石(shi)墨(mo)制(zhi)品化(hua)學(xue)法(fa)提(ti)純(chun)問題(ti)之(zhi)解(jie)析(xi)

石(shi)墨(mo)制(zhi)品化(hua)學(xue)法(fa)提(ti)純(chun)問題(ti)之(zhi)解(jie)析(xi)

田(tian)英(ying)文(wen)

（方(fang)大(da)炭素(su)新材(cai)料(liao)科(ke)技(ji)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公司(si) 甘(gan)肅蘭(lan)州(zhou) 730084）



摘(zhai)要(yao)：本(ben)文(wen)作(zuo)者通過長期在(zai)高純石(shi)墨(mo)生(sheng)產過程(cheng)中，所(suo)積(ji)累(lei)和了(le)解(jie)的壹(yi)些實踐(jian)經(jing)驗，對(dui)發生在化(hua)學(xue)凈化(hua)中(zhong)，常見(jian)和不(bu)常見(jian)的生產、質量問(wen)題(ti)進(jin)行(xing)解(jie)析(xi)，並(bing)提出(chu)相(xiang)應的解(jie)決辦(ban)法，期(qi)望能為(wei)國(guo)內同仁(ren)在(zai)進(jin)行(xing)同樣工作(zuo)中，起(qi)到參考和(he)指導(dao)作(zuo)用(yong)。

關鍵詞(ci)：化(hua)學(xue)凈化(hua) 問(wen)題(ti)解(jie)析(xi) 改進措(cuo)施(shi)

1.前(qian)言

在石(shi)墨(mo)化(hua)過程(cheng)中，以鹵(lu)素(su)（如氯(lv)、氟）進(jin)行(xing)化(hua)學(xue)反(fan)應，除去制(zhi)品內各(ge)類雜質(zhi)的(de)方(fang)法，稱化(hua)學(xue)凈化(hua)法(fa)。利(li)用(yong)化(hua)學(xue)凈化(hua)的(de)方(fang)法(fa)，對(dui)石(shi)墨(mo)類(lei)產品進行(xing)高純度的(de)處(chu)理，在我(wo)國(guo)已(yi)有(you)幾(ji)十年的歷史。早在(zai)上(shang)世(shi)紀(ji)五(wu)、六十年代，為滿足(zu)當(dang)時(shi)國(guo)家(jia)原(yuan)子(zi)能反(fan)應堆(dui)和(he)航(hang)天(tian)等(deng)領域對(dui)特種(zhong)石(shi)墨(mo)材(cai)料(liao)的(de)需求(qiu)，原(yuan)吉林(lin)炭素(su)廠，蘭(lan)州(zhou)炭素(su)廠和上(shang)海(hai)炭素(su)廠都曾先(xian)後大(da)批(pi)量的(de)進(jin)行(xing)過高純石(shi)墨(mo)的(de)生(sheng)產。僅原(yuan)蘭(lan)州(zhou)炭素(su)廠壹家(jia)，從(cong)1968年～1984年，就(jiu)先(xian)後生(sheng)產過數千噸(dun)，各種(zhong)用(yong)途不(bu)同的(de)高純石(shi)墨(mo)材(cai)料(liao)，不(bu)僅滿足(zu)了(le)當(dang)時(shi)國(guo)防(fang)工(gong)業和(he)其它行(xing)業(ye)的(de)需求(qiu)，有(you)些還(hai)出(chu)口(kou)到國(guo)外(wai)。

利用(yong)化(hua)學(xue)法(fa)對(dui)石(shi)墨(mo)類(lei)進(jin)行(xing)高純度的(de)處(chu)理，在老(lao)壹(yi)代炭素(su)人眼(yan)裏，並不(bu)是(shi)什麽(me)神(shen)秘、尖(jian)端的(de)新(xin)科(ke)技(ji)，僅僅是(shi)多了(le)壹(yi)道(dao)工序的(de)炭素(su)生產而已(yi)。
1984年後，由(you)於(yu)國(guo)內需求(qiu)量發生了(le)變(bian)化(hua)，上(shang)述(shu)企業基本(ben)陸續停止或(huo)縮減了(le)該(gai)類產品的生(sheng)產，從而(er)造(zao)成了(le)今(jin)天的國(guo)內企業中大(da)多數員工(gong)，對(dui)此項(xiang)技(ji)術感到陌(mo)生(sheng)和(he)神(shen)秘。近(jin)年來，隨著(zhe)科(ke)技(ji)水平(ping)的(de)發展(zhan)和(he)國(guo)內外(wai)新能源(yuan)市(shi)場(chang)的興起(qi)，人們把(ba)目(mu)光再(zai)次(ci)集(ji)中(zhong)到這種(zhong)含碳量高，灰(hui)分(fen)小(xiao)，更(geng)具(ju)有(you)高強(qiang)、高密等(deng)特點(dian)的優質高純石(shi)墨(mo)材(cai)料(liao)。如(ru)高含碳量的(de)負(fu)極材(cai)料(liao)、航(hang)空(kong)、航模、動(dong)力電(dian)池(chi)以(yi)及核(he)能發電中的高溫(wen)氣冷堆(dui)（HTGR）等(deng)等(deng)。為迎合上(shang)述(shu)產業的(de)發展(zhan)，有(you)的(de)企業已專(zhuan)門進行(xing)提(ti)純(chun)業(ye)務，有(you)的(de)在(zai)改造，有(you)的(de)在(zai)興建，更(geng)多的已(yi)納(na)入計(ji)劃(hua)，好(hao)壹個忙碌(lu)景(jing)觀(guan)[1]。

