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高铝矾土感应炉衬的研究与应用 (XXXXXXX 材料工程系 内蒙古 包头 014030) XX XXX XXX[提要] 阐述了高铝矾土炉衬较高的耐火度、优良的热稳定性、较好的抗渣性、良好的抗蚀性、炉衬的致密化烧结。适用于多种有色金属，普通铸铁、球墨铸铁、及多种合金铸铁，碳钢、合金钢、不锈钢和耐热钢的熔炼。熔炼中金属合金元素烧损低，可超装一倍的金属炉料。炉衬采用低温烘烤、快速升温、高温短时间致密烧结的工艺措施。炉衬的使用寿命多在150炉次左右，最高可达200炉次。关键词：高铝矾土 炉衬 感应炉 致密烧结一、前言本文研究的高铝矾土炉衬从冶金反应上，不仅适用于各种有色金属、普通铸铁、球墨铸铁，及各种合金铸铁，而且还适用于各种碳钢、合金钢、不锈钢和耐热钢的熔炼。用高铝矾土炉衬熔炼金属合金其元素烧损要比石英砂、镁砂炉衬低，不仅提高了合金的利用率，而且大大增强了抵抗合金、溶渣对炉衬的侵蚀能力。高铝矾土炉衬的另一大优点是耐热度高、寿命长、线膨胀系数小、仅是酸性、碱性炉衬的 1/2～1/3, 大大提高了炉衬在间歇生产生条件下的使用寿命。炉衬的热稳定性好，耐急冷急热性强，高温荷重大，抵抗金属冲蚀作用强及合金元素烧损少，是石英砂、镁砂炉衬所不及的。高铝矾土炉衬的壁厚可做得较薄 , 在生产中几乎能超装一倍的金属炉料。此外，炉衬的结烧工艺采用低温烘烤、快速升温、高温短时间烧结的工艺措施。采用这一新工艺所用的时间仅为旧工艺的 2/3～1/2。省时省电炉衬烧结良好。高铝矾土炉衬的使用寿命多在150炉次左右，最高可达200炉次。二、高铝矾土炉衬的性能1、物理性能（1） 较高的耐火度高铝矾土化学成份AL2O3 80～90% ；Si02 7～15% ；Fe203 ～ ；Ca0 ～ ；MgO ～； K20 ～.5%；Na20 ～ ；Ti02 ～ 。耐火度 1750℃～1800 ℃，可在 1650 ℃1～750 ℃下稳定工作。能减轻钢水对炉衬的冲涮损耗，延长炉衬寿命。而较纯的石英砂耐火度为 1710 ℃。（2）优良的热稳定性高铝矾土用作炉衬,烧结后的矿物组成相中多为莫来石,其次为刚玉及少量方石英和玻璃相。莫来石的线胀系数 ( × 10-6mm/mm•℃ ) 大约只有镁砂和石英砂的 1/3，刚玉的线胀系数 (× 10-6mm/mm •℃ ) 也比镁砂和石英砂低。当 属于硅线石组成时 (含AL2O3 ), 其线胀系数可低为 × 10-6mm/mm•℃。因 此，高铝矾土炉衬较镁砂和石英砂炉衬的抗热冲击性能优良得多，有助于减轻热应力，使它的耐急冷急热性较好。在使用中即使产生裂纹也极小，若配料、打结得当，就是采用问歇式熔炼，也不会产生裂纹。石英砂、镁砂炉衬线膨胀系数大，工作时内外温差大，炉衬易产生裂纹和开裂。石英砂炉衬其寿命一般只有几十次 , 而镁砂炉衬的寿命则更低。镁砂、石英砂炉衬在烘炉升温时，体积发生较大膨胀，不得不采取缓慢升温延长烘炉时间的操作，以尽量减少裂纹和防止塌炉。而高铝矾土炉衬就无上述问题，可大大缩短烘炉时间，又不会产生裂纹，从而既保证了炉衬质量又降低了能耗。（3）耐压强度 30-40N/mm2( 经5小时1000℃煅烧 )是普通粘土砖的3-4倍。炉衬的机械强度好、壁厚可以减薄，可超装一倍的金属炉料。在固定的感应器条件下，壁厚薄则增揭容量就相对大些；同时减少了感应器内部不导磁的空间，漏磁减少，能得到较高的电效率。这样，生产率较高且耗电量又低。（4）导热系数 。（5） 松容重 1600kg/m3。（6）显微孔隙率 18-22%。（7）烧结后的容重 1750-1770kg/m3。2．较好的抗渣性能高铝矾土炉衬抗碱性渣的能力优于石英砂炉衬, 高铝矾土炉衬中 AL203比 MgO更稳定,两者反应较弱可生成铝镁尖晶石，其熔点 2135 ℃ ,AL203 与MnO 作用生成锰尖晶石，其熔点1560℃, AL2O3与 FeO 作用生成铁尖晶石，其熔点 1780 ℃ 。AL203与MnO、Fe2O3复合作用生成熔点为 1520 ℃的共晶体，与 Cr203 形成固溶体 , 此固溶体对炉衬有增强作用。直得注意的是若熔炼完高铬合金后最好不要熔炼无铬或低铬合金，否则会造成 Cr203 脱溶使炉衬表面疏松、强度下降。高铝矾土炉衬与 C、Fe203、SiO2基本不反应,而与 ZnO 生成尖晶石与B203、P205、CaO生成难溶的铝酸盐。CaO、AL203、Fe203 复合作用对炉衬的侵蚀作用要比单独作用强一些。与 Na20、K20 作用生成易溶化的共晶体及化合物。故溶渣中 Na20、K20、CaO 对高铝矾土炉衬侵蚀较大，而石英砂炉衬对溶渣中的 MgO、Zn0、PbO、CaO、Na20、K20反应激烈更易造成炉衬的侵蚀，CaO、Si02、FeO复合作用形成易溶化合物，特别是ZnO、PbO对炉衬侵蚀极大。石英砂炉衬中 Fe203 含量要求严格控制、由机械破碎，研磨的石英砂( 碱性炉衬中的镁砂 )应严格磁选 , 否则会造成炉衬漏电，产生炉衬的烧穿事故。3、良好的抗蚀性能高铝矾土炉衬因其矿物组成主要是莫来石其次是刚玉及少量方石英和玻璃相，其化学稳定性高，在高温下呈弱碱性与AL、Mn、Fe、Si、Sn、Go、Cr、Ni基本不发生化学反应。与Zn、Pb、Mg、Ti等反应微弱与Cu反应较明显( 熔炼铜合金时 )。而石英砂炉衬与Al、Mg、Pb、Zn、Mn等均有明显反应。Zn、Pb ( 黄铜 ) 会使炉衬严重侵蚀，甚至常常在短时间内将炉衬烧穿，Al、Mg、Ca等均会使炉衬严重侵蚀。在熔炼低硅铸铁时，碳对炉衬的侵蚀，炉衬裂纹的扩展影响也较大。一般来讲高铝矾土炉衬比石英砂炉衬对合金的收得率高 , 而总烧损不可回收损失低 1. 4%。其原因是高铝矾土炉衬造渣作用小，液体不易氧化而且从渣中还原金属的反应较强。高铝矾土炉衬在 1500 ℃以上长时间保温对Cr、Ni、Al、Cu几乎没有烧损 ,1350 ℃以下C、Si无变化，1400 ℃-1500 ℃C、Si每小时烧损 ；Si每小时烧损 ；1500 ℃保温 3 小时Mn的相对烧损仅为 。石英砂炉衬熔炼耐蚀铸铁时其元素烧损为：C 、Si 、、Cr 、、 、S 。对可锻铸铁其元素平均烧损为：C 、Si 8%、Mn 7%。对高强度铸铁元素烧损为：C 2%、Si 、Mn 、P 、 、 。由于高温下高铝矾土比镁砂更稳定，在一般条件下与Cr、C、Mn元素的作用较弱，故炉衬浸蚀轻微。由此可知，高铝矾土炉衬不仅适用于多种有色金属、普通铸铁、球墨铸铁，及各种合金铸铁，而且还适用于各种碳钢、合金钢、不锈钢和耐热钢的熔炼。 三、高铝矾土炉衬的致密化烧结感应炉炉衬烧结的目的是把打结好的靠近 融熔金属一面一定厚度的耐火材料转变为致密体。只有致密化烧结的坩埚才能承受高温钢(铁)水的冲刷和熔渣的侵蚀。坩埚烧结的致密化程度与耐火材料的化学组成、粒度配比、烧结工艺和烧结温度等因素有关。1、粒度配比合理的粒度配比可获得烧结前的最小气孔率。如果粒度配比不合理，打结后炉衬内的气孔率较高。烧结过程是由颗粒重排、气孔充填和晶粒长大等阶段组成。如果气孔率较高，在烧结过程中难以使绝大部分气孔被充填而影响其致密化。另外，合理的粒度配比还可获得最大抗热冲击性。为兼顾低的气孔率和高的抗热冲击性，粒度的配比是：粗（3～5mm）：中（～1mm）: 细（﹤）＝60:10:30。2、粘结剂在高温下,少量的添加剂,与主晶相生成少量液相，可加速烧结过程的进行, 并能起到 -定的粘结作用。高铝矾土熟料中含有均匀分布的 Fe203、CaO、MgO、TiO2等微量杂质，在高温下它们与主晶相生成少量液相, 能够满足烧结过程中扩散传质的需要Fe203、CaO 和MgO在烧结过程中还是莫来石化的促进剂。故 -般情况下不需加入任何粘结剂。但对小容量感应炉,因打结完毕后胎具要取出,为防止烘烤过程骨料颗粒散落,故要加入1～工业硼酸 (H3B03 )。3、烧结温度由烧结机理可知，只有体积扩散才能导致坯体致密化。表面扩散只能改变气孔形状而不 能引起颗粒中心距逼近，因而不发生致密化过程。在高温烧结阶段主要以体积扩散为主，而在低温阶段以表面扩散为主。在坩埚的烧结过程中，如果在低温停留时间较长则不仅不发生致密化反而因表面扩散使气孔封闭，内部气体难以排出遗留在烧结层中。这样将会使坩埚的使用性能降低。通常取 Ts=～ (Ts为烧结温度 ,Tm 为熔融温度 )。从烧结理论上讲，在烧结过程中应尽快地从低温升到高温，以便为体积扩散创造条件。因此，采用高温短时间烧结是获得致密坩埚的有效手段。烧结温度一般控制在1450℃～1500℃较为合理，过高的烧结温度将导致晶界迅速移动而使处于晶界上的气孔来不及向外扩散就被包入大 晶粒内，其结果必然产生晶体缺陷。因此，必须控制烧结温度，使晶界缓慢移动，最大限度地消除气孔，从而获得较致密的坩埚烧结体。4、烧结工艺在烧结坩埚过程中的具体做法是：炉衬打结完毕后，自然风干24小时，以5～30% 的功率烘烤。间断送电让炉衬保持初期红色（≤500 ℃）, 直至烘干（4～5小时即可）。随之加入 1/3 的炉料并以大功率全负荷运行使炉料快速熔清，在熔化温度保温一小时。接着进入后期的熔炼工序。这就是所谓的低温烘烤、快速升温、高温短时间烧结的工艺措施。采用这一新工艺所用的时间仅为旧工艺的 2/3～1/2。省时省电操作方便且烧结良好。使用中未发现裂纹和其他不良现象。炉衬使用寿命可超过150炉次。最高可达 200 炉次。四、结论1、 适用于多种有色金属 , 普通铸铁、球墨铸铁，及各种合金铸铁，而且还适用于各种碳钢、合金钢、不锈钢和耐热钢的熔炼。2、 用高铝矾土炉衬熔炼金属合金其元素烧损要比酸性、碱性炉衬低，不仅提高了合金的利用率，而且大大增强了抵抗合金、溶渣对炉衬的侵蚀能力。3、 耐热度高 , 寿命长，线膨胀系数小，仅是酸性、碱性炉衬的 1/2-1/3, 大大提高了炉衬在间歇生产生条件下的使用寿命。