青焦、無煙煤、冶金焦、針狀焦等。表3.1 各種碳素原料的適應范圍及主

14、要機能原料種類適應范圍主要機能石油焦煉鋼用石墨化電極、電解用陽極板、核反應堆石墨砌體導電性，耐熱沖擊性，中子減速能力與反射能力針狀焦煉鋼用石墨化電極導電性、耐熱沖擊性瀝青焦電解用陽極板、電火花加工用電極、機械用炭，特種石墨導電性、耐腐蝕和氧化、純度高，機械強度高無煙煤高爐炭塊高溫下強度高，體積穩定，耐堿性融溶物的腐蝕圖3.1 煅燒原料3.2.2 煅燒的原理和目的在碳素廠中大量煅燒的就是石油焦。石油焦煅燒的目的主要有以下四點：（1）排除石油焦中的水分和揮發份生石油焦一般含有3%-5%的水分，一定數量（8%-15%）的揮發份，原料經過煅燒可排除其中的水分和揮發份，從而提高原料的固定含碳量，其理化性

15、能得到提高，煅后焦水分含量小于0.5%。（2）提高石油焦的密度和強度生石油焦經過煅燒，由于揮發份和水分的排出，體積收縮，分子結構重新排列，體積密度增大，強度提高，同時獲得較好的熱穩定性。隨著真密度的提高，電阻率大大降低，同時也提高了石油焦的化學穩定性和抗氧化性。（3）提高石油焦的導電性能石油焦經過煅燒排出了揮發份，同時分子結構也發生了變化，電阻率降低從而提高了導電性能。一般來說，煅燒溫度越高，導電性能越好，對碳素產品的質量就越有利。（4）提高石油焦的抗氧化性能石油焦經過煅燒，可使其物理化學性能穩定。隨著煅燒溫度的升高，石油焦在高溫條件下發生熱解和聚合反應，此過程氫、氧、硫等雜質相繼排出，化學活

16、性下降，物理化學性質趨于穩定，從而提高了原料的抗氧化性能。原料在煅燒過程中的變化是復雜的，既有物理變化又有化學變化原料在低溫烘干階段所發生的變化（主要是排除水分），基本上是屬于物理變化；而在揮發份的排出階段，主要是化學變化，既完成原料中的芳香族化合物的分解，又完成某些化合物的縮聚。表3.2 各種原料煅燒前后理化指標比較指標灰分/%真密度/C體積密度/g/cm3體積收縮率/%粉末電阻率µ/m煅前煅后煅前煅后煅前煅后13.04800.110.351.612.090.90.970.150.411.462.090.820.9914.64830.20.351.422.080.931.1121.

17、54670.170.5413.72.050.991.1328.54500.140.2113.62.080.941.1525.5443表3.3 我國碳素用石油焦煅燒前后理化指標比較理化指標生石油焦煅后焦灰分/%0.110.20<0.55真密度/ g/cm31.31.612.052.10體積密度/ g/cm30.80.990.91.15硫分/ %<2.5<1.8揮發份/%815<0.5水分/%315<0.3粉末電阻率/µ/m<5003.2.3 煅燒工藝流程簡介煅燒工藝視所用煅燒設備不同而異，煅燒設備的不同也影響到煅后焦的質量，煅燒設備的選擇要看工廠的產

18、品品種、年產量、能源供應等情況綜合決定。目前，國內外通用的煅燒爐有以下幾種：（1）回轉窯；（2）罐式煅燒爐；（3）電熱煅燒爐；國內，多數碳素廠采用罐式煅燒爐和回轉窯，電碳廠則采用電熱煅燒爐，而H碳素廠為24罐式煅燒爐。煅燒一般可分為以下四個階段：（1）煅燒溫度升高到400500的溫度范圍時，由于碳素原料中的大分子及大分子中的原子或原子團的平均能量不斷增加，增加到大于其鍵能時，一方面可能逐步發生大分子裂解成小分子；而另一方面會使部分側鏈基團發生斷裂，并以揮發份的形態排出。在500的煅燒溫度范圍內，各種碳素原料中的揮發份是呈油霧黃煙的形態逸出的。（2）在500800范圍內，各種碳素原料的揮發份的排

19、出量最大。因為石油焦在焦化前已經過370390的蒸餾，500左右才進入焦化塔焦化，所以輕分子已經被蒸餾出去，留下的都是分子量較高的物質。（3）當煅燒溫度約為700時，碳素原料揮發份的主要成分是碳氫化合物及由碳氫化合物熱解所分解的氫。當溫度繼續升高，將會引起碳氫化合物的強烈分解生成熱解炭。這種熱解炭不斷沉積在焦炭氣孔壁及其表面，形成一種堅實有光澤的炭膜，使焦炭的抗氧化能力和機械強度大為提高。（4）隨著溫度的繼續升高，氣體的逸出量減少，熱解的溫度增加，進一步促進結構的緊密化，從而使焦炭的電阻率降低。煅燒溫度在1100以上時原料的排氣基本上停止，收縮相對穩定，因此石油焦的煅燒溫度一般不低于12501

