炭質(zhì)原料和石墨電極的物理化學(xué)性質(zhì)

炭質(zhì)原料和石墨電極的物理化學(xué)性質(zhì)

炭質(zhì)原料和炭制品的物理化學(xué)性質(zhì)不同于碳元素，各類炭質(zhì)原料或炭制品的宏觀組織結(jié)構(gòu)、微觀組織結(jié)構(gòu)差別較大，而炭質(zhì)原料或炭制品的物理化學(xué)性質(zhì)與其宏觀組織結(jié)構(gòu)、微觀組織結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。各類炭制品的物理化學(xué)性質(zhì)不僅受原料性質(zhì)的影響，也與生產(chǎn)工藝條件有關(guān)。為了制定生產(chǎn)工序的工藝控制參數(shù)和產(chǎn)品物理化學(xué)質(zhì)量指標(biāo)，需要經(jīng)常測(cè)定的物理性質(zhì)有真密度、密度（體積密度）孔隙率、機(jī)械強(qiáng)度、彈性模量、電阻率、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)、抗熱震性和石墨化程度等。經(jīng)常測(cè)定的化學(xué)性質(zhì)有原料的工業(yè)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、抗氧化性等本章將對(duì)上述內(nèi)容逐項(xiàng)敘述，但有關(guān)粘結(jié)劑和浸漬劑的物理化學(xué)性質(zhì)。

真密度是指不包括孔隙在內(nèi)材料單位體積的物質(zhì)質(zhì)量，常用的測(cè)定方法是溶劑置換法，其他方法有氣體置換法、X射線衍射儀測(cè)定法（測(cè)定晶格參數(shù)后再據(jù)此計(jì)算真密度）。溶劑置換法測(cè)定比較簡(jiǎn)單，先將試料破碎，篩分后選取一定顆粒度的試樣，用二甲苯（或甲苯、酒精）在一定溫度下浸潤(rùn)試樣，即用這些液體材料去充填試樣顆粒上的孔隙，然后用比較稱量法求得真密度的大小。中國(guó)測(cè)定真密度的標(biāo)準(zhǔn)方法（GB615585）為用二甲苯浸潤(rùn)試樣，用比重瓶法測(cè)定其25℃時(shí)的密度。使用溶劑置換法測(cè)得的真密度只是一個(gè)近似數(shù)，因?yàn)槿軇┓肿右膊荒苓M(jìn)入所有空隙，使用不同的溶劑，不同的浸潤(rùn)條件，不同顆粒度的試樣測(cè)定的結(jié)果也有區(qū)別。在科學(xué)研究中，有時(shí)用氣體置換法測(cè)定炭材料的真密度，如用氦氣去充填炭材料骨料顆粒上的空隙，氦氣可以進(jìn)入除封閉氣孔外的全部空隙，因而用氦氣置換法求得的試樣骨料體積更接近于真實(shí)體積，這樣測(cè)定的真密度也就更加精確。

材料真密度的大小說(shuō)明材料基本質(zhì)點(diǎn)的致密程度及排列規(guī)整化程度，對(duì)天然石墨或石墨化制品（人造石墨）來(lái)說(shuō)，可以表征石墨結(jié)晶完善的程度。測(cè)定不同品種炭質(zhì)原料、焙燒半成品或石墨電極的真密度，可以了解原料的炭化程度及在不同條件下的熱處理程度，如煅燒程度、焙燒程度、石墨化程度。因此測(cè)定原料、半成品和成品的真密度對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)有重要意義，從真密度的大小還能推測(cè)其他一些物理化學(xué)性能，如真密度與原料或成品的電阻率成反比，真密度與材料的抗氧化能力成正比。表3-1為石油焦和瀝青焦（焦?fàn)t生產(chǎn)）在不同溫度處理后測(cè)定的真密度舉例。

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