4、 高铝矾土炉衬的壁厚可做得较薄 , 在生产中几乎能超装一倍的金属炉料。5、炉衬采用低温烘烤、高温短时间快速烧结工艺，时间仅为原工艺的 2/3~I/2, 致密化速率为原工艺 的 2 倍以上。不仅节省了烘干烧结的时间， 而且也节省了电力。6、炉衬烧结良好、致密，使用中未发现裂纹和其他不良现象，高铝矾土炉衬的使用寿命多在150炉次左右，最高可达 200 炉次。参考文献1 李景仁。高铝矾土感应炉坩埚的致密化烧结。铸造 1991。32 詹国祥。熔炼络系铸铁的感应炉炉衬。铸造 1995。53 《熔模精密铸造》编写组。熔模精密铸造 国防工业出版社 19844Research and application of induction furnace lining of high bauxite(Baotou vocation technology college, Department of material engineering, Inner Mongolia Baotou 014030)SunMin WangShuTian ShiJiDongAbstract：Furnace lining of high bauxite have get high refractoriness, fine heat resistance, better resist press residues, and well resist corrosion .By means of Tight agglutination used for smelting of many kinds of non-ferrous metals, ordinary cast iron, cast iron with graphite, cast alloy iron, carbon and alloy steel, stainless steel and heat resisting steel. Alloy element loss by burning is lower in smelting; Furnace material can be loading one multiple. Techniques measures of hypothermia bake, quick lift temperature and short time high temperature tight agglutination are applied in Furnace lining. The life period of furnace lining usually are 150 times and200 times in words ：High bauxite; Furnace lining; Induction furnace; Tight agglutination
我有啊~~~你们班上学期没写过？？？你不会是要写社会实践吧？？？
出版社: 化学工业出版社作者：谢峻林, 何峰, 顾少轩, 王琦编著版次：第1版出版日期：2011年6月1日装帧：平装页数：368页正文语种: 简体中文开本: 16ISBN: 9787122112606条形码: 9787122112606 《无机非金属材料工学》是高等学校无机非金属材料专业课程体系中的专业必修课程，是材料科学与工程专业的选修课程。本教材是高等教育“十一五”国家级规划教材，是为了适应高等学校材料学科专业发展需要和材料类专业创新工程人才培养需要而编写的。本教材以无机非金属材料工程专业专业规范中材料制备知识领域核心知识单元及知识点为教学依据，整合无机非金属材料共性基础理论知识，提炼材料制备方法与原理；除介绍玻璃、陶瓷、水泥、混凝土等传统材料制备工艺外，还试图结合最新科技成果，将粉末、薄膜等低维材料的制备知识等新材料、新理论、新工艺充实到教材内容中。本教材可作为高等学校材料科学与工程专业、无机非金属材料工程专业本科生教学用书，也可供在材料工程领域从事科研、设计、生产的工程技术人员阅读参考。 绪论10?1无机非金属材料的定义10?2无机非金属材料在国民经济建设中的作用和地位10?3无机非金属材料工业的进展30?4无机非金属材料国际发展趋势 40?5无机非金属材料工学的任务4第1篇无机非金属材料基础理论第1章无机非金属材料概述61?1无机非金属材料的结构特征61?1?1无机非金属材料的结构61?1?2无机非金属材料的结构特征71?2水泥91?2?1硅酸盐水泥91?2?2快硬和特快硬水泥101?2?3抗硫酸盐、中低热及道路水泥121?2?4膨胀和自应力水泥141?2?5油井水泥161?2?6装饰水泥161?3玻璃171?3?1硅酸盐玻璃171?3?2硼酸盐玻璃181?3?3硼硅酸盐玻璃191?3?4铝酸盐玻璃191?3?5铝硅酸盐玻璃191?3?6磷酸盐玻璃191?3?7铝磷酸盐玻璃201?3?8其他氧化物玻璃201?3?9非氧化物玻璃211?4陶瓷231?4?1陶瓷的定义与分类231?4?2陶瓷的组成、结构与性能241?4?3日用陶瓷261?4?4建筑卫生陶瓷271?5混凝土281?5?1混凝土的定义281?5?2混凝土的分类291?6耐火材料291?6?1耐火材料的定义及分类291?6?2硅质耐火材料301?6?3镁质耐火材料311?6?4熔铸耐火材料311?6?5含碳耐火材料311?6?6轻质耐火材料311?6?7不定形耐火材料32[思考题]32[参考文献]32第2章无机非金属材料晶体结构332?1晶体学基础332?1?1晶体的基本性质332?1?2晶体结构与空间点阵342?1?3 晶胞352?1?4晶系和布拉菲格子352?1?5晶面指数和晶向指数362?1?6晶面间距及晶带392?2无机化合物晶体结构392?2?1离子晶体中质点的堆积方式392?2?2典型离子晶体的结构412?2?3共价晶体中原子的堆积与典型共价晶体的结构452?3固溶体462?3?1置换固溶体462?3?2影响形成置换固溶体的因素472?3?3间隙固溶体482?3?4影响形成间隙固溶体的因素482?3?5形成固溶体后对晶体性质的影响492?4硅酸盐晶体结构492?4?1硅酸盐晶体结构类型及其特点492?4?2常见硅酸盐材料中的晶体52[思考题]64[参考文献]64第3章非晶态及玻璃态结构653?1非晶态物质653?1?1非晶态物质的种类653?1?2非晶态物质X射线衍射653?1?3玻璃的定义663?2非晶态物质的结构663?2?1织构663?2?2近程结构683?2?3远程结构683?3玻璃的结构因素713?4玻璃的通性723?4?1各向同性733?4?2介稳性733?4?3无固定熔点733?4?4性质变化的连续性和可逆性743?5玻璃的性质743?5?1玻璃熔体的工艺性质743?5?2硅酸盐玻璃的性质76[思考题]83[参考文献]84第4章无机非金属材料的微观结构演变854?1液?固转变过程中的晶体成核?生长相变854?1?1晶核形成854?1?2晶体生长884?1?3总结晶速率894?1?4影响结晶速率的因素904?2玻璃的形成与析晶914?2?1玻璃的形成范围914?2?2玻璃形成的热力学条件914?2?3玻璃形成的动力学条件924?2?4玻璃析晶944?3微晶玻璃954?3?1微晶玻璃的成核剂954?3?2微晶玻璃的结晶化热处理954?3?3微晶玻璃的结构及其与性能的关系974?4玻璃的分相984?4?1玻璃分相的定义994?4?2玻璃分相的实质994?4?3玻璃分相机理994?4?4分相产物的显微结构1024?5玻璃的着色1034?5?1概述1034?5?2玻璃着色剂及其着色机理1034?5?3颜色玻璃的分类及其光谱特性108[思考题]110[参考文献]111第2篇无机非金属材料制备方法及原理第5章基于液相?固相转变的材料制备1125?1从熔体制备单晶材料1125?1?1提拉法1135?1?2坩埚下降法1135?1?3区熔法1145?1?4液相外延1145?2从熔体制备非晶材料1155?2?1玻璃的熔制1155?2?2非晶材料的获得1175?2?3常见氧化物玻璃制品的成形工艺1185?3溶液法制备材料1225?3?1低温溶液法1225?3?2高温溶液法1235?3?3水热法（高温水解法） 1255?3?4沉淀法 1275?3?5溶剂蒸发法1315?4溶胶?凝胶法1325?4?1概述1325?4?2溶胶?凝胶法制备材料过程1325?4?3粉末的制备1345?4?4氧化物薄膜的制备135[思考题]136[参考文献]136第6章基于固相?固相转变的材料制备1376?1固相反应法制备粉末1376?2特种陶瓷的烧结1386?2?1陶瓷烧结方法的分类1386?2?2热压烧结1396?2?3其他烧结方法 1396?3水泥熟料的烧成1406?3?1水泥熟料的形成1406?3?2水泥熟料煅烧方法1416?4其他材料制备方法1426?4?1固相外延1426?4?2高压制备143[思考题]143[参考文献]144第7章基于气相?