在(zai)石(shi)墨(mo)類(lei)制(zhi)品化(hua)學(xue)凈化(hua)過程(cheng)中，和生(sheng)產普通制(zhi)品壹樣，有(you)時(shi)也會發生壹些常見(jian)和不(bu)常見(jian)的生產、質量方(fang)面(mian)的突(tu)發性(xing)問(wen)題(ti)，根據筆(bi)者長期從(cong)事高純石(shi)墨(mo)生(sheng)產中積(ji)累(lei)的壹些實踐(jian)知(zhi)識(shi)，對(dui)以下(xia)重(zhong)點(dian)問題(ti)進(jin)行(xing)探(tan)討(tao)、解(jie)析(xi)。

2.總(zong)灰(hui)分(fen)偏(pian)高

高純石(shi)墨(mo)壹(yi)般(ban)是(shi)指含(han)碳量大(da)於99.99%，總(zong)灰(hui)分(fen)≤50ppm的石(shi)墨(mo)。按(an)使(shi)用(yong)的不(bu)同，又(you)分為(wei)50×10-6，20×10-6，10×10-6等(deng)幾(ji)個級別(bie)[3]。

國(guo)內高純石(shi)墨(mo)的(de)生(sheng)產，基本(ben)是(shi)建(jian)立在艾(ai)奇遜爐的基礎上(shang)，並(bing)配(pei)以(yi)純化(hua)通氣處理系(xi)統。由(you)於(yu)艾(ai)奇遜爐存在大(da)量電(dian)能、熱能上(shang)的(de)損(sun)耗(hao)，熱利用(yong)率很低。而化(hua)學(xue)凈化(hua)法(fa)，只(zhi)有(you)在(zai)高溫(wen)下(xia)，才(cai)能進(jin)行(xing)最(zui)佳(jia)反應，壹般(ban)要(yao)求(qiu)爐溫(wen)在(zai)2800℃以(yi)上(shang)，爐溫(wen)越(yue)高，反應的時(shi)間越充沛(pei)，凈化(hua)的(de)效(xiao)果也越好。可見(jian)溫(wen)度(du)對(dui)凈化(hua)效(xiao)果的影(ying)響(xiang)是(shi)顯著(zhu)的，盡(jin)管(guan)氣體分布(bu)是(shi)均勻(yun)的，但(dan)凈化(hua)溫(wen)度(du)與(yu)時(shi)間的關系(xi)如果不(bu)當(dang)，同樣也達(da)不(bu)到提高凈化(hua)的(de)效(xiao)果[2]。

為了(le)確(que)保石(shi)墨(mo)化(hua)爐有(you)較(jiao)高的溫(wen)度(du)，噸(dun)產品的電(dian)單(dan)耗(hao)，相(xiang)對(dui)普通品的石(shi)墨(mo)化(hua)，要(yao)高出(chu)壹(yi)倍多，按焙(bei)燒(shao)坯(pi)品重量，平(ping)均噸(dun)單(dan)耗(hao)壹(yi)般(ban)都在10000度(du)左右。同時(shi)爐芯寬(kuan)度也(ye)不(bu)宜過大(da)，壹般(ban)在(zai)1.2～1.6米(mi)為好(hao)，這樣，既(ji)有(you)利(li)於(yu)更好的(de)提高爐芯內的(de)溫(wen)度(du)和(he)保溫(wen)效(xiao)果，防止有(you)害氣體從邊墻(qiang)泄露，也(ye)有(you)利(li)於(yu)通入(ru)的氣體能夠(gou)充分(fen)的(de)集中反應。

高純石(shi)墨(mo)制(zhi)品，大(da)多是(shi)采(cai)用(yong)細顆(ke)粒(li)或(huo)超(chao)細顆(ke)粒(li)的優質焦炭壓制(zhi)的坯(pi)品 , 國(guo)外(wai)甚至生(sheng)產出(chu)超(chao)級細顆(ke)粒(li)（粒(li)度5～10μm）和(he)納米(mi)級顆(ke)粒(li)的坯(pi)品。我(wo)們知(zhi)道(dao)，坯(pi)品的密(mi)度越(yue)高，顆(ke)粒(li)越細，體積(ji)越(yue)大(da)，石(shi)墨(mo)化(hua)純(chun)度(du)的(de)處(chu)理難度(du)也(ye)越大(da)。其壹爐溫(wen)上(shang)升，不(bu)能過快，否(fou)則易(yi)發生制(zhi)品開裂(lie)。其二(er)由(you)於(yu)本(ben)體密度(du)過高，鹵素(su)氣體很難(nan)滲入(ru)到制(zhi)品內部(bu)，使反應時(shi)間和速(su)度延(yan)長。為了(le)保證制(zhi)品即不(bu)開裂(lie)又(you)能獲(huo)得高純度的(de)產品，對(dui)壹些較(jiao)大(da)規格(ge)的坯(pi)品，國(guo)內常用(yong)兩(liang)次石(shi)墨(mo)化(hua)的(de)辦(ban)法解(jie)決。國(guo)外(wai)的先進(jin)工藝(yi)是(shi)先(xian)將(jiang)坯(pi)品進行(xing)石(shi)墨(mo)化(hua)，再(zai)用(yong)壹種(zhong)化(hua)學(xue)提(ti)純(chun)機的(de)裝(zhuang)備，對(dui)制(zhi)品進行(xing)鹵(lu)素(su)純化(hua)處(chu)理。（據說(shuo)經(jing)這種(zhong)提純機處(chu)理後的(de)制(zhi)品，總(zong)灰(hui)分(fen)可達到5×10-6，甚至(zhi)1～2ppm）。