20、300。 圖 1排出量；2電阻率；3相對收縮；4真密度3.3 煅燒產生的廢物及其對環境的影響我國炭素生產的裝備相對來說還比較落后，雖然近年引進了不少先進設備，但是引進.單機多，整套系統少。其次是操作、維修和管理水平達不到要求，以及員工素質不高。因此，設備剛引進時效果好，隨后就下降。特別是生產設備和設備間的連接及生產系統的密閉性較差，因而在生產過程中必然造成粉塵和煙氣的外泄，彌漫在車間與廠區。煙氣沒得到有效的處理，以及除塵器效果不佳，因而使煙氣中有害氣體和粉塵排向大氣，對環境造成危害，故應加以治理。在炭素生產中，粉塵和煙氣的來源如卜所述，炭素生產中產生的粉塵主要是炭粉，各種機械工作時，使部分焦粉

21、飛濺和揚起;焙燒和石墨化裝出爐時揚起的粉塵中還含硅砂粉。煙氣主要是生石油焦、煤焦油和煤瀝青中的揮發分和煙氣(SO2、CO2、CO、N2等氣休);還有燃燒不完全的炭黑和焦粉。若生產高純石墨，采用通氣純化，則將產生Cl2和F2氣，甚至在高溫下通氮氣時可能生成劇毒的氰酸(HCN)或氰化物。 在碳素生產中，使用天然氣、煤氣，重油等燃料，如天然氣主要組成是甲烷，它一般無害，但空氣中天燃氣含量大10%時，可使人窒息。各種煤氣中含有一氧化碳，一氧化碳有強烈毒性反應，空氣巾CO允許含量應不超過20mg/m3。SO2是造成酸雨的根源。 碳素廠是工業中對環境污染比較嚴重的廠礦之一。它在生產過程中產生大量的粉塵、廢

22、氣和廢水。其中許多物質對環境、人體和生物有害，如硫、粉塵、氮氧化物等。除此，熱輻射和噪音等也對人體造成一定的傷害。因此碳素廠周圍的環境保護問題非常重要。碳素廠在整個生產過程中，如原料準備、配料、混料、破碎等過程會產生大量的粉塵。因此工人在含塵濃度過高的環境下長期工作，可能會產生矽肺病，從而喪失勞動能力，產生不良的社會影響；其次是大量含塵氣體的排出，不僅使許多有用原料被浪費，而且使大氣受到污染，影響人們健康；此外工業性噪聲也直接對從事生產的工人帶來危害。H碳素廠所在省的區域性排放大氣污染物綜合標準（DB37-2367-2013）規定SO2、NOX(以NO2計)及顆粒物標準分別是300mg/m3、

23、300 mg/m3和30 mg/m3。由此可見如果處理不好碳素廠的污染等問題會對環境造成很大的危害，不僅影響人們的正常生活，而且會直接影響我國經濟和社會的發展。因此，在搞好碳素生產的同時，搞好環境保護是一項十分重要和有意義的工作。3.4 H碳素廠目前余熱利用現狀和除塵處理H碳素廠自2011年成立以來一直注重對環境的保護和資源的重復利用，但是其煅燒余熱利用和國內先進水平相比還有差距，還需要學習和引進國內外的先進技術。企業原料煅燒吸熱只占罐式爐熱支出的30%左右，被高溫煙氣、高溫爐渣等帶走的熱量達40%60%。一般來說，余熱熱源往往有以下特點：（1）熱負荷不穩定，不穩定是由工藝生產過程決定的。例如

24、：企業生產是周期性的，而高溫產品和爐渣的排放是間斷性的，有的工藝生產雖然穩定，但熱源提供的熱量會隨著生產的波動而波動。（2）受安裝場所固有條件的限制，如有的對前后工藝設備的聯接有一定的要求，有的對排煙溫度要求保持在一定的范圍內等。這些要求與余熱回收設備常發生一定的矛盾，必須具體問題具體分析。粉塵與煙氣等的治理措施包括：（1）原則是何處產生粉塵和煙氣，就在該處進行處理，·級除塵不夠，就應采用二級除塵，排放應符合國家標準。（2）對于粉粒原料的輸送、提升、破碎、篩分、磨粉、配料、機械加工及輔助材料的加工與輸送等設備與設備間的連接盡量采用封閉式生產操作，并分別配備除塵裝置。（3）焙燒和石墨化