固相转变的材料制备1457?1物理气相沉积1457?1?1真空蒸发镀膜1457?1?2溅射镀膜1477?1?3离子镀膜1507?1?4分子束外延1507?2化学气相沉积1527?2?1CVD的化学反应类型1537?2?2CVD的分类1547?2?3CVD的特点1547?2?4CVD的应用154[思考题]155[参考文献]155第3篇典型无机非金属材料生产工艺第8章无机非金属材料生产中的共性与个性1568?1无机非金属材料生产过程的共性1568?1?1原料1568?1?2粉料的制备1578?1?3原料的均化1578?1?4高温热处理1588?1?5成形1598?1?6干燥1608?2无机非金属材料生产过程的个性1618?2?1胶凝材料类1618?2?2玻璃、玻璃纤维、铸石、人工晶体类1628?2?3陶瓷、砖瓦、耐火材料类1628?3无机非金属材料的几种典型生产工艺流程1638?3?1水泥生产工艺流程1638?3?2玻璃生产工艺流程1638?3?3陶瓷生产工艺流程166[思考题]166[参考文献]166第9章原料 1679?1原料的选择与预处理1679?2原料的种类和性质1679?2?1硅质原料1679?2?2黏土类原料1689?2?3钙质原料1739?2?4长石类原料1749?2?5其他原料1749?3粉末原料的制备1769?3?1氮化物粉末的制备1769?3?2碳化合物粉末的制备1779?3?3硼化物粉末的制备1789?3?4氧化铝粉末的制备1789?4水泥原料1799?4?1石灰质原料1809?4?2黏土质原料1819?4?3校正原料1839?4?4辅助原料1839?5玻璃原料1839?5?1主要原料1849?5?2辅助原料1879?5?3碎玻璃1899?6陶瓷原料1899?6?1黏土类可塑性原料1899?6?2石英类非可塑性原料1919?6?3熔剂性原料192[思考题]194[参考文献]194第10章硅酸盐水泥的制备19510?1硅酸盐水泥的组成设计19510?1?1硅酸盐水泥对矿物组成的选择19510?1?2硅酸盐水泥的组成设计19510?1?3熟料中的矿物及其作用19610?2配料计算19710?2?1熟料的率值19710?2?2熟料矿物组成的计算19910?2?3熟料真实矿物组成与计算矿物组成的差异20110?2?4配料计算20110?3配合料（生料）的制备20610?3?1破碎20610?3?2粉磨20710?4硅酸盐水泥熟料的煅烧21010?4?1煅烧过程中的物理化学变化21010?4?2回转窑内熟料的煅烧21910?4?3新型干法水泥生产技术22210?4?4水泥熟料的冷却22910?5水泥制成23010?5?1熟料的储存23010?5?2水泥组成材料及其作用23010?5?3水泥制成231[思考题]234[参考文献]234第11章混凝土23511?1混凝土的组成材料23511?1?1集料23511?1?2胶凝材料——水泥23711?1?3水23711?1?4外加剂23711?2混凝土的配合比设计23711?2?1混凝土配合比设计基本要求23711?2?2混凝土配合比设计计算步骤23811?3混凝土结构与性能24011?3?1混凝土结构24011?3?2混凝土拌和物性能24211?3?3硬化混凝土的性能24411?4混凝土生产工艺流程250[思考题]251[参考文献]251第12章浮法玻璃生产工艺25212?1配合料及配合料制备25212?1?1配合料制备25212?1?2玻璃组成的设计和配合料计算25212?1?3与配料计算相关的参数25312?1?4配料计算25412?1?5原料的称量25712?1?6原料的混合25812?1?7配合料REDOX控制25812?2玻璃熔制25812?2?1配合料的熔化25812?2?2玻璃熔制工艺制度26312?2?3浮法玻璃熔窑26612?3浮法玻璃成形及锡槽26912?3?1浮法玻璃成形过程及其对锡槽的要求26912?3?2浮法玻璃成形原理27212?4浮法玻璃的退火27412?4?1概述27412?4?2退火工艺制度的计算27512?4?3钢壳体的退火窑结构27712?5玻璃的缺陷28012?5?1气泡28012?5?2结石（结晶夹杂物）28112?5?3条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）282[思考题]282[参考文献]282第13章微晶玻璃生产工艺28313?1烧结法微晶玻璃的制备工艺28313?1?1烧结法工艺的特点28313?1?2玻璃颗粒的烧结28313?2微晶玻璃的生产过程28313?2?1概述28413?2?2原料制备28413?2?3玻璃的熔制28513?2?4玻璃颗粒的储存、烘干与筛分28613?2?5晶化28713?2?6微晶玻璃的切、磨、抛工艺28813?3微晶玻璃的缺陷及质量控制28913?3?1烧结法微晶玻璃的缺陷与控制28913?3?2色斑29213?3?3色差292[思考题]294[参考文献]294第14章陶瓷生产工艺29514?1概述29514?2陶瓷坯料及制备29614?2?1确定坯料配方的原则29614?2?2坯体组成的表示方法29614?2?3配料计算29714?2?4坯料制备29914?2?5坯料性能的调整途径30414?3陶瓷成型30514?3?1陶瓷的成型方法分类及特点30514?3?2干法成型主要方法30714?3?3塑性成型主要方法30714?3?4浆料成型主要方法30814?4釉料及色料30814?4?1釉的作用及分类30814?4?2釉层的性质30914?4?3坯釉适应性31114?4?4釉料的组成与配料计算31114?4?5釉料配制原则31414?4?6釉料制备31514?4?7施釉31614?4?8陶瓷色釉料31614?5普通陶瓷的烧成31914?5?1坯、釉在烧成过程中的物理化学变化31914?5?2烧成制度的制定32114?5?3烧成设备32214?5?4 烧成方式的选择32514?6陶瓷产品的缺陷分析32614?6?1陶瓷缺陷的分类32614?6?2主要缺陷分析326[思考题]329[参考文献]329第15章纳米材料制备技术33015?1基本概念33015?1?1纳米材料的分类33015?1?2纳米材料的基本效应33015?2零维纳米材料33315?2?1基本概念33315?2?2纳米粒子的制备方法33315?3一维纳米材料34115?3?1基本概念34115?3?2碳纳米管34315?4二维纳米材料35015?4?1基本概念35015?4?2纳米薄膜的分类35115?4?3纳米薄膜的制备方法35115?4?4纳米薄膜的性能35215?4?5纳米薄膜的应用35315?5三维纳米材料35515?5?1基本概念35515?5?2纳米玻璃35615?5?3纳米陶瓷36015?5?4纳米复合材料364[思考题]368[参考文献]368 在科技高速发展及我国人才强国战略背景下，材料专业教育迅速发展，2001年材料类专业成为我国高教理工科排名前10名的专业。2009年全国无机非金属材料工程专业本科招生点达到89个，材料科学与工程专业本科招生点达到131个。与此同时，材料学科也在迅速发展，专业内涵不断丰富。为适应新形势，培养高水平材料工程技术人才，各高校积极开展课程体系改革与研究，取得了许多成果。本教材是在聆听了诸多教师心得，参考了诸多图书，翻阅了大量资料，特别是吸纳了武汉理工大学材料科学与工程学院十多年的教学改革研究的实践成果之后而完成，因此它凝聚了除编者之外更多人的心血与汗水。《无机非金属材料工学》是无机非金属材料专业学生的核心专业课程，是材料科学与工程专业学生的选修课。应在学习完材料科学基础、材料工程基础两门课程之后，而学习无机非金属材料热工设备课程之前开设。它与材料科学基础、材料工程基础、无机非金属材料热工设备等课程之间有着密切的联系。它是对已学材料基础理论的应用，是对材料制备原理与工艺的系统描述，是今后学习热工设备类课程的基础。本《无机非金属材料工学》教材立足无机非金属材料二级学科专业，面向材料科学与工程一级学科专业，构建适合工程人才培养的无机非金属材料工学课程体系。适宜作为高等学校材料科学与工程专业、无机非金属材料工程专业本科生学习用书。本教材在吸纳了武汉理工大学林宗寿教授主编的《无机非金属材料工学》第二版部分精髓的同时，结合全国高校材料专业教学需求，以无机非金属材料工程专业专业规范中材料制备知识领域核心知识单元及知识点为依据，以整合无机非金属材料共性理论知识为特色，以原理—工艺—性能为主线，组织教学内容，同时结合新材料发展现状，对新材料、新理论、新工艺进行适度介绍。教材内容包括无机非金属材料共性基础理论知识，材料制备方法与原理，玻璃、陶瓷、水泥、混凝土等传统材料制备工艺，粉末、薄膜等低维材料的制备知识。通过该课程的学习，可使学生掌握无机非金属材料的制备原理和生产过程，工艺流程的共性和特点，使学生对无机非金属材料的性能、生产过程和应用有较全面的了解，同时对新材料、新工艺、新方法建立起基本概念。本教材分为3篇15章：第1篇无机非金属材料基础理论，简明扼要地介绍了无机非金属材料组成?结构特征，晶态结构、非晶态及玻璃态结构，微观结构的演化等无机非金属材料共性基础理论；第2篇无机非金属材料制备方法及原理，系统介绍了基于液相?固相转变、基于固相?固相转变、基于气相?固相转变的材料制备方法及原理，重要内容包括晶体材料、粉末材料、薄膜材料、块状材料的制备，对玻璃、水泥熟料、陶瓷进行了制备原理及质量控制。
铝质耐火材料是属于 中性耐火材料通常是指的是 硅铝系耐火材料如：高铝砖 粘土砖 高铝浇注料等产品，生产的原材料是以高铝矾土矿为主。镁质耐火材料是属于 碱性碱性耐火材料 指的是镁质类的耐火制品 包括 镁砖 镁铁尖晶石 镁铝尖晶石砖 镁质捣打料等产品原材料是以 方镁石为主要晶相的镁质残品所以两者的区别是一个是中性 一个是碱性的 原来不同产品自然也就不一样了。
其实危害不大，硬找的话就是加工面表面气孔比原砖面多，对于镁碳砖抗氧化效果差点。
第一次回答可获2分，答案被采纳可获得悬赏分和额外20分奖励。镁砂、镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖
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在材料学科上，要求学生掌握坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，了解材料科学的发展前沿。下文是我为大家搜集整理的有关材料学的论文范文的内容，欢迎大家阅读参考!