經(jing)提純處(chu)理後的(de)石(shi)墨(mo)類(lei)制(zhi)品總(zong)灰(hui)分(fen)高與低，除了(le)溫(wen)度(du)因(yin)素(su)外(wai)，另(ling)壹(yi)個關鍵因(yin)素(su)，就(jiu)是(shi)氣體通入(ru)量和(he)各(ge)溫(wen)度(du)階段對(dui)所(suo)通入(ru)氣體的調(tiao)控是(shi)否(fou)合(he)理。經驗證明，根據產品結構(gou)、性(xing)能和(he)用(yong)戶的(de)不(bu)同要(yao)求(qiu)，各通氣量，壹(yi)般(ban)分(fen)別(bie)為坯(pi)品總(zong)裝(zhuang)爐量的(de)6～10%，小(xiao)規(gui)格(ge)，粗結構的(de)制(zhi)品，可按下限(xian)，反之(zhi)按(an)上(shang)限(xian)，中等(deng)規格(ge)及負極材(cai)料(liao)類(lei)，可適當(dang)在(zai)中限(xian)選擇(ze)，如(ru)果用(yong)戶對(dui)總(zong)灰(hui)分(fen)有(you)特(te)殊要求(qiu)，有(you)時(shi)還(hai)需突破(po)上(shang)限(xian)。這與(yu)以(yi)前(qian)各類文(wen)獻(xian)和教材(cai)書(shu)中(zhong)所(suo)談到的，氯(lv)氣通入(ru)量為(wei)坯(pi)品的50kg/T，氟利(li)昂為(wei)20～30kg/T，有(you)很(hen)大(da)的差距(ju)，之所(suo)以(yi)過去偏(pian)低，主要是(shi)受(shou)當(dang)時(shi)產品結構(gou)和規(gui)格(ge)的限(xian)制(zhi)。

化(hua)學(xue)凈化(hua)法(fa)常用(yong)的鹵(lu)素(su)氣體，主要有(you)氯(lv)氣（Cl），氟氣（又(you)稱氟利(li)昂），其(qi)中(zhong)氟氣又(you)分為(wei)二(er)氟壹(yi)氯(lv)甲烷（CHClF2、R22、F22），二(er)氟二(er)氯(lv)甲烷（CCl2F2、氟利(li)昂-12、R12），及(ji)氮(dan)氣（N2），氬氣（Ar）。

在炭素(su)材(cai)料(liao)總(zong)灰(hui)分(fen)中，除少量雜(za)質(zhi)以(yi)單(dan)獨(du)元(yuan)素(su)存在外(wai)，多數是(shi)以(yi)化(hua)合(he)物(wu)的形(xing)態(tai)存(cun)在，因(yin)此，在正(zheng)常的石(shi)墨(mo)化(hua)溫(wen)度(du)下(xia)，是(shi)很(hen)難(nan)去掉這些雜(za)質的(de)。例如(ru)某高純石(shi)墨(mo)制(zhi)品前後對(dui)比，見(jian)表(biao)1。

表(biao)1 某高純石(shi)墨(mo)前(qian)後灰(hui)分(fen)對(dui)比表(biao)

元(yuan)素(su)名(ming)稱(cheng)

化(hua)學(xue)符(fu)號(hao)

沸(fei)點(dian)

未石(shi)墨(mo)化(hua)前(qian)

石(shi)墨(mo)化(hua)後

純(chun)化(hua)後

表(biao)1  某高純石(shi)墨(mo)前(qian)後灰(hui)分(fen)對(dui)比表(biao)

事實上(shang)，氟也(ye)可與某些金屬(shu)雜質(zhi)反應，生成某些金屬(shu)氟化(hua)物(wu)類的雜質，如(ru)氟化(hua)鋁(lv)、氟化(hua)鈉(na)等(deng)。

由(you)於(yu)各(ge)種(zhong)雜質與鹵(lu)素(su)相反應的溫(wen)度(du)，各(ge)不(bu)壹樣，因此，氣體的輸送也(ye)需選擇(ze)在(zai)不(bu)同的(de)溫(wen)度(du)下(xia)進行(xing)。以(yi)國(guo)內某炭素(su)廠為例(li)，當(dang)爐溫(wen)達(da)到1750±50℃時(shi)，先送壹(yi)次氯(lv)氣至2300℃左(zuo)右，然(ran)後改送氟氣（二(er)氟壹(yi)氯(lv)甲烷或(huo)二(er)氟二(er)氯(lv)甲烷），這壹(yi)區間需維持(chi)到停電後，爐溫(wen)下(xia)降到2400±50℃，繼續更換(huan)成氯(lv)氣，進行(xing)二(er)次送氯(lv)。爐溫(wen)下(xia)降至1800℃左右，停止送氯(lv)。用(yong)惰性(xing)氣體——氮(dan)氣對(dui)爐內的(de)殘(can)余氣體，進行(xing)清(qing)洗。

氮(dan)氣的通入(ru)量，應根據爐子(zi)的(de)大(da)小(xiao)和(he)裝(zhuang)爐量而(er)定(ding)，按(an)標(biao)準(zhun)40L的(de)氮(dan)氣瓶(ping)，壹(yi)般(ban)可選擇在40～60瓶(ping)之(zhi)間，筆(bi)者建(jian)議盡可能多送些，以(yi)防止爐內雜(za)質氣體對(dui)制(zhi)品的反(fan)滲。氮(dan)含(han)量對(dui)大(da)多產品不(bu)會帶(dai)來(lai)影(ying)響(xiang)，但(dan)對(dui)某些特(te)殊用(yong)途的(de)產品，如核(he)石(shi)墨(mo)，因(yin)氮(dan)對(dui)中子(zi)的(de)俘(fu)獲截(jie)面(mian)大(da)，在生產這類(lei)產品時(shi)，還(hai)要(yao)在通氮(dan)後，送入(ru)壹定(ding)時(shi)間的氬氣，對(dui)氮(dan)進(jin)行(xing)清(qing)洗。

