Kad slāpekļa saturs mākslīgajā grafīta vai naftas koksā ir pārāk augsts, tas var būtiski ietekmēt materiālu īpašības, ražošanas procesus un pakārtotās lietojumprogrammas, kā sīki aprakstīts zemāk:
Ietekme uz materiāla īpašībām
Pirmkārt, tiek samazināta vadītspēja un termiskā stabilitāte. Slāpekļa dopings var izjaukt parasto grafīta režģa struktūru, palielinot pretestību. Ja mākslīgā grafīta pretestība palielinās par 10% līdz 30%, tas ietekmēs gan elektrisko, gan siltumvadītspēju. Augstas temperatūras metalurģijas laikā slāpekli saturoši savienojumi ir pakļauti oksidatīvai sadalīšanai, paātrinot materiāla zudumu.
Negatīva ietekme uz pakārtotajām lietojumiem
Lietojot kā karburizējošu līdzekli tērauda ražošanā, slāpeklis var izšķīdināt izkausētajā tēraudā, izraisot "slāpekļa ieskatu" tēraudā, kas samazina izturību un liek tendēt uz lūzumu zemā temperatūrā, īpaši ietekmējot augstvērtīgus tēraudus, piemēram, augstas stiprības tēraudu un automobotīvu lapu. Alumīnija elektrolīzē, ja grafīta anods satur pārāk daudz slāpekļa, tas atbrīvo slāpekli saturošas gāzes, piesārņojot alumīnija kausējumu un samazinot alumīnija tīrību. Slāpekļa saturs alumīnijā, kas pārsniedz 50 ppm, var izraisīt kvalitātes problēmas. Ķīmiskajās un ugunsizturīgajās nozarēs slāpeklis var reaģēt ar skābekli augstā temperatūrā, veidojot tādas kaitīgas gāzes kā NOX, palielinot vides ārstēšanas izmaksas. Lietojumos, piemēram, grafīta krustos un ugunsizturīgos ķieģeļos, slāpekļa piemaisījumi var samazināt materiāla izturību pret koroziju un augstas temperatūras izturību.
Problēmas ražošanas procesos
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%), ir vajadzīgas papildu denitrifikācijas procedūras, piemēram, augstas temperatūras kalcinēšana un skābes mazgāšana, palielinot ražošanas izmaksas. Ja slāpeklis tiek izmantots kā aizsargājoša atmosfēra, procesa parametri ir stingri jākontrolē, lai neļautu slāpeklim infiltrēt materiālu, tādējādi palielinot izejvielu un procesa kontroles grūtības.
Risinājumi un nozares standarti
Tāpēc izejvielu atlasē un pirmapstrādē jāizvēlas zema slāpekļa naftas kokss, un ar augstas kvalitātes naftas koksu ir slāpekļa saturs<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.