论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
原材料
苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).
的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入 g CTAB， g 草酸以及 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备
采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.
复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.
仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为～.
比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.
2结果与讨论
形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
分析
图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
电化学性能分析
图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为 F/g.
图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
试验与研究
铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为，莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
产品的性能
结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论
This paper presents an experimental studyabout the impact of reflective coatings on building surface temperatures, airtempera- ture, globe temperature, energy consumptionandthermal comfort for buildings located in Shanghai, China. Thislocation is characterized by hot summers and cold winters, and the overalleffects of reflective coatings are complex considering the potential benefitsin the summer and the potential penalties during winter. In parallel, anotherexperiment with four smaller test cells was carried out to investigate theimpact of envelope material thermal properties combined with reflectivecoatings.这篇论文介绍了有关反射涂层的实验研究，分别是对位于中国上海的建筑物的表面温度，空气温度，温度计的温度，能量损耗和热舒适度的影响。本位置的特点是炎热夏季和寒冷冬季的气候，考虑到夏季潜在的收益和冬季潜在的罚款，发射涂层的整体效应比较复杂。同时，有关四个更小实验间的实验已经被执行用来调查包含了反射涂层的外层材料的热力学性质。
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沥青结合剂 pitch binder 1 iqing jieheji 沥青结合剂(piteh binder)一种有机胶结 材料。它是煤焦油或石油经过燕馏处理或催化裂化提 取沸点不同的各种馏分后的残留物，是以芳香族和脂 肪族结构为主体的混合物，呈棕黑色，不溶于水，组成 和性能随原料来源、蒸馏方法和加工处理方法不同而 异.在耐火材料工业中作非水性结合剂，主要用作含碳 耐火材料的结合剂，既可单独作结合剂，又可与焦油或 酚醛树脂等配合作结合剂。 分类耐火材料工业用的沥青结合剂是按沥青软 化点来分。软化点小于的℃的，称低温沥青(又称软 沥青)结合剂;软化点60~135℃，称为中温沥青(又 称中软沥青)结合剂;软化点大于135℃，称为高温沥 青(又称硬沥青)结合剂。 化学组成沥青组成很复杂，通常是用不同溶剂 对沥青进行分离萃取把沥青分为若干具有相似化学物 理性质的“组分”。常用的溶剂有甲苯、二甲苯、乙醚、 酒精、丙酮、四抓化碳、毗吮、三抓甲烷、乙烷、氛仿、 喳琳等。不同的溶剂也可搭配使用。如用苯和石油醚搭 配作为溶剂时，把沥青分离为3种组分，分别为a、凡 y。而a组分(苯不溶物)又可分为两种组分:a;组分 一喳嗽和甲苯不溶物;a:组分一喳啡可溶而甲苯不溶 物。一般苯可溶组分的平均分子量小于500，其碳与氢 元素含量之比为C/H~。苯不溶喳嗽可溶 组分平均分子量为300~2000，C/H一。座琳 不溶物组分平均分子量大于9000，C/H<。增加溶 剂的种类可相应增加组分的种类。表1为用不同溶剂 处理不同软化点(tp)的煤沥青(沥青:溶剂=1: 100)时，其不溶物的含量。 表1不同溶剂处理后的煤沥青中不溶物含皿(%) 韶针操停朱 沥青中含有的化学元素有C、H、S、N和0等。沥 青及其组分的元素组成特点是，碳含量高，而氢含量 低。a，组分的碳含量最高，说明它的芳香化结构最高， 这种组分和口:组分、夕组分一样，比原沥青含氧量高。 随着软化点的提高，无论是沥青中的碳含量，还是各组 分中的碳含量都有所增加。(表2) 表2不同软化点(tp)沥青的元素组成(%) 介甘喻 沥青的组分及元素组成在一定程度上反映出沥青 的化学组成。但它们没能提供有关化合物的确切类型、 性质和含量，以及和碳原子相连的杂原子键的特性等。 根据对中温沥青的质谱分析结果可以揭示出沥青中所 含的化合物类型，见表3。而根据色谱分析可显示出沥 青在低分子区域的一系列化合物，如I一萤葱;I一嵌二蔡嵌苯;呱一二蔡品(并)苯;呱一晕苯;卜苯并 二蔡;班一苯并联笨撑硫;W一蕙;V一苯并萤葱;vI一晕苯等，其煤沥青的色谱图如图1所示。 表3中温沥青质谱分析结果 一耳 注:括号中数字为分子量。 一一…污 物理性能沥青无固定的熔化温度，因此用软化沥青的闪点为200一250℃;高温沥青的闪点为360一 点来表示其固态转变为液态时的温度。沥青的主要物400℃。沥青的导热性不大，其热导率见表4。 理性能还有密度、粘度、表面张力、润湿性等。沥青的 密度随软化点的升高而提高，(图2)沥青的密度又随:’“。厂一—一，一—丈二7刁 加热温度的提高而降低·(图3)县}//} 沥青的粘度与温度的关系呈指数关系，在19甲一f卿‘.““「//} 一二一止-----，·-、、-一爪一，、一侧}/} (1/丁)的线性关系式上有拐点出现，这是由于粘性流厉}//} 动的活化能条件改变的缘故。图4为不同软化点(曲线1·30卜//} 所标示出的数字)的沥青粘度与加热温度的关系。软化嗽厂一一谕一一，渝一一二甜 点为65一90acgh沥青在80一_1护“间为_塑性流动物软化点/℃ 质，高于此温度时转变为牛顿液体状态，其流动性取决-一’ 千姑彦一沥音中加入黝。$lI.如精醛、煤浦、甲茉、油图2沥青密度与软化点的关系 L24，，.表4沥，的热导率 典卜_83℃~、‘、〔l软化点75℃甲笨不溶物含童的沥青 ，1·16卜，，、~~、、~I闪‘恤仄，，*11”·”一l“·口11‘。·。一‘。‘·二 侧165℃~、、福亡I热导家/W。(m。K)一11 1 已向刁0右8 却卜12L二1 .1 IJ一 150 220 260 300 340 370软化点160℃甲苯不溶物写的沥裔 加热沮度/℃测定温度/℃’{}168.。}: 1 270。 ~__一二，，‘，，t、，_，..，、.，、一二一~热导率/W·(m·K)一勺 1 1 1 0 1697 图3不同软化点(曲线标出的)的沥青密度八、;叼一‘”、一‘“’一’‘一‘一l一‘一一}一’‘一”l一‘~’ 与加热沮度的关系 沥青的破化作耐火材料的结合剂，要求沥青中 甲80，·，·，~「‘一，护“，·，，，‘z~一J，，”礴~曰，，砚~一刁，~内 日1}固定碳越高越好，也即要求沥青中挥发分越少越好。固 260卜、__1今禅粉育‘甘麒仆甚的仕八书角扮捉图，‘据.苗. 只，。口、、(、、l化率(固定碳含蛋)与结合力的姜系。但沥，的礴钦率 米一!夕、、、、、l、.一一“一‘二‘一‘一 画价亏℃、、、、~、%~I主要取决于沥青中高分子芳香族组成分的含量。如果 解2。瑞犷一节赫一一命一一翁厂一瑞。用碳/氢比来表示芳香度，则碳化率(固定碳)与芳香 加热盆度/℃度的关系如图8所示，说明芳香度越大固定碳含童越 图4不同软化点(曲线所标出的)的沥青粘度高。 与加热温度的关系 30尸.一一.一一一一尸J工，洲 1400r~--~~-‘卜，，-----}}l丫l 1000卜、\}‘。卜--一一一门~一一一了下月一一 云6oor、65℃\洲83℃\，‘;。}宝4}」笋0 11 拐20。卜、、\、\<屯二i}舌}}丫}{ ，坛尸一，浩于==冬舟=早书共书=姗20卜一一一一朴八一丫乙+一一习一半一一一叫 。。。。。。。。。。