3.氣體通入(ru)量的(de)計(ji)算

化(hua)學(xue)凈化(hua)過程(cheng)中，無論(lun)氯(lv)氣和氟氣的通入(ru)，壹般(ban)都是(shi)經(jing)某種(zhong)流量計(ji)，進行(xing)控制(zhi)，並按(an)經(jing)驗公式法(fa)進行(xing)推算。常用(yong)流量計(ji)多為玻璃(li)轉子(zi)流(liu)量計(ji)。見(jian)圖(tu)1。

各種(zhong)流量計(ji)，其操(cao)作(zuo)原(yuan)理大(da)體是(shi)壹(yi)樣的，只(zhi)是(shi)浮(fu)子(zi)的(de)材(cai)質(zhi)有(you)所(suo)不(bu)同，有(you)塑料(liao)，銅(tong)，鋁(lv)，不(bu)銹(xiu)鋼等(deng)。

按移動式送氯(lv)裝(zhuang)置常用(yong)的LZB-15型(xing)，不(bu)銹(xiu)鋼浮子(zi)計(ji)算，氯(lv)氣和氟氣平均每1刻度（最(zui)小(xiao)刻(ke)度(du)為(wei)0.1），每壹小(xiao)時(shi)輸出(chu)液(ye)體約(yue)3kg左(zuo)右。根據長期對(dui)各階段爐溫(wen)上(shang)升速(su)度和(he)時(shi)間的摸索，得出(chu)下(xia)列(lie)規律。

同樣，以某炭素(su)廠凈化(hua)提(ti)純(chun)爐為例，每爐平均裝(zhuang)入11噸左右的產品，從爐溫(wen)1750℃送入(ru)壹次(ci)氯(lv)氣，到2300℃改送二(er)氟二(er)氯(lv)甲烷，壹般(ban)所(suo)需時(shi)間約(yue)12個小(xiao)時(shi)，通氟時(shi)間在19～20小(xiao)時(shi)之間，二(er)次氯(lv)氣則需10小(xiao)時(shi)，浮子(zi)每1刻度，每小(xiao)時(shi)通氣量3kg（可看(kan)為常數項(xiang)），每次連(lian)接的瓶(ping)數為7瓶(ping)。通氣量可按下列經(jing)驗公式推算。


Q=a×h×n×t

式中(zhong)：a—每小(xiao)時(shi)通氣量（kg）；


h—浮(fu)子(zi)刻(ke)度(du)；


n—連(lian)接的瓶(ping)數；


t—送氣時(shi)間（小(xiao)時(shi)）。

當(dang)浮(fu)子(zi)刻(ke)度(du)為1時(shi)，全(quan)爐通氣量為(wei)：


Q（氯(lv)）＝3×1×7×（12+10）＝462kg

Q（氟）＝3×1×7×20＝420kg

當(dang)浮(fu)子(zi)刻(ke)度(du)為2時(shi)，通氣量則分(fen)別(bie)為：Q（氯(lv)）＝924kg，Q（氟）＝840kg。

在(zai)實際操(cao)作(zuo)時(shi)，因為要考慮(lv)到各類(lei)元(yuan)素(su)雜質反(fan)應的溫(wen)度(du)不(bu)同，初送時(shi)，浮子(zi)刻(ke)度(du)可調小(xiao)些，隨著(zhe)溫(wen)度(du)的(de)升高，逐(zhu)步(bu)調(tiao)大(da)。

由(you)於(yu)所(suo)裝(zhuang)產品的不(bu)同，送電(dian)曲(qu)線的不(bu)同，每爐的升溫(wen)速(su)度和(he)上(shang)升時(shi)間也不(bu)盡相(xiang)同，現(xian)場(chang)操(cao)作(zuo)人員，應根據每爐的具(ju)體情況來操(cao)作(zuo)，壹般(ban)實踐(jian)3～4爐後，基本(ben)上(shang)就(jiu)可摸索出(chu)其(qi)中(zhong)的規律(lv)。

按(an)經(jing)驗公式推算各氣體的通入(ru)量，必(bi)須是(shi)在(zai)壹(yi)定(ding)的條(tiao)件下(xia)，如果浮子(zi)材(cai)質(zhi)變(bian)化(hua)或(huo)流量計(ji)玻璃(li)管(guan)的公(gong)稱直(zhi)徑(jing)改變(bian)，則需摸索出(chu)所(suo)送氣體，每小(xiao)時(shi)的流量，才(cai)能按(an)此經驗公式推算。

4.導氯(lv)管(guan)突發性(xing)堵(du)塞(sai)

化(hua)學(xue)凈化(hua)過程(cheng)中，無論(lun)氯(lv)氣、氟氣或(huo)氮(dan)氣，都需要通過爐底(di)下(xia)部(bu)鋪設(she)的(de)石(shi)墨(mo)導(dao)管(guan)進入(ru)爐芯。

導氯(lv)管(guan)分內導(dao)管(guan)和外(wai)導管(guan)，用(yong)接頭聯接，中間為通孔(kong)（包(bao)括接頭），在內導(dao)管(guan)中間(jian)上(shang)部(bu)，鉆有(you)若(ruo)幹對(dui)稱的(de)通氣小(xiao)孔(kong)，直(zhi)徑(jing)在φ6～8mm左右。氣體經外(wai)導氯(lv)管(guan)與鐵(tie)件連(lian)接孔(kong)，進(jin)入(ru)爐內，並(bing)通過內導(dao)氯(lv)管(guan)的小(xiao)孔(kong)，向(xiang)爐芯輸入(ru)。

