توصيفگر ها :
بلوك گرافيتي , كك , پرس ايزواستاتيك , مزوفاز , گرافيت , كينولين نامحلول
چكيده فارسي :
كك محصول حرارت دادن و¬ پيروليز قير ¬زغال¬سنگ و قير نفتي مي¬باشد. در بيشتر موارد پودرهاي كربني¬ قابليت تفجوشي بسيار ضعيفي داشته و براي ساخت مواد كربني و گرافيت نيازمند استفاده از ماده چسباننده (معمولا چسب قير) هستند. چگال ترين بلوك هاي كربني بسيار سبك تر از فلزات هستند و خواص مكانيكي، حرارتي و الكتريكي بسيار خوبي دارند. هدف از اين تحقيق بهينه سازي قيرهاي قطران زغال سنگ جهت توليد كك مزوفاز مناسب و بررسي كك هاي توليد شده در ايران از لحاظ مواد فرار، ذرات نامحلول كينولين، رزين بتا و اثر فشار قالب گيري بر كك مي¬باشد. لذا در اين پژوهش دو نمونه كك و دو نمونه قيرقطران زغال سنگ از¬ لحاظ كينولين نامحلول، تولوئن نامحلول، مواد فرار،درصد آروماتيسيته جهت ساخت قطعات كربني/گرافيتي مورد بررسي قرار گرفت. تجزيه حرارتي قير و سنتز مزوفاز توسط راكتور لوله اي از جنس فولاد زنگ نزن 304 با ظرفيت 100 ميلي ليتر انجام شد. به منظور بررسي محتواي كربن،گوگرد، هيدروژن و نيتروژن به دليل اهميت بالاي گوگرد و كربن با دستگاه لكو مورد بررسي قرارگرفت. جهت بررسي پيوندها و درصد آروماتيسيته كك مزوفاز از طيف سنجي مادون قرمز فوريه استفاده شد.تجزيه حرارتي در دماي 480درجه سانتيگراد و مدت 2 ساعت انجام گرفت. اثر خردايش آسياب گلوله اي با زمان هاي 10، 20 و 24 ساعت جهت كاهش سايز ذرات و اثر اكسيداسيون به منظور كاهش مواد فرار مورد بررسي قرار گرفت. خصوصيات شبكه كريستالي در اثر آسياب با الگوي پراش اشعه ايكس بدست آمد. ريز ساختار مزوفاز با ميكروسكوپ پلاريزه و محتواي مواد فرار با دستگاه آناليز حرارتي انجام گرفت. نتايج نشان داد هرچقدر درصد آروماتيسيته حلال جهت كاهش كينولين نامحلول بيشتر باشد ميزان كاهش ذرات كينولين نامحلول بيشتر است. با كاهش ميزان ذرات كينولين نامحلول باعث كاهش مواد فرار و رشد مزوفازها مي¬شود. با استفاده از روش استخراج حلال، مقدار كينولين نامحلول به 86/0 و 6/1كاهش يافت. با افزايش زمان آسياب پيك ها پهن¬تر شد و پارامتر آروماتيسيته و عرض كريستالي افزايش يافت. تعيين دماي اكسيداسيون كك مستلزم نقطه نرم شوندگي قير مي¬باشد كه بايد پايين تر از آن انتخاب شود. اثر فشار قالب گيري 80 مگاپاسكال نتايج مطلوب ارائه نداد و با افزايش فشار به 100 مگاپاسكال چسبندگي ذرات بهبود يافت. محدوده قابل قبول بتا رزين 5-20 درصد و محدوده مجاز مواد فرار جهت جلوگيري از تورم و انقباض 10-13 درصد توصيه مي¬شود.
چكيده انگليسي :
The coke is a product of heating and pyrolysis of coal tar and petroleum pitch. In most cases, carbon powders have a very weak sintering ability, and to make carbon and graphite materials, they need to use an adhesive, usually pitch binder. The densest carbon blocks are much lighter than metals and have excellent thermal and electrical mechanical properties. The purpose of this research is to optimize coal tar pitches for the production of suitable mesophase coke and to examine the coke produced in Iran in terms of insoluble quinoline resin particles and the effect of molding pressure on coke. Therefore, in this research, two samples of coke and two samples of coal tar were analyzed in terms of insoluble quinoline, insoluble toluene, volatile matter, percentage of aromaticity for making critical graphite parts. Bitumen thermal decomposition and mesophase synthesis were performed by a 304 stainless steel tubular reactor with a capacity of 100 ml. In order to check the content of carbon, sulfur, hydrogen and nitrogen, due to the high importance of sulfur and carbon, it was checked with a Leco device. Fourier infrared spectroscopy was used to check the bonds and aromaticity percentage of mesophase coke. Thermal decomposition was performed at a temperature of 480 degrees Celsius for 2 hours. The grinding effect of ball mill was investigated with 10, 20 and 24 hours to reduce the particle size and oxidation effect to reduce volatile matter. The microstructure of the mesophase was determined with a polarized microscope and the content of the material was determined with a thermal analysis device. The results showed that the higher the aromaticity percentage of the solvent to reduce insoluble quinoline, the greater the reduction of insoluble quinoline particles. By reducing the amount of insoluble quinoline particles, it causes the reduction of volatile matter and the growth of mesophases. By using the solvent extraction method, the amount of insoluble quinoline decreased to 0.86 and 1.60, as the grinding time increased, the peaks became wider and the aromaticity parameter and crystal width increased. Determining the coke oxidation temperature requires the softening point of coal pitch, which should be lower that. The effect of molding pressure of 80 MPa did not provide the desired results, and by increasing the pressure to 100 MPa, the adhesion of the particles improved. Acceptable range based on resin 5-20 percent and range.It is recommended to allow volatile matter to prevent swelling and shrinkage of 10-13%.