‘v拐!l/0 1 11 加热妞度/℃}l/l}} 图5不同软化点(曲线上标出的)的沥青的表面__}/l}!I 张力与加热温度的关系阿{}1{ ~42 46 50 54 60 二our一一-一人尸一一一一一一一门 }\\{ _}\_、}图7沥青的固定碳(F，C)含盆与结合力的关系 ‘4U…\又} 里‘o0r助长{55厂一下一门.一丁，丁歹犷门 嫂}、。、否L一日}}}}。.2】l 哨}、侧11}峨/、}l 蜓60卜\!_}}1。击/!} !、}、。50卜-----朴-~--州卜‘‘‘份肉庵奋一一‘一-耘一~ }己\}之}}}声犷丫几‘。X空落协! }\、}肠}}}Z尸。}一，}} 知L)心}侧}}少/}}} 一}‘\\_}阿_}」Z}}} _L一一一一J--一丛己J 45t-一什于卜叶一一十-一十一一州 。·生402艺·3。。I/l{11 ’嫌麒厂c}/}}}}} 图6沥青润湿角(6)与加热温度的关系40卜曰一一一，二，一一丰‘一一井一一一一七一‘一习 ..艺.。 l一甲胜劝骨(介76℃);2一高退沥青 ，，。，_、芳香度(c/H) 、‘p IOD峪声 176图8固定碳一芳香度相关图 和浇注料、转炉和电炉以及炉外精炼炉用的镁一碳砖、 铝镁碳砖、镁钙碳砖等的结合剂.使用时可根据条件不 同，有的可与焦油调配使用，有的可与酚醛树脂调配使 用。并可采用一些外加剂来改性以适合使用要求. 沥青加热过程中的变化见图9，大约在240℃开 》卜召又… 口「一、、，户产产‘l 钵‘才 十1; 梢{方2! 子l_厂 1口行卜~~口~~叭自、.尸~~~~-厂{ 试{、l ’:匕_一__又 扫20白400占口08台叮) 温度，/( 图9煤沥青(1)和未垠烧沥青焦(2)的差热分析谱线 通一盈热曲线，B一质t报失邃度.C一失t曲线 始出现质量损失，随温度升高失重增加，在530℃达到 最大值，达到640℃后又迅速降低。差热曲线表明: 40。℃以下出现的吸热效应为沥青分解并逸出轻馏分 的效应。在530℃的放热峰为以稠环芳烃及其缩合物 的自由基为主缩聚反应。在640℃的放热反应为芳香 缩合物网状堆积层成长并脱氢效应，在此过程中芳香 高缩合物分子密集堆砌，结果形成半焦碳化。 沥青的碳化呈两种结构:一种是所谓的镶嵌结构， 另一种是所谓的流动结构.这两种不同结构的产生是 由于不同的碳化机理造成的.沥青的碳化是经过液相 碳化。在碳化过程中、沥青先熔化，产生中间相小球体， 小球体不断长大和粗化，发展到一定程度互相熔合而 形成中间相.这种中间相是任意取向的各向异性的小 块(<1。阳)组成的。这就是所谓的镶嵌结构。如果 粗化后的中间相在一定条件下变形而产生某种程度的 择优取向，形成纤维状结构.这就是所谓的流动结构。 沥青的组成对结构有影响，苯不溶而毗旋溶的沥青所 得到的碳多呈流动结构，而毗吮不溶的沥青所得到的 多呈多孔薄壁碳，其结构为细镶嵌结构. 应用用作高炉炉缸的碳砖、错一碳砖、铝一碳化 硅一碳砖、高炉出铁沟用的铝一碳化硅一碳质捣打料 ...... 中间包镁质干式料用结合剂的研究 Binders of magnesia based dry vibration mix for tundish 首先将电熔镁砂(≤ mm)分别与低温结合剂(分别为沥青、蔗糖、石蜡、松香、酚醛树脂)和中温结合剂(分别为三聚磷酸钠、九水硅酸钠、六水氯化镁、硼酸、十水硼砂和硼酸盐玻璃)按95:5的质量比混练均匀,以120 MPa的压力干压成型为φ36 mm×36 mm的试样,分别在300℃2 h、1 000℃3 h、1 450℃3 h、1 500℃3 h和1 600℃3 h条件下热处理后测量其显气孔率、体积密度和耐压强度,以评价这些结合剂的结合性能和促烧结性能,并评价了其环保性;然后,在上述试验的基础上分别采用沥青-硼酸盐玻璃、松香-硼酸盐玻璃和酚醛树脂-硼酸盐玻璃3种复合结合剂按镁质干式料的配方制备成镁质干式料试样,分别在200℃2 h、1 100℃3 h和1 500℃3 h条件下热处理,测量试样热处理后的永久线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度等常温物理性能.结果表明:采用酚醛树脂、沥青和松香为结合剂时,镁质材料300℃2 h热处理后的耐压强度较高;而采用硼酸、十水硼砂和硼酸盐玻璃为结合剂时,镁质材料1 000℃3 h热处理后的耐压强度较高,硼酸和硼酸盐玻璃能明显促进镁质材料的高温烧结;使用5%松香-4%硼酸盐玻璃作为复合结合剂制备的镁质干式料具有较好的常温物理性能和环境友好性.沥青粉相关用途如下：磺化沥青粉含有磺酸基，水化作用很强，当吸附在页岩界面上时，可阻止页岩颗粒的水化分散起到防塌作用。同时，不溶于水的部分又能填充孔喉和裂缝起到封堵作用，并可覆盖在页岩界面，改善泥饼质量；磺化沥青在钻井液中还起润滑和降低高温高压滤失量的作用，是一种堵漏、防塌、润滑、减阻、抑制等多功能的有机钻井液处理剂。推荐加量1-4%。超高温沥青粉（镁碳砖特种沥青结合剂）主要用于耐火材料中的补炉剂和镁碳砖中的固体结合剂。
化工论文格式范文
导语：化学工程其实就是指一系列的化学生产活动，在现代的环保减排理念之下，化学工程的整个过程应该节能减排和低碳环保。下面是我分享的化工论文格式的范文，欢迎阅读!
题目：化学工程中的化工生产工艺
摘要：
化学工程其实就是指一系列的化学生产活动，在现代的环保减排理念之下，化学工程的整个过程应该节能减排和低碳环保。也正是随着这些理念的出现，一系列新型的化学工艺以及加工生产技术逐渐走进化学工程当中。综合生产效益和生产效率的两个点，化工生产应该在环保化的基础之上促进高效化发展。将对化学工程中的化工生产工艺进行全面的分析。希望对相关技术人员有所启发。
关键词：化学工程;化工生产工艺;化工技术
目前，化学生产工艺在化学生产中的发展一直处于开发阶段，而化学工艺的研发在近几年却变得逐渐火热起来，其护腰原因还是因为化工生产在一定程度上对我们的自然环境造成了污染。随着节能环保和低碳生活理念的持续火热，人们对环境的关注度也越来越重，因此，化工生产就应该及时做出改变。在过去，化工生产的污染排放问题一直得不到科学合理的解决，化工废料污染的排放，给我们的生活环境造成了较大的污染。
1我国化工生产的现状
机械工业、煤矿工业和化学工业是我国三大工业主体。之所以化学工业能够成为三大工业中的一部分，其主要原因就是因为化学工业能够生产出大量我们生活所需的物件，能够最大限度的满足人们的生活需求，进而推动了我国农业和工业的进一步发展。肥料是支撑我国农业不断发展的基础要素，在很多程度上维持这我国的经济水平稳定。但是，在化学生产过重，势必会产生一定的化学废料并对周围环境造成一定范围的污染，尤其是化工企业所排放出来的“三废”。
化工生产效率较低
我国三大工业存在一个相同的问题，那就是整体生产效率较低。而在化学工业这方面，其主要的原因就是因为生产环境较为恶劣，再加上化工生产设备存在质量问题。例如，在生产化学肥料时，反应器皿往往不能达到正常化学反应所需的温度，进而导致化学反应不充分，最终导致废气问题出现。另外，如果化学反应不充分，那么最终形成的化学产品合格率就比较低，难以满足人们生活的使用需求。
对自然环境污染较为严重
化工生产可以说是我国目前最为严重的污染源之一，尤其是重金属和化学废料的污染。从化工厂附近的水源当中抽取检测发现，水中的污染物严重超标，进而导致水源受到污染，间接影响到周围的土质，导致范围内的环境出现失衡问题。另外，化工企业为了节约生产成本，违反国家的环保法律，直接将一些化工废料排入到自然环境当中，进而造成大范围严重的化工污染。而在化学反应过程中，化学生产的连续性较低，进而导致整个化学工程反应迟缓，工程的进度受到严重的影响，进而导致整个生产环节出现脱节现象，这就会导致化工生产受到较大的影响。而导致脱节问题出现的主要原因还是应该化工生产工艺不合格所导致的。简单来说，我国的化工生产主要存在生产效率低、企业环境保护意识差“、三废”处理不科学和化工生产技术低下等问题。也正是这些问题的存在，严重阻碍了我国化工生产的发展。
2降低我国化工生产污染的措施
从分析我国化工生产现状发现，我国的化工生产技术和环境还不是很完善，各个工作环节都还存在缺陷。而针对这些问题的特点，我们就应该对化工工艺进行改进，而从化工工艺角度来看，我们又应该从哪几个方面做起呢?笔者经过实践工作总结了解，要想降低化工生产中的污染问题就必须做好以下几点：
优化反应环境，强化反应条件
反应条件是化工生产中最为重要的环节，为了达到最高效的化工反应，提高生产效率，降低废料的出现量，反应条件就必须做到最好。所以，提升化工生产质量的关键点就在于提高化工生产中的反应条件。所使用的催化剂必须在一定反应时间之后才能够使用，进而保障生产过程中的高效性，降低化学废料的产出量。
做好废料环保处理工作
目前，我国法律明文规定，化工生产中产生的`重度污染物不能直接排放到自然环境当中。另外，还有我们常见的废气，这些化工生产废料都应该在经过处理之后才能够进行排放。化工生产废水的排放必须采用化学综合的方式来对其进行处理。其工作原理非常简单，就是通过化学反应的原理，将废水中的重金属物质通过沉淀的方式过滤出来，进而降低废水的污染度。
从化工生产技术入手
只有从化工生产技术入手，才能够从化工生产根本上解决环境污染问题。例如，生产氧气的方式有很多，那么哪一种生产方式才是最有效和最环保的呢?因此，我们应该针对生产环境的不同，选择科学的生产方式，对于原料的选择更是应该灵活应对。
3结论
化工生产中的工艺问题还有待进一步的研究，更多的技术点还有待进一步的强化，自然和化工生产之间的平衡点我们还未找到，因此，则应该更加努力的加强研究，对传统化工工艺进行优化。
参考文献
[1]李积云.化学工程中化工生产的工艺解析[J].中国石油和化工标准与质量，2013(2)：22.