導(dao)氯(lv)管(guan)的暢(chang)通，是(shi)制(zhi)品化(hua)學(xue)凈化(hua)中(zhong)的(de)關鍵所(suo)在(zai)，然(ran)而在(zai)實際生產中，偏(pian)偏(pian)就(jiu)有(you)在(zai)送氣過程(cheng)中，內導(dao)氯(lv)管(guan)突發性(xing)堵(du)塞(sai)，造成氣體無法(fa)正常輸送的(de)怪(guai)現(xian)象。導(dao)氯(lv)管(guan)是(shi)否(fou)堵(du)塞(sai)，可以從下面(mian)兩(liang)方面(mian)進行(xing)判(pan)斷(duan)：

（a）移(yi)動(dong)式送氯(lv)裝(zhuang)置：連(lian)接鐵件的(de)塑料(liao)管(guan)，發生膨脹(zhang)，用(yong)手觸摸，原(yuan)來(lai)的(de)塑料(liao)軟管(guan)，變(bian)成又(you)鼓又(you)硬(ying)狀（移(yi)動(dong)式送氯(lv)裝(zhuang)置見(jian)圖(tu)2）。

（b）固定式送氯(lv)裝(zhuang)置：在(zai)調(tiao)節(jie)氣體流量計(ji)刻度(du)時(shi)，浮子(zi)不(bu)動，關閉氣體重新(xin)開啟(qi)後，浮(fu)子(zi)上(shang)升困難(nan)
（固定式送氣裝(zhuang)置見(jian)圖(tu)3）。

處理方法(fa)：關閉通氣閥(fa)，佩(pei)戴(dai)好(hao)防毒(du)面(mian)具(ju)，卸開(kai)鐵(tie)件與(yu)石(shi)墨(mo)導(dao)氯(lv)管(guan)的連(lian)接處，用(yong)壹根稍長些的(de)鋼筋棍(gun)快速(su)的進(jin)行(xing)疏(shu)通，並(bing)用(yong)氮(dan)氣對(dui)通氣孔(kong)進(jin)行(xing)吹(chui)洗，孔(kong)內有(you)光(guang)柱(zhu)射出(chu)；說(shuo)明導管(guan)已經(jing)暢(chang)通。如(ru)果沒(mei)有(you)光(guang)柱(zhu)，孔(kong)內暗(an)黑，需繼續疏(shu)通，直(zhi)到光柱(zhu)射出(chu)。

導(dao)氯(lv)管(guan)突發性(xing)堵(du)塞(sai)，大(da)多發生在通氟期(qi)間(jian)，主要原(yuan)因(yin)是(shi)二(er)氟壹(yi)氯(lv)甲烷屬(shu)低溫(wen)制(zhi)冷劑(ji)—可得到－80℃的制(zhi)冷溫(wen)度(du)，單(dan)位容積(ji)內制(zhi)冷能力比(bi)二(er)氟二(er)氯(lv)甲烷高出(chu)40～60%，兩(liang)者之(zhi)間沸(fei)點(dian)和物(wu)理焓值(zhi)相(xiang)差很大(da)，當(dang)通入(ru)二(er)氟壹(yi)氯(lv)甲烷後，會(hui)造成導(dao)氯(lv)管(guan)內孔(kong)急(ji)速(su)降溫(wen)，氣體發生裂(lie)解(jie)反應，甚至在(zai)裂(lie)解(jie)反應中，還(hai)原(yuan)成液(ye)態氟氯(lv)碳化(hua)物(wu)。如果導氯(lv)管(guan)孔(kong)內溫(wen)度(du)降低到700℃～900℃左右時(shi)，還(hai)會(hui)裂(lie)解(jie)反應生成壹(yi)種(zhong)四(si)氟乙(yi)烯(xi)（C2F4）的物(wu)質。

CHClF2（700～900℃）→CF2=CF2

其分子(zi)結(jie)構(gou)簡式為(wei)：CF2=CF2



這種(zhong)有(you)4個氟分(fen)子(zi)，兩(liang)個碳分(fen)子(zi)組(zu)成的(de)四(si)氟乙(yi)烯(xi)物(wu)質，因其濃度(du)較高，易(yi)形(xing)成發泡膠質狀，從(cong)而(er)使(shi)內導(dao)管(guan)通氣孔(kong)突(tu)發性(xing)堵(du)塞(sai)。為避免這(zhe)壹(yi)現象的(de)發生，可采用(yong)不(bu)易(yi)裂(lie)熱生成四(si)氟乙(yi)烯(xi)物(wu)質的二(er)氟二(er)氯(lv)甲烷（R12），或(huo)二(er)氟壹(yi)氯(lv)甲烷和氯(lv)兩(liang)者1:1的(de)混合性(xing)氣體。
5.制(zhi)品氧化(hua)

各(ge)類(lei)氣體結束(shu)後，爐子(zi)的(de)冷卻(que)，主要是(shi)以(yi)自(zi)然(ran)冷卻(que)的(de)方式，不(bu)能澆(jiao)水強(qiang)冷。氣體凈化(hua)爐產品氧化(hua)主要來自(zi)兩(liang)個方面(mian)。

（a）常見(jian)的人為因(yin)素(su)——操(cao)作(zuo)不(bu)當(dang)造(zao)成風(feng)、水氧(yang)化(hua)

①通氣結束(shu)後，沒(mei)及時(shi)將(jiang)外(wai)部導氯(lv)管(guan)輸氣孔(kong)封閉，或(huo)封閉不(bu)嚴(yan)，使(shi)空(kong)氣進入(ru)；