25、裝出爐應采用封閉系統，如采用多功能天車。（4）瀝青的熔化池應加蓋，瀝青輸送管道化，對瀝青煙氣應采用電除塵或水除塵。（5）瀝青揮發分與煙氣處理措施，叮采用靜電除塵、化學處理、水除塵、煙囪出口處高空燃燒。（6）車間高窗強制排風。（7）盡量采用自動化程度高、密封性好與低噪聲的機器或自動生產線。（8）改進窯爐結構與操作，防止熱輻射。（9）廠區綠化。H碳素廠目前除塵靠的是布袋除塵器，大體上滿足了環保要求，效果大體令人滿意。4 浸漬生產概述浸漬即碳素材料的密實化。隨著碳素材料應用領域的不斷擴大，對它提出了更多更高的要求。碳素材料是一種多孔性材料，密實化工藝，是以不同形式的炭物質，或金屬與合金或其他非金屬物

26、質，填滿碳素材料的氣孔或涂層表面。密實化工藝的目的，主要為了提高制品的密度、強度、電導率、耐腐蝕性和耐磨性等，本文涉及的浸漬一般指用瀝青浸漬碳素材料。4.1 浸漬的定義由于煤瀝青在焙燒過程中一部分（約占黏結劑的30%40%）分解成氣體逸出，另一部分焦化為瀝青焦。從而使生成的瀝青焦的體積遠遠小于原來占有的體積。從而導致產品在焙燒中有所收縮，并在產品內部形成了許多不規則的、孔徑大小不等的微小氣孔。如石墨制品的真氣孔率一般達25%32%，碳素制品的真氣孔率也還有16%25%.由于大量氣孔的存在，必然對產品的物理化學性能產生一定的影響，如產品的真氣孔率增高、其體積密度下降、電阻率上升、機械強度減小、在

27、一定溫度下的氧化速度加快、耐腐蝕性也變壞、對于氣體或液體更容易滲透。4.1.1 浸漬劑所謂浸漬劑就是用于填充氣孔的物質。浸漬劑的選擇是很重要的，浸漬劑影響成品的化學穩定性、熱穩定性和機械強度等相關性能。對浸漬劑應該有下面的基本要求：（1）具有較高的化學穩定性；（2）具有良好的吸附性及浸后的良好不透氣性；（3）具有易于浸入碳石墨材料微孔的流動性；（4）能最大限度地提高材料的機械強度。浸漬處理后將使密度增加，在第一次浸漬經重新焙燒后密度增大為0.1g/cm3，相當于減少約5%的氣孔率。浸漬還可以提高不透氣性以及耐磨性、耐腐蝕性、抗氧化性和滑動性能等。浸漬可通過減壓-加壓進行，加壓的壓力通常為0.7

28、1.5MPa，使用金屬等特殊浸漬劑時，需要采用更高的壓力值。目前廣泛的工業生產中所使用的浸漬劑一般包括這五種：（1）瀝青浸漬碳素材料一般都需要瀝青，但是為了控制制品的氣孔率，往往將焦油或瀝青與焦油、雜酚油或苊等低炭化率和低黏度的碳素質材料混合使用。它們在浸漬后都是通過熱處理(二次焙燒)進行炭化的，所以進人氣孔中的殘留物質只是炭。因此，即使存在上述的結晶度等差異，也全是由炭構成的材料，這同下述的其他浸漬劑的情況不相同。如上所述，浸漬工序是目前標準炭素工藝流程中的一道工序，它以提高密度、強度、電導率和熱導率以及耐腐蝕(耐氧化)性和耐磨性等性能為日的，成為一般炭素材料最常見的處理方法，尤其在細結構石

29、墨、電爐煉鋼用UHP電極的制造過程中，是一道不可缺少的工序。為了達到同樣的目的，也有浸漬合成樹脂，.再進行焙燒炭化的情況。合成樹脂的炭化物一般生成硬炭，它的特征是能大大增加硬度，進而人人提高耐磨性。另外，同瀝青類浸漬劑相比，它的通氣率的減小效果更明顯。（2）合成樹脂通常把初期縮合物或單體浸漬到制品基體中，浸漬后通過熱處理或固化劑作用，浸漬劑在氣孔中完成聚縮作用。浸漬的目的除不透氣化外，主要是提高耐腐蝕性、耐磨性和強度。（3）油脂油脂大多數可采用亞麻仁油和桐油等干性油。過去在隔膜法電解氯化鉀用陽極中，一直使用浸油脂，它在防止電解中陽極氣孔內的SO42-離子放電引起的氧化消耗方面有明顯的效果。油脂