[2]王杲，吴晶.关于化学工程中化工生产的工艺的分析[J].化工管理，2015(18)：167.
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[4]高改轻.化学工程中化工生产的工艺解析[J].民营科技，2014(7)：73.
题目：化学工程技术创新在石化工业装置实践研究
摘要： 化学工程技术是石油工业发展的重要基础，其技术的创新和发展对推动整个石化行业发展有着重要的意义。化学工程技术能有效解决石化工业装置建设中的问题，并且能对其进行改造，让石化工业得到更好的发展。本文主要通过讲述石化工业装置中关于工业炉的改造，以体现化学工程创新在其中的意义。
关键词：化学工程;技术创新;石化工业;装置建设
引言
化学工程是研究化学工业为代表的，是对石化工业的生产过程中有关化学过程与物理过程的原理和规律进行研究，并利用这些规律来解决工业装置的建设。随着石化工业的不断发展，石化工业所涉及的范围也越来越广，因此重视化学工程技术的创新，并在石化工业装置建设中得到实践与发展是非常必要的。而同时，随着石化工业装置建设的发展，化学工程技术创新提供了必要的条件。
一、石化工业装置建设中的主要改造的部分
在石化工业装置中，工业炉是整个生产工艺中的重点设备，无论是炼油、有机原料的炼成和合成树脂的工艺都需要借助不同工业炉完成。比如在炼油中，最为常见的石化工业装置有裂解炉、转化炉和加热炉等。它们能够按照不同的作用，不同的工艺要求，发挥不同的效果。但目前大多数的石化工业装置仍然是根据其外形将工业炉分为五类：
1.管式加热炉：按形状分为圆筒炉、立式炉、箱型炉。管式炉炉体一般由钢架及筒体(或箱体)组成，炉内衬有耐火材料和隔热材料，还有炉管系统、炉配件和烟囱等部分。根据其受热形式有纯辐射式和辐射-对流式。管式加热炉是石油化工行业最常用的炉型，以后各节主要围绕管式加热炉展开介绍。
2.立式反应炉：这类炉的炉体基本上是受压容器，如甲烷化炉、中(低)温变换炉、气化炉、二段转化炉等;另一部分类似平顶(底)或锥形顶(底)的常压容器，如沸腾炉、蓄热炉、煤气发生炉等，炉体多数均有复杂的内件和衬耐火材料，催化剂填料等。
3.卧式旋转反应炉：炉体呈卧式旋转筒体，内部装有螺旋输运器或加热炉管，外部有传动及减速装置，如HF旋转反应炉等。
4.带传动、升降投料装置的反应炉：这类炉设备类似容器，但外部有投料提升装置，炉内有内衬或砌筑耐火和隔热材料，如电热炉等。
5.其他工业炉：焚烧炉：用于废气、废液、废渣的焚烧。将其中有害物质经焚烧转化为无害物质排出。如污泥焚烧炉、硫磺回收装置焚烧炉。干燥炉：用于干燥工艺物料。热载体炉：塑料厂用的较多。当化学工程技术得到创新，石油化工装置也需要做出相应的改变，以发挥化学工程技术的作用，提升自我生产率。所以为了进一步提升我国石油工业事业的发展，并且配合化学工程技术的创新发展，石化工业装置的主体——工业炉也应该进行相应的改造。
二、化学工程技术创新在炼油方面的实践与进展
1.催化裂化技术
在炼油装置中的创新体现催化裂化是石油炼制过程之一，是在热和催化剂的作用下使重质油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程。催化裂化的主要工程需要在裂解炉中完成，裂解炉，主要以石油馏分为原料，进行热裂解生产烯烃，其结构特征为：立管加热裂解炉。裂解炉大多数为立式钢架结构炉体，将几种不同管径组合成一组，炉底有油气联合喷嘴;对流室在顶部，为卧式盘管，预热原料或燃料等。如今催化裂化技术已经成为石化工业装置建设中的核心技术，是石化工业炼油都需要用到的一种方式。在这项技术中就体现了许多化学工程技术的创新之处，如自动开发的高效雾化喷嘴，PV高效旋风分离器、油浆旋液除尘和烟气能量回收等。这些技术的创新与使用，很好的解决了炼油中长期存在的回收烟气压力、取出多余热量等难题。有效的提升了炼油的效率和环保性，让炼油取得了更好的经济效益。
2.炼油装置
炼油装置中的核心部分为常压装置，是处理炼油的重要装置。能有效提升其处理能力，降低能耗，提升拔除率。镇海炼化与SEI对炼油装置大型化开发应用了一系列化学工程创新技术，如在两段闪蒸、三级蒸馏节能型常压蒸馏技术应用其中，并使用真空技术来降低低压降、高减压的拔除率，是其研发出的炼油装置成为目前国内最大的长减压装置。经过实际的投入运用，该常减压设置的处理能力达到了102%，总拔除率达到了，整个装置的能耗量低至每吨11千克标油。
3.催化重整技术创新
在炼油装置中的体现催化重整是在催化剂的作用下，对油馏分中的烃类分子结构进行重新排列成新的分子结构的过程。石油在炼制的过程中需要在加热、氢压和催化剂发挥作用的共同环境中，让原油中蒸馏所得的轻汽油馏分转变成富含芳烃的高辛烷值汽油，并副产液化石油气和氢气的过程。催化重整中可以用作汽油调合组分，也可以使用芳烃抽提制取苯、甲苯和二甲苯，副产的氢气是炼油厂中重要的氢气来源。需要注意的是，制氢装置转化炉的结果与其他工业炉的结构不同，炉管里都装有催化剂，并在关于制氢反应过程是在炉管内完成的。炉内温度较高，达到1000°C，反应介质出口温度为800°C左右。而催化重整技术的创新主要是在其中应用了新型再生器催化剂分布器，能均匀的分布下料，有效提升反应器的利用率和催化剂的再生治疗。该技术在进气方式及气体分配流动技术也有所创新改进，通过改善气体的轴向及径向分流的均匀性及提升了气体在径向床成内的压力降和气体在轴向的压力分布情况。这些技术方面的创新都有助于提升整个催化重整技术的效果。
4.新型塔板、填料和冷换设备
在改进炼油中相关的化学工程技术中，选择合适的材料能有效保证创新技术的效果发挥，并能帮助炼油厂的合理成本管理。新型规整的填料或乱堆填料已经成为催化裂化中吸收稳定塔和常减压塔的主要材料。高效换热器也已经成为常减压装置的主要构件，其能很好的回收烟气热能，将热炉热效率提升到90%以上。此外，表面蒸发冷凝器、表面多孔管换热器也已经在炼油装置中得到广泛的应用与普及。
三、化学工程技术创新在有机原料方面
1.乙烯成套技术
自“九五”计划以来，我国乙烯事业就开始快速的发展，仅2000年中国石化集团公司的乙烯产量就达到287×104t，并且在乙烯成套技术方面有了很好的创新和发展。石化股份公司对裂解炉和分离工艺技术进行了创新改进，通过在文丘里管流量控制技术对裂解原料在众多的辐射段炉管中的流量实现了精密的均匀分布控制;应用“湿壁”模型解决了废热锅炉结焦的问题。此外，在底部供热和侧壁供热中是由辐射段，建立有效的供热模式系统，让供热更快、更为均匀。乙烯分离技术一直是化学工程技术集中度非常密集的一个范围，并且对于乙烯大型化节能效果与深冷条件都有着非常严苛的要求。通过对该技术的不断研究与创新，在通过多种考虑后，石化公司选择中型乙烯作为乙烯分离技术创新、改进的切入点。如今该项技术已经成功的在石油化工中得到使用。
2.甲苯歧化和烷基转移成套技术
甲苯歧化和烷基转移技术是芳烃技术中的一个重要组成单元，是满足石油化工对二甲苯需求的有效的措施之一。上海石油化工研究将HAT系列作为催化剂，并以此为基础研制出大型轴向固定床反应器和反应器进口气体分布器，以提升甲苯歧化反应的效率，并提升对二甲苯的回收率，满足了石油化工对二甲苯日渐增大的需求。如今一套甲苯歧化和烷基转移成套技术所使用的40×104t/a已经安全、稳定的使用了6年。
3.苯乙烯成套技术
在苯脱氢制成苯乙烯的成套技术中，乙苯脱氢轴径向反应器是该项技术的创新点。对反应器中的原料与反应物料流向进行更合理、更环保、更节约的改进，能降低对催化剂的使用量，并提升乙苯烯的制成率。华东理工大学在6×104t/a和10×4t/a的反应器中进行多次实验后，终于建立了两维气体的数学模型，并计算出反应器入口处轴向催化器的气封高度。另外，也有研究发现使用新型的高效静态混合器，是解决原有反应器入口处乙苯与水蒸气在高温和高速流动状态发生的质量偏离及乙苯脱氢转化率偏低的问题的最好方式。
4.化工型MTBE合成及裂解一体化成套技术
化工型MTBE合成及裂解一体化技术为制出高纯度的聚合级异丁烯，上海石油化工研究院就以下两点进行了创新：(1)使用带有环柱形催化剂装填构件，以实现深液层塔盘的催化蒸馏技术的使用;(2)在预反应器中是由外循环工艺，改变床层抽出的位置。这两点的创新抓住了化工型MTBE合成及裂成一体化技术的关键所在，因此其所发生的效果也是颠覆性的。在MTBE裂解单元中使用固体酸裂解工艺技术，并适当的放大固定床反应器，并对裂解产物分离和精馏塔系进行合理的设计。目前该项技术已经得到很好的使用，以燕化公司为例，其所生产的高纯度异丁烯很好的与丁基橡胶合成。
结论
化学工程技术的创新对石化工业装置建设的发展发挥着重要的促进作用，但也正是因为石化工程装置建设要不断满足市场的需求，不断自我发展，自我突破，才为化学工程技术提供了良好创新环境。二者相辅相成，相互促进。所以只有不断注重化学工程技术的创新，重视合理的引进、吸收国外的经验，并根据本国的国情与条件进行合理的研究，是能有发现好的创新点，大大提升化学工程技术的效率。
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论高电化学性能聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合材料的合成
石墨烯是一种二维单原子层碳原子SP2杂化形成的新型碳材料，因其非凡的导电性和导热性、极好的机械强度、较大的比表面积等特性，引起了国内外研究者极大的关注.石墨烯已经被探索应用在电子和能源储存器件、传感器、透明导电电极、超分子组装以及纳米复合物[8]等领域中.而rGO因易聚集或堆叠而导致电容量较低(101 F/g)[9]，这限制了其在超级电容器电极材料领域的应用.