②導(dao)氯(lv)管(guan)與爐墻連(lian)接之間有(you)裂(lie)縫；

③抓上(shang)部(bu)保溫(wen)料(liao)過早或(huo)覆蓋不(bu)嚴(yan)；

④爐頭尾(wei)導電(dian)電極有(you)缺(que)陷(xian)，使(shi)冷卻(que)水進(jin)入(ru)爐內。

（b）不(bu)常見(jian)的人為因(yin)素(su)——矽(gui)氣氧化(hua)

矽(gui)氣氧化(hua)是(shi)指由(you)於(yu)操(cao)作(zuo)不(bu)當(dang)，造(zao)成爐底(di)或(huo)邊墻(qiang)耐火材(cai)料(liao)燒(shao)壞(huai)、熔化(hua)，使(shi)矽(gui)蒸氣滲透(tou)到制(zhi)品表(biao)面(mian)及內部(bu)的壹種(zhong)現象。其(qi)原(yuan)因(yin)大(da)多是(shi)由(you)於(yu)爐底(di)和(he)邊墻(qiang)的保溫(wen)料(liao)經(jing)多次循環(huan)使用(yong)後，電(dian)阻(zu)變(bian)小(xiao)，絕(jue)緣程(cheng)度變(bian)差造成電(dian)流的偏(pian)流(liu)所(suo)至(zhi)。

操(cao)作(zuo)中，為(wei)了(le)防(fang)止耐(nai)火材(cai)料(liao)燒(shao)損(sun)產生矽(gui)氣對(dui)產品的侵(qin)害，爐芯的四(si)周特(te)別(bie)是(shi)爐底(di)，每爐都應有(you)壹(yi)定(ding)厚度(壹(yi)般(ban)應不(bu)小(xiao)150mm) 的(de)全(quan)新保溫(wen)料(liao)，同時(shi), 爐底(di)支(zhi)撐(cheng)石(shi)墨(mo)導(dao)氣管(guan)的材(cai)料(liao)必(bi)須采用(yong)電阻(zu)較(jiao)高的炭塊類, 決不(bu)能選(xuan)用(yong)電阻(zu)小(xiao)的(de)石(shi)墨(mo)類(lei)。

（c）不(bu)常見(jian)的外(wai)部因素(su)——氣體氧化(hua)

用(yong)於石(shi)墨(mo)化(hua)產品化(hua)學(xue)凈化(hua)的(de)氮(dan)氣，基本(ben)屬(shu)工業(ye)級別(bie)，按純(chun)度(du)，又(you)分為(wei)壹級和二(er)級。無論(lun)是(shi)哪(na)個級別(bie)，正常的情況下，都不(bu)會對(dui)產品造成傷(shang)害，但(dan)也有(you)例(li)外(wai)；原(yuan)蘭(lan)州(zhou)炭素(su)廠在上(shang)世(shi)紀(ji)八(ba)十年代初，曾經(jing)接連(lian)發生過氮(dan)氣氧化(hua)產品的奇事（全(quan)部是(shi)下(xia)層(ceng)產品氧化(hua)）,後來(lai)經分(fen)析(xi)和(he)對(dui)生產氮(dan)氣的廠(chang)家(jia)考察(cha)，發現是(shi)氮(dan)氣制(zhi)備過程(cheng)中，由(you)於(yu)設(she)備(bei)出(chu)現(xian)了(le)問(wen)題(ti)，又(you)沒(mei)進行(xing)出(chu)廠(chang)檢(jian)驗，導致氮(dan)氣中的(de)水分(fen)和(he)含氧(yang)量嚴(yan)重(zhong)超(chao)標(biao)，引(yin)起(qi)產品的下(xia)部氧(yang)化(hua)。在(zai)此，筆(bi)者提(ti)醒，因(yin)凈化(hua)提(ti)純(chun)，每爐用(yong)氮(dan)氣量較(jiao)多，采購時(shi)應對(dui)生產廠家(jia)進(jin)行(xing)必(bi)要(yao)的(de)考察(cha)，選(xuan)擇(ze)正(zheng)規(gui)，產品質量達(da)標(biao)，有(you)嚴(yan)格(ge)檢驗程(cheng)序的企業。

另(ling)外(wai)氟利(li)昂在(zai)低溫(wen)時(shi)，容易(yi)和炭發生反應，生成四(si)氟化(hua)碳(tan)，對(dui)石(shi)墨(mo)產品造成侵(qin)蝕，因此，在爐溫(wen)1900℃之(zhi)前(qian)，決不(bu)能通入(ru)氟氣，使產品出(chu)現(xian)化(hua)學(xue)傷(shang)害[2]。

6.其(qi)它(ta)相關事項(xiang)

6.1 氣體操(cao)作(zuo)

在化(hua)學(xue)凈化(hua)過程(cheng)中，使用(yong)的氯(lv)氣和氟利(li)昂均屬(shu)於有(you)毒(du)、有(you)害氣體，壹旦(dan)發生泄漏(lou)，人員過量吸(xi)入(ru)，會(hui)引(yin)起(qi)中(zhong)毒(du)，因此，操(cao)作(zuo)、吊運(yun)、貯(zhu)存(cun)都必須嚴(yan)格(ge)按國(guo)家(jia)化(hua)學(xue)用(yong)品的有(you)關規程(cheng)、制(zhi)度執行(xing)。

氯(lv)氣的密(mi)度(du)比空(kong)氣大(da)，有(you)強(qiang)烈的(de)刺激性(xing)氣味，壹(yi)經(jing)發現，操(cao)作(zuo)人員要(yao)佩(pei)戴(dai)防(fang)毒(du)面(mian)具(ju)，用(yong)氨(an)水找(zhao)出(chu)泄漏(lou)源(yuan)，用(yong)石(shi)棉繩沾水玻璃(li)（又(you)稱泡(pao)花堿），對(dui)泄漏(lou)點(dian)進行(xing)封閉。

