Научное обоснование и разработка требований к качеству нефтяных связующих материалов для производства графитированных электродов

• Автор: Лысова, Галина Арленовна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 126 с. : ил

Содержание
Введение

1. Современные представления о связующих материалах

нефтяного происхождения

1.1 Химический состав и структура нефтяного пека.

1.2 Структура нефтяного пека.

1.3 Технологические свойства нефтяного пека

1.4. Канцерогенная активность пеков

1.5. Взаимосвязь свойств нефтяных пеков и углеродных изделий

на их основе.

Задачи исследований

2. Объекты и методы исследований.
2.1 Объекты исследований.
2.2. Методы исследований.
2.2.1. Методы исследования пеков.
2.2.2. Технологическое опробование пеков.
2.2.3. Методы исследования пекоуглеродных масс.
2.2.4. Методы исследования моделей пекоуглеродных заготовок
3. Особенности состава и свойств нефтяных пеков
3.1 Оценка нефтяных пеков по стандартным показателям.
3.2. Особенности химического состава.
3.3.Особенности технологических свойств нефтяных пеков.
3.3.1 Вязко пластичные свойства
3.3.2 Особенности коксообразующей способности нефтяных пеков.
3.3.3. Особенности спекающей способности нефтяных пеков
3.4 Взаимодействие нефтяных пеков с наполнителем.
4. Оценка пригодности нефтяных пеков, как связующих материалов
для изготовления графитированных электродов
4.1 Анализ качества графита на основе игольчатого кокса
4.2 Анализ качества графита на основе рядового кокса.
5. Технологическое опробование крекингового пека НУ НПЗ
5.1 Разработка технологии использования пека в производстве УГМ
5.2 Опытнопромышленные испытания нефтяного пека НУ НПЗ
5.2.1 Изготовление опытнопромышленных партий электродов
в условиях Новосибирского электродного завода
5.2.2 Опытнопромышленные испытания в условиях
Челябинского электрометаллургического комбината
5.3. Исследование канцерогенных свойств пеков и экологической оценки их использования при изготовлении электродной продукции
5.3.1 Оценка канцерогенной активности пиролизных пеков
5.3.2 Оценка канцерогенной активности нефтяного крекингового
пека НУ НПЗ
5.3.3 Оценка экологической обстановки в цехах электродного производства при изготовлении опытнопромышленных партий продукции с использованием нефтяного пека НУ НПЗ
5.3.4 Исследование выбросов смолистых веществ и БП при промышленном обжиге заготовок.
Заключение
Список использованных источников


Переработка каменноугольного пека в производстве продукции способствует загрязнению воздуха рабочей зоны пековой пылью, канцерогенными смолистыми продуктами термодеструкции (полициклическими ароматическими углеводородами) и формирует высокую бластомогенную опасность электродного производства и близлежащих территорий /1/. Развитие электродного производства не сопровождается одновременным решением вопросов улучшения условий труда и снижения выбросов канцерогенных веществ в атмосферу. Заменителем каменноугольного пека может быть пек нефтяного происхождения, характеризующийся значительно меньшей канцерогенной активностью /2/. Экспериментально доказана принципиальная возможность использования нефтяного пека при изготовлении графитированных электродов /3/, обожженных анодов /4/, графитированного электрощеточного /5/ и конструкционных материалов /6/ и т. Значительный вклад в развитие исследований этого направления внесли С. М. Чалик, Т. М. Белик, И. Э.М. Бабенко, М. Н. Карасева, Г. В. Плевин, А. Д. Соколов, H. A. Бейлина и др. В настоящее время отсутствует научное обоснование требований к качеству связующих материалов на основе продуктов нефтепереработки. Причина в том, что они в значительной степени могут отличаться по составу и свойствам, как от каменноугольного пека, так и между собой, в зависимости от сырья и технологии изготовления. Механизм взаимодействия нефтяного связующего с углеродистым наполнителем изучен недостаточно. Мнения исследователей о пригодности нефтяного пека, как связующего материала, неоднозначны и противоречивы. Отсутствует информация о технологических приемах переработки пеков - связующих нефтяного происхождения. Тразм. Личный вклад автора Осуществлена постановка задачи и разработан план экспериментальных научно-исследовательских работ. При непосредственном участии автора выполнены лабораторные и опытно - промышленные эксперименты и обработка экспериментальных данных. Настоящая работа выполнена в секторе связующих материалов Гос-НИИЭП. Изготовление опытно-промышленных партий графитированных электродов проводилось на Новосибирском электродном заводе и Челябинском электрометаллургическом комбинате, испытания - в условиях Челябинского и Кузнецкого металлургических комбинатов и Челябинского электрометаллургического комбината. Диссертационная работа состоит из введения,5 глав и 5приложений. Общий объём 6 страниц текста, рисунков, таблиц. Список использованных источников литературы содержит 4 наименования. Основные задачи, выполняемые связующим материалом при изготовлении УГМ - сообщение связности и пластичности формуемой массе, обеспечение плотности и прочности изделия при обжиге и графитации изделий. Большое значение имеют состав и структура пека, взаимодействие его с поверхностью наполнителя и способность к коксообразованию. Поэтому целесообразно рассмотреть имеющиеся представления о составе и структуре органического вещества нефтяных пеков, поведении их при термообработке и особенностях нефтяных пеков в сравнении с каменноугольным пеком - связующим. Основу любого пека составляют ароматические соединения, преимущественно конденсированной структуры, с различным числом бензольных или гетероциклических ядер, которые имеют алифатические, арильные или гете-роатомные заместители. Конденсированные ароматические молекулы соединены между собой мостиковыми связями III. По данным спектров ЯМР /8/ в асфальтенах, из остатков индийской нефти, на долю ароматических углеводородов приходится ,7 % от общего содержания углерода, из которых ,4% связано с атомами водорода, ,9 % - с алкильными группами, остальные ,7% ароматического углерода входят в состав конденсационных колец. Общее атомное отношение С/Н = 0, и Сар/Нар = 5,1 свидетельствуют о высокой степени конденсации ароматических циклов. Доля насыщенного углерода в нефтяном пеке составляет ,3 % всего углерода, максимальная длина алкильных цепей равна 6, а число разветвлений на алкильную цепь равно 2. По мнению авторов работы /9/ молекулярная структура каменноугольного и нефтяного пеков аналогичны, но существует различие в распределении числа углеродных атомов алифатического происхождения (Ся): процентов каменноугольного пека составляют компоненты с Ся = 0 или I, нефтяной пек имеет более широкое распределение Си (от 0 до 6).