另一方面，PANI作为典型的导电高分子之一，由于合成容易，环境稳定性好和导电性能可调等特性备受关注.具有纳米结构的导电材料，由于纳米效应不但能提高材料固有性能，并开创新的应用领域.PANI纳米结构的合成取得了许多的成果.PANI作为超级电容器电极材料因具有高的赝电容，其电容量甚至可高达3 407 F/g[10];然而，当经过多次充放电时PANI链因多次膨胀和收缩而降解导致其电容损失较大.碳材料具有高的导电性能和稳定的电化学性能，为了提高碳材料的电化学电容和PANI电化学性能的稳定性，人们把纳米结构的PANI与碳材料复合以期获得电容较高且稳定的超级电容器电极材料[11].
作为新型碳材料的石墨烯和PANI的复合引起了极大的关注[12].但是用Hummers法合成的GO直接与PANI复合构建PANI/GO复合电极因导电率低而必须还原GO，化学还原剂的加入虽然还原了部分GO而提高了导电性能，但也在一定程度上钝化了PANI [13]，另外排除还原剂又对环境造成一定程度的污染.因而开拓一条简单且环境友好的制备PANI/rGO复合材料作为超级电容器的电极路线仍然是一个难题.
基于以上分析，首先使PANI和GO相互分散和组装，借助水热反应这一绿色环境友好的还原方法制备PANI/rGO复合材料，以期获得高性能的超级电容器电极材料.
1实验部分
原材料
苯胺(AR， 国药集团)，经减压蒸馏后使用;氧化石墨烯(自制);过硫酸铵(APS， AR， 湖南汇虹试剂);草酸(OX， AR， 天津市永大化学试剂);十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， AR， 天津市光复精细化工研究所).
的制备
PANIF的制备按我们先前提出的方法 [14]，制备过程如下：把250 mL去离子水加入三口烧瓶后，依次加入 g CTAB， g 草酸以及 mL苯胺，在12 ℃水浴上搅拌8 h;随后，往上述溶液中一次性加入20 mL含苯胺等量的过硫酸铵水溶液，同样条件下使反应保持7 h.所制备的样品用大量去离子水洗涤至滤液为中性，随后30 ℃真空干燥24 h. 的制备
采用Hummers法制备GO，具体过程如下：向干燥的2 000 mL三口烧瓶(冰水浴)中加入10 g天然鳞片石墨(325目)，加入5 g硝酸钠固体，搅拌下加入220 mL浓硫酸，10 min后边搅拌边加入30 g高锰酸钾，在冰水浴下搅拌120 min，再将三口烧瓶移至35 ℃水浴中搅拌180 min，然后向瓶中滴加460 mL去离子水，同时将水浴温度升至95 ℃，保持95 ℃搅拌60 min，再向瓶中快速滴加720 mL去离子水，10 min后加入80 mL双氧水，过10 min后趁热抽滤.将抽干的滤饼转移到烧杯中，加大约800 mL热水及200 mL浓盐酸，趁热抽滤，随后用大量去离子水洗涤直至中性.所得产品边搅拌边超声12 h后5 000 r/min下离心10 min，得氧化石墨烯溶液.
复合材料制备
按照一定比例将含一定量的PANIF液与一定量的 mg/mL 的GO溶液混合，使混合液总体积为30 mL， GO在混合液中的最终浓度为 mg/ mL，磁力搅拌10 min后，将混合液转移到含50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中进行水热反应，在180 ℃保温3 h;待反应釜自然冷却至室温后取出，用去离子水洗涤产物直至洗液无色后，于60 ℃真空干燥24 h，待用.按照上述步骤制备的PANIF与GO的质量比分别为5，10以及15，相应命名为PAGO5，PAGO10和PAGO15，对应的PANIF质量为75 mg，150 mg和225 mg.
仪器与表征
用日本日立公司S4800场发射扫描电镜(SEM)分析样品的形貌;样品经与KBr混合压片后，用Nicolet 5700傅立叶红外光谱仪进行红外分析;用德国Siemens公司Xray衍射仪进行XRD分析;电化学性能测试使用上海辰华CHI660c电化学工作站.
电极制备和电化学性能测试：将活性物质(PANIF或PANIF/rGO)、乙炔黑以及PTFE按照质量比85∶10∶5混合形成乳液，将其均匀地涂在不锈钢集流体上，在10 MPa压力下压片，之后烘干得工作电极.在电化学性能测试过程中，使用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，铂片(Pt)作为对电极，在三电极测试体系中使用1 M H2SO4作为电解液进行电化学测试，电势窗为～.
比电容计算依据充放电曲线，按式(1)[15]计算：
Cs=iΔtΔVm.(1)
式中：i代表电流，A;Δt代表放电时间，s;ΔV代表电势窗，V;m代表活性物质质量，g.
2结果与讨论
形貌表征
图1为PANIF和PAGO10形貌的SEM图.低倍的SEM(图1(a))显示所制备PANIF为大面积的纳米纤维网络;高倍的图1(b)清晰地显现该3D纳米纤维网络结构含许多交联点.PANIF和PAGO10混合液经过水热反应后，从低倍的SEM(图1(c))可以看出，PAGO10复合物具有交联孔状结构;提高观察倍数(图1(d)和图1(e))后可以发现样品中rGO 与PANIF共存;而高倍的图1(d)清晰地显示出了rGO与PANIF紧密结合，且合成的褶皱rGO因层数较少而能观察到其遮盖的PANIF.从图1可知：成功合成了大面积的PANIF以及互相均匀分散的PANIF/rGO复合材料.
分析
图2为PANIF，GO以及PAGO10 3种样品的FTIR图.图2中a曲线在1 581 cm-1，1 500 cm-1，1 305 cm-1，1 144 cm-1，829 cm-1等波数处展现的尖锐峰为PANI的特征峰，它们分别对应醌式结构中C=C双键伸缩振动、苯环中C=C双键伸缩振动、C-N伸缩振动峰、共轭芳环C=N伸缩振动、对位二取代苯的C-H面外弯曲振动.图2中b曲线为GO的红外谱图，在3 390 cm-1， 1 700 cm-1的峰分别对应-COOH中的O-H，C=O键振动，1 550～1 050 cm-1范围内的吸收峰代表COH/ COC中的C-O振动[16]，可以看出，GO中存在大量的含氧官能团.图2中c曲线为PAGO10复合物红外吸收谱图，与GO，PANIF谱图比较， 可以发现PAGO10中的GO特征峰不太明显而PANI的特征峰全部出现，这个结果归结于GO含量少以及GO经水热反应后形成了rGO，另外也表明水热反应对PANI品质无大的影响.
电化学性能分析
图4为样品的CV曲线，其中图4(a)为不同样品在1 mV/s扫描速率下的CV图，可以看出，4个样品均出现明显的氧化还原峰，这归因于PANI掺杂/脱掺杂转变，表明PANIF以及复合物显示出优良的法拉第赝电容特性.图4(b)为PAGO10在不同扫描速率下的CV曲线，由图可知PAGO10电极的比电容随着扫描速率减小而稳步增加，在扫描速率为1 mV/s时，PAGO10电极的比电容为 F/g.