氯(lv)氣本(ben)身是(shi)壹(yi)種(zhong)黃(huang)綠(lv)色的(de)氣體，和氨(an)氣接觸，發生氧化(hua)還(hai)原(yuan)反(fan)應，生成氯(lv)化(hua)氨(an)。

3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2 （氨(an)氣過量）

3Cl2+2NH3=6HCl+N2 （氯(lv)氣過量）

氯(lv)化(hua)氨(an)是(shi)壹(yi)種(zhong)濃烈的黃(huang)白色氣體，煙霧(wu)和刺激味(wei)很(hen)大(da)。用(yong)氨(an)水來(lai)尋(xun)找(zhao)氯(lv)氣的泄漏(lou)點(dian)，是(shi)化(hua)學(xue)凈化(hua)中(zhong)常用(yong)的方(fang)法和必(bi)備(bei)的(de)用(yong)品。

氯(lv)氣和氟利(li)昂貯(zhu)存(cun)和(he)吊運時(shi)，嚴(yan)禁(jin)暴(bao)曬和碰撞，操(cao)作(zuo)現場(chang)應常備壹(yi)個容積(ji)比(bi)瓶(ping)子(zi)大(da)些的(de)鐵槽(cao)和火堿，萬壹遇(yu)到瓶(ping)子(zi)破(po)損時(shi)，可迅速(su)將(jiang)破(po)損的瓶(ping)子(zi)吊(diao)入(ru)鐵槽(cao)內進(jin)行(xing)化(hua)合(he)反(fan)應處理（加(jia)入(ru)火堿和水）。

6.2 溫(wen)度(du)的(de)測定

由(you)於(yu)化(hua)學(xue)凈化(hua)過程(cheng)中，爐溫(wen)與(yu)通氣時(shi)間等(deng)有(you)著(zhe)十(shi)分密切(qie)的關系(xi)，因此須對(dui)每爐都要進(jin)行(xing)測溫(wen)，同時(shi)為了(le)防(fang)止石(shi)墨(mo)測溫(wen)管(guan)發生意外(wai)斷裂(lie)等(deng)，壹般(ban)要(yao)安(an)裝(zhuang)兩(liang)個。

具(ju)體測溫(wen)步(bu)驟如(ru)下(xia)：

低溫(wen)階段（室溫(wen)～1500℃左(zuo)右），用(yong)熱電偶(ou)，如(ru)鉑銠-鉑型(xing)，連(lian)接數顯表(biao)，進行(xing)自(zi)動測溫(wen)。

高溫(wen)階段（1500℃～最高爐溫(wen)～通氣結束(shu)），用(yong)紅外(wai)線測溫(wen)儀(yi)（最(zui)高可測3000℃），或(huo)光電(dian)高溫(wen)儀(yi)（最(zui)高可測3200℃）。

石(shi)墨(mo)化(hua)送電(dian)中，由(you)於(yu)煙(yan)氣較多，當(dang)進(jin)入高溫(wen)階段，測溫(wen)時(shi)發現測溫(wen)孔(kong)煙(yan)氣過大(da)，可用(yong)氮(dan)氣吹(chui)洗，以減少被測溫(wen)度(du)的(de)誤差。準(zhun)確(que)的爐溫(wen)測定，是(shi)化(hua)學(xue)凈化(hua)法(fa)的(de)保證。

6.3尾(wei)氣與處(chu)理

對(dui)爐中產生的(de)煙(yan)氣（尾(wei)氣）進行(xing)無(wu)害化(hua)處(chu)理，是(shi)當(dang)今(jin)化(hua)學(xue)凈化(hua)過程(cheng)中，所(suo)必(bi)須具(ju)備的(de)環(huan)保條(tiao)件之(zhi)壹。

在(zai)高溫(wen)下(xia)，氯(lv)、氟氣體與制(zhi)品中的(de)雜質(zhi)發生化(hua)學(xue)反(fan)應後，生(sheng)成的(de)氯(lv)化(hua)物(wu)和氟化(hua)物(wu)，經分解(jie)，氣化(hua)而(er)產生的(de)煙(yan)氣，多數屬(shu)酸性(xing)氣體。根據化(hua)學(xue)中(zhong)的(de)酸(suan)與堿可生成鹽與水的(de)中(zhong)和反(fan)應原(yuan)理，利用(yong)工業(ye)火堿（NaOH）加(jia)入(ru)水稀釋(shi)後，對(dui)尾(wei)氣進行(xing)處(chu)理，是(shi)目(mu)前國(guo)內常用(yong)的、行(xing)之(zhi)有(you)效(xiao)的方(fang)法(fa)。

6.3.1直(zhi)接噴(pen)淋(lin)法

煙(yan)氣通過爐罩，進(jin)入煙道(dao)，在爐道(dao)的尾(wei)部，建(jian)壹個封閉的(de)方長形(xing)處(chu)理室（處(chu)理室留(liu)有(you)人員維(wei)護(hu)進出(chu)通道(dao)，平時(shi)封閉），在(zai)處理室的(de)下(xia)部，用(yong)混凝(ning)土，修成水池(chi)，並(bing)在水池(chi)的(de)上(shang)部(bu)安(an)裝(zhuang)若幹條(tiao)噴(pen)淋(lin)管(guan)，四(si)周用(yong)石(shi)棉等(deng)材(cai)料(liao)填(tian)充密(mi)封，堿水通過泵體進行(xing)循環(huan)，使煙(yan)氣得到充分(fen)的(de)噴(pen)淋(lin)。