30、類物質一般具有疏水性，為了防止溶液的滲透，它被經常采用(電解板的導電棒、集電用滑塊等)。有時石蠟等非油脂物也被用上同樣的目的。（4）金屬主要采用巴氏合金等熔點較低的合金以及銅和鋁等金屬，浸漬的目的主要為了不透氣化、提高強度和硬度、增大導電容量和提高耐磨性等。大多用于無軌電車滑塊、電觸頭和電刷等電氣零件。根據石墨材料的使用條件的不同，浸漬用金屬與合金有鉛、銅、鋅、銀及錫、銻、鋁等為主的合金。（5）無機化合物及其他浸漬劑無機化合物主要以水溶液的形式使用，有時也以懸浮液的形式使用，主要應用有：以提高耐氧化性為目的的磷酸鹽或氧化鋁的浸漬，以增強水銀法電解氯化鉀的解汞能力為目的的鐵鹽或鉬鹽的浸漬，以防止

31、航空電刷異常磨損為目的的金屬鹵化物的浸漬，等等。 還有用各種潤滑劑浸漬，其主要目的是為減少電刷摩擦，以達到減振和降低電耗與磨損的目的。此種浸漬法，可在極大程度上提高電刷在真空的使用效果。 另外，為了賦予不透氣性和耐腐蝕性，有時也進行水玻璃的浸漬。浸漬無機鹽類時，浸漬后大多進行熱處理，不過，處理溫度及其熱處理條件由浸漬的種類和材料的使用目的來決定。 4.2 浸漬的原理4.2.1 毛細管原理浸漬工藝的本質是，將液態物質在一定的溫度和壓力下浸滲到制品的微孔中去，其基本原理就是毛細管原理。主要影響因素有毛細管的孔徑、氣孔率、液體豁度、基體材料的平衡接觸角(或稱潤濕角)、液體壓力以及制品的大小等。 一般

32、討論液體向具有毛細管結構的固體浸漬時，都是假定在恒溫恒壓下的自發過程，而月，液休是牛頓流體。但是，炭素制品的浸漬則是在較高壓力下(0.72MPa)進行的，而且，浸漬劑(瀝青、人造樹脂等)為非牛頓流體，故其與浸入量有關的各因素間的關系式就要稍加改變。液體的浸滲量與外加壓強和受浸物體的表面積成比例，同時與該物體的開口氣孔率大小有關，故在單位時間內浸人液體的體積可以下式表示:V=S.2r2.lgcos'/t （41） 式中 V浸入液體的體積，cm3； r氣孔的平均直徑，cm； S與浸入方向垂直的物體表面積，cm2； lg浸漬劑的表面能，J； 開口氣孔率，%。式中122r. lgcos'

33、;/稱為浸漬系數，其中2r是氣孔因素，lgcos'/是浸漬劑因素。但這一公式中缺少壓力的因素。在浸漬之前，真空度越高，浸入量越多；浸入量也與所施加氣壓壓力成正比。4.2.2 浸漬劑對浸漬效果影響浸漬效果的好壞可以從測定浸漬后的增重大小來判斷，增重率的測定是根據稱量浸漬前后的產品重量再按下式計算出來的。 m=w2-w1w1×100% （42）式中 W1浸漬前產品質量，kg； W2浸漬后產品質量，kg。另一種判斷浸漬效果的方法，是測定浸漬的填孔率，即浸漬劑進入氣孔所占據的體積與開口氣孔之比。填孔率可按下式計算： 填孔率=浸漬增重率浸漬劑比重×開口孔率×100%

34、 （43） 影響浸漬效果有兩方面因素：一方面是浸漬工藝條件（如溫度、壓力），另一方面是浸漬劑的物理性質。如（1）密度；（2）黏度；（3）表面張力；（4）浸漬劑對產品表面的接觸角；（5）浸漬劑中懸浮物的形狀和大小；（6）熱處理后性質的變化；（7）結焦殘炭率。其中比較重要的是密度、赫度、結焦殘炭率三項。浸漬效果通常用增重來衡量。浸漬劑的密度對增重有直接的影響，為此，需要知道加熱溫度對一密度的影響，因為有些樹脂材料加熱時體積膨脹，密度就有變化。 黏度是影響浸漬效果的主要因素。浸漬劑在一定溫度下能夠進人炭和石墨制品的氣孔中主要靠黏滯流動，因此使用低黏度的浸漬劑則比較容易滲透到較小的氣孔中，所以達到同樣的增重所需浸漬的壓力及時間可適當減少。對于熱塑性材料(如煤瀝青)最普通的降低黏度的方法是提高加熱溫度。不同產地的煤瀝青在低溫加熱時的黏度差別較大，但加熱到較高溫度時黏度則接近一致。表瀝青種類不同溫度下的黏度瀝青溫度/100112133150170黏度/P1133.4207.448.74.81.6瀝青溫度/103.8112133150167黏度/P338.7250.766.73.91.5焦化后的結焦殘炭率(%)也是一個重要指標，對于以提高密度和強度為日的而進行浸漬的石墨化制品來講，浸漬劑的結焦殘炭率越高越好。軟化點65一75的煤