图5为PANI，PAGO5，PAGO10和PAGO15的充放电曲线以及交流阻抗图.图5(a)为电流密度为1 A/g时样品的放电曲线图，由图可知：4种样品均有明显的氧化还原平台，这与前述CV分析中的结果相吻合.根据充放电曲线，借助式(1)，计算了4种样品在不同电流密度下的比电容，结果如图5(b)所示，很明显，相同电流密度下PAGO10比电容最大，当电流密度为1 A/g时，其比电容为517 F/g，这个结果表明PAGO10的电化学性能明显优于PANI/石墨烯微球和3D PANI/石墨烯有序纳米材料(电流密度为 A/g时，比电容分别为 261和495 F/g)[18-19]， 而PANIF比电容最小，仅为378 F/g;且在10 A/g电流密度下PAGO10的比电容仍保持在356 F/g 左右，这表明PAGO10电极具有优异的倍率性能.该复合材料比电容以及倍率性能得到极大提高源于rGO与PANIF两组分间的协同效应.在充放电过程中连接在PANIF间的rGO为电子转移提供了高导电路径;同时，紧密连接在rGO上的PANIF有效阻止水热还原过程中石墨烯的团聚，增加了电极/电解质接触面积，从而提高了PANIF的利用率而使得容量增加. 为了更清晰地了解所制备材料的电子转移特点以及离子扩散路径，对样品进行了交流阻抗测试，图5(c)为4个样品的Nyquist图.从图5(c)可知：在高频区、低频区均分别具有阻抗弧半圆、频响直线.在高频区，电荷转移电阻Rct大小顺序为RPAGO5
值说明rGO的加入提高了电极材料的导电性.在低频区，直线形状反映了样品电化学过程均受扩散控制，并且PAGO5所展现的直线斜率最大，说明其电容行为最接近理想电容，即频响特性最好，这也是源于rGO的加入提高了材料导电性以及复合物的独特微观结构.
氧化还原反应的发生，导致PANIF具有十分高的赝电容，但由于在大电流充放电过程中高分子链重复膨胀和收缩，导致其循环稳定性差而限制了其实际应用.为此，对ANIF和PAGO10进行循环稳定性分析.图6显示，PAGO10在5 A/g电流密度下经过1 000次充放电后，电容保持率为77%，而不含rGO的PANIF电极在2 A/g电流密度下充放电1 000次电容保持率仅为，这个结果表明PANIF循环稳定性较差;另外，rGO的加入形成的PANIF/rGO紧密的连接，降低了PANI链在充放电过程中的膨胀与收缩，使得链段不容易脱落或者断裂，从而PAGO10具有出色的循环稳定性.
3结论
采用自组装的方法，经水热反应，制备了PANIF/rGO复合电极材料.研究发现，rGO与PANIF紧密连接;而且，当PANIF与GO质量比为10∶1时，复合材料展现了最佳的电化学性能，当电流密度为1和10 A/g时，其比电容分别为517， 356 F/g.从上可知：合成的PAGO10具有高的比电容、较好的倍率性能和稳定性能，从而有望作为超级电容器电极材料在实践中应用.
浅谈水泥窑用新型环保耐火材料的研制及应用
1 概述
随着新型干法水泥生产技术在我国的迅速普及，我国水泥工业得到飞速发展，2012年，水泥总产量达亿吨，占世界总产量55%左右。在20世纪六、七十年代，镁铬质耐火材料因具有良好的挂窑皮和抗水泥熟料的化学侵蚀性能，而被广泛应用于新型干法水泥窑的烧成带[1]，并取得了良好的使用效果，但由于镁铬砖在使用过程中砖内的Cr2O3组分与窑气、窑料中的碱、硫等相结合，形成有毒的Cr6+化合物[2]。再加上原燃料中所带入的硫，碱与硫共存时形成另一种水溶性Cr6+有毒性致癌物质：R2(Cr，S)O4。水泥窑在正常运转中，其窑衬中镁铬砖内的一部分Cr6+化合物随着窑气和粉尘外逸，飘落在厂区及周边环境中，造成厂区大气的污染; 另一部分则残留在拆下的废砖中，废弃的残砖一遇到水就会造成地下水的污染;更直接的危害是在水泥窑折砖和检修作业时，窑气和碎砖粉尘中的Cr+6会给现场人员造成毒害，据有关专家论证，Cr6+腐蚀皮肤，使人易患上大骨病，进而致癌。因此，镁铬质耐火材料作为水泥窑内衬会对环境和人类造成长期污染和公害。
发达工业国家在水源、环境和卫生方面有着一系列配套的规范，其中德国对水泥厂预防“铬公害”的规定最普遍，执行也是最严格的，具体内容如表1所示：
我国于1988年4月颁布国家标准GB3838-88，对地面水中Cr6+含量进行明确规定，如表2所示：
这就使得水泥企业在使用镁铬砖做水泥窑内衬投入的环保费用加大，特别是用过镁铬残砖处理费用非常昂贵，因此，水泥窑用耐火材料无铬化是必然的发展趋势。
2 水泥窑烧成带新型环保耐火材料的研制
研制思路
目前，用于水泥回转窑烧成带的无铬环保耐火材料主要有镁白云石砖和镁铝尖晶石砖。镁白云石砖对水泥熟料具有良好的化学相容性和优良的挂窑皮性，但是抗热震性差，抗水化性差;镁铝尖晶石砖具有良好的抗热震性和抗侵蚀性，但是挂窑皮性差[3，4]。镁砖中引入铁铝尖晶石制成的第二代新型环保耐火材料―新型环保耐火材料，结构韧性好，抗碱盐及水泥熟料侵蚀能力强，具有良好的挂窑皮性能，在烧成带能有效延长使用寿命，是目前适合我国国情的新一代水泥窑烧成带用无铬耐火材料。但该产品的关键是铁铝尖晶石原料的合成、加入量、加入方式及有关工艺条件对制品性能的影响。
试验与研究
铁铝尖晶石的合成。铁铝尖晶石是一种自然界少有的矿物，化学分子式为FeAl2O4，其中含和。铁铝尖晶石为立方体结构，二价阳离子占据四面体位置，三价阳离子填充在由氧离子构成的面心立方中。其理论密度为，莫氏硬度为。要形成铁铝尖晶石，必须保证氧化亚铁(FeO或FeOn)是处于其稳定存在的条件下。只有在FeO能稳定存在的区域内，才能保证与Al2O3形成的化合物是FeO? Al2O3尖晶石，而在FeO稳定存在的区域以外的条件下，铁的氧化物与Al2O3作用得到的产物很难说是FeO?Al2O3尖晶石，而可能是含有大量或主要是Fe2O3-Al2O3的固溶体[5]。FeOn- Al2O3的系相图如图1所示：
为了得到高质量的合成铁铝尖晶石，我们特聘请了欧洲知名耐材专家进行专业技术指导，经过大量试验，掌握了烧结合成铁铝尖晶石的关键技术，为生产达到国际水平的新型环保耐火材料打下了良好的基础。在生产中把FeO与Al2O3按一定比例混合均匀后压制成荒坯，在保证“FeO”稳定存在的气氛下，经高温烧成，制得FeO? Al2O3尖晶石含量为97%以上的烧结铁铝尖晶石。产品衍射如图2所示：
原料与制品的性能 ①原料的选择。根据我们的生产经验，结合水泥窑烧成带对耐火材料的要求，我们选用优质镁砂、合成尖晶石为原料，并加入特殊添加剂来强化制品的性能，研制生产出第二代无铬镁尖晶石砖―新型环保耐火材料。所用原料理化指标如表3所示。②制品的性能。将原料破碎成所需的粒度，采用四级配料，经强力混碾、高压成型、高温烧成。产品的显微结构见图3，产品理化指标与国外同类产品对比情况如表4所示。
铁铝尖晶石对制品性能的影响 ①铁铝尖晶石加入量对制品耐压强度的影响。从图4可以看出：随着铁铝尖晶石增加制品的耐压强度呈现出先升后降的趋势，这是由于铁铝尖晶石与镁砂互溶的结果，铁铝尖晶石的加入量在10%时，制品的强度达到最大值。②铁铝尖晶石加入形式对制品抗热震性能的影响。从实验结果表5可以看出：以颗粒形式加入铁铝尖晶石制品的抗热震性比以细粉形式加入铁铝尖晶石制品相对较好。
产品的性能
结构韧性好、热震稳定性优良。新型环保耐火材料在烧成及使用过程中Fe2+离子扩散进入周边的氧化镁基质中，同时部分Mg2+离子扩散进入铁铝尖晶石颗粒，与铁铝尖晶石分解残留的氧化铝反应生成镁铝尖晶石，这一活化效应使制品在烧成或使用过程中，内部形成大量的微裂纹，重要的是铁铝尖晶石的分解过程、Fe2+离子和Mg2+离子的相互扩散在高温下持续进行，使得MgO-FeAl2O4耐
火材料在整个高温使用过程中，可以形成大量的微裂纹，这些微裂纹的存在有利于缓冲热应力、提高制品的结构柔韧性和热震稳定性。
强度高。从制品显微结构可以看出：制品内部铁铝尖晶石与高纯镁砂互溶，结构非常均匀致密，晶粒发育良好，颗粒与基质间通过晶间尖晶石相连接，结合良好，明显的提高了砖的密度和高温强度。
具有良好的粘挂窑皮性能。在使用过程中，制品中的Fe2O3与Al2O3都易与水泥熟料中的CaO反应生成C2F、C4AF等低熔点矿物，该矿物具有一定的粘度，可牢固粘附在新型环保耐火材料的热面，形成稳定的窑皮。我们把新型环保耐火材料和直接结合镁铬砖分别制成40mm×40mm×60mm样块，用90%水泥生料+5%煤粉+5%K2SO4，压制成Φ30×10mm圆饼，把圆饼放在两个样块中间，放入电炉内加热，温度升到1500℃，保温3小时，冷却后测其抗折强度，二者基本相同。由此可见，新型环保耐火材料粘挂窑皮性能优良。
产品的应用
新型环保耐火材料自2012年研制成功投放市场以来，通过河北鹿泉曲寨水泥公司、宁夏瀛海天琛水泥公司、内蒙古哈达图水泥公司、陕西尧柏水泥集团、北方水泥集团、河南锦荣水泥公司、新疆天基水泥公司、安阳湖波水泥公司等二十多家大型水泥企业2500t/d、5000t/d、6500t/d水泥窑烧成带应用，寿命周期均达到12个月以上，受到用户认可。
3 结论