輔(fu)助設(she)施(shi)：為(wei)保證煙氣順利通過，可在煙道(dao)內增(zeng)加(jia)壹(yi)臺(tai)抽風(feng)機，並(bing)在處(chu)理後的(de)煙氣排(pai)放尾(wei)部，安(an)裝(zhuang)壹個略(lve)高出(chu)廠(chang)房(fang)的煙囪，（紅磚(zhuan)砌(qi)築(zhu)或(huo)鐵質(zhi)均可）。如企業有(you)廢(fei)舊(jiu)的(de)煙(yan)囪，可直(zhi)接利用(yong)。

直(zhi)接噴(pen)淋(lin)法的(de)特點(dian)是(shi)，費(fei)用(yong)較低，維護(hu)方便，不(bu)占(zhan)企業地面(mian)空(kong)間，可修建在(zai)地下。被處理後的(de)煙氣，呈白色煙狀，檢(jian)驗達標(biao)。

6.3.2 罐(guan)式處(chu)理法

目(mu)前很(hen)多企業使用(yong)的方(fang)法，煙氣通過爐罩，進(jin)入煙道(dao)，在風機的(de)作(zuo)用(yong)下，使(shi)煙氣進入(ru)裝(zhuang)滿堿水液(ye)體的不(bu)銹(xiu)鋼處理罐內，經(jing)過液(ye)體循環(huan)和煙(yan)氣鼓泡(pao)的(de)原(yuan)理使酸(suan)性(xing)氣體反應，煙氣在第(di)壹(yi)個罐反(fan)應後，進(jin)入第(di)二(er)個罐再(zai)次(ci)循環(huan)，最後排(pai)除。

特點(dian)：采用(yong)罐式處(chu)理法，費(fei)用(yong)較高，維護(hu)難度大(da)，需占(zhan)用(yong)企業地面(mian)空(kong)間，被處(chu)理的煙(yan)氣效(xiao)果較好，檢驗達標(biao)。

7.結(jie)語(yu)

利(li)用(yong)化(hua)學(xue)凈化(hua)法(fa)，對(dui)石(shi)墨(mo)類(lei)產品進行(xing)純(chun)化(hua)處(chu)理，本(ben)來是(shi)在(zai)我(wo)國(guo)上(shang)世(shi)紀(ji)很(hen)多企業和人員都掌握(wo)的壹(yi)項(xiang)正(zheng)常技(ji)術。（如原(yuan)蘭(lan)州(zhou)炭素(su)廠等(deng)單(dan)位就(jiu)有(you)氯(lv)化(hua)工(gong)崗(gang)位）。如今(jin)，在少數人員中(zhong)，以“獨(du)創技(ji)術”進行(xing)所(suo)謂的保密和控制(zhi)，拒(ju)絕(jue)參觀(guan)，拒(ju)絕(jue)交流，對(dui)此筆(bi)者不(bu)敢茍(gou)同。筆(bi)者認(ren)為，上(shang)壹(yi)代(dai)炭素(su)人積(ji)累(lei)下來的(de)經驗和知識(shi)，不(bu)應該被時(shi)間和市場(chang)的變(bian)遷而(er)中(zhong)斷(duan)，更不(bu)應該變(bian)成少數人的所(suo)謂“專(zhuan)利”，應該壹代(dai)壹代的(de)傳(chuan)承(cheng)下(xia)去。

中國(guo)炭素(su)工業的(de)前(qian)景(jing)是(shi)美(mei)好(hao)的(de)，只(zhi)有(you)不(bu)斷交(jiao)流(liu)，取(qu)長補短(duan)才(cai)能共(gong)同發展(zhan)。互(hu)相(xiang)封鎖，相(xiang)互制(zhi)約(yue)只(zhi)會給中(zhong)國(guo)的(de)炭素(su)工業發展(zhan)帶(dai)來(lai)危害。

以(yi)上(shang)論(lun)述，純(chun)屬(shu)個人觀(guan)點(dian)，在此不(bu)求(qiu)壹致，但(dan)求(qiu)同感(gan)。

參(can)考文(wen)獻(xian)

[1]田英(ying)文(wen). 中(zhong)間(jian)相(xiang)炭微球—壹種(zhong)未來特炭的新型(xing)原(yuan)材(cai)料(liao)炭素(su)工藝與(yu)設(she)備(bei) 2010年. 第(di)15卷(juan).

[2]陳蔚然(ran). 炭素(su)材(cai)料(liao)工(gong)藝(yi)基礎,1984.6.湖南大(da)學.

[3]黃(huang)啟(qi)震(zhen)李(li)聖(sheng)華王(wang)萬平等(deng). 中國(guo)冶(ye)金百科(ke)全(quan)書(炭素(su)材(cai)料(liao)卷(juan))冶金工業出(chu)版(ban).2004.4.

[4]N·A蘭(lan)格(ge)(Lange)，蘭(lan)氏(shi)化(hua)學(xue)手(shou)冊(ce)，第(di)十(shi)三(san)版(ban)中文(wen)版(ban)，2010.1.

[5]周(zhou)公(gong)度(du).《化(hua)學(xue)辭(ci)典》2011.3.化(hua)學(xue)工(gong)業(ye)出(chu)版(ban)社.



作(zuo)者簡介(jie)：田英(ying)文(wen)，男(nan)，黑龍(long)江(jiang)哈爾濱(bin)出(chu)生(sheng)。1967年進入炭素(su)企業工作(zuo)，1978年畢業於湖南(nan)大(da)學化(hua)工(gong)系(xi)炭素(su)專(zhuan)業，從事炭素(su)石(shi)墨(mo)化(hua)技(ji)術、工藝(yi)40多年，現聘為方大(da)炭素(su)新材(cai)料(liao)科(ke)技(ji)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公司(si)特(te)種(zhong)石(shi)墨(mo)生(sheng)產技(ji)術指導(dao)。