检索结果-南通市图书馆

作者：程月大连海事大学

学位级别：硕士

石墨材料作为一种重要的战略资源,纯度决定其应用范围,纯度越高的石墨应用范围越广泛,不同的提纯方法可得到不同纯度的石墨,现有物理法和化学法的石墨提纯技术成本高、酸碱对设备和环境破坏严重、工艺流程复杂,因此开发一种清洁环保且... 详细信息

石墨材料作为一种重要的战略资源,纯度决定其应用范围,纯度越高的石墨应用范围越广泛,不同的提纯方法可得到不同纯度的石墨,现有物理法和化学法的石墨提纯技术成本高、酸碱对设备和环境破坏严重、工艺流程复杂,因此开发一种清洁环保且高效的石墨提纯技术,成为近年来国内外研究的热点。本文基于电弧等离子体放电基本特性建立了一种非转移电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨的方法,对黑龙江省鸡西市的大鳞片石墨样品进行等离子体高温处理。根据国家标准化学分析法对石墨进行杂质分析,利用电子显微镜对处理前后石墨微观结构进行对比,并分析电弧等离子体对石墨提纯效果影响。研究结果如下:(1)建立了大气压氩气环境下直流电弧等离子体石墨提纯实验系统。实验系统包括电弧等离子体炬反应器、电源与电弧维持系统、石墨送粉装置、回收装置以及检测系统。采用电子显微镜分析鸡西大鳞片石墨样品,其表面形态圆润无棱角;经分析,石墨样品中主要杂质包括Si、Al、Fe,并以Si O、AlO、FeO、Si Cl、Fe Cl的形式存在。(2)研究了不同放电模式的影响因素,其中包括气流速、输入电流、送粉速。放电电压随电流和气流速的增加逐渐增加,随放电间隙的增大先增大后减小,当气流速为25 SLM、电流为500 A、放电间隙为2.20 mm时放电电压数值达到最大值,为30 V;电弧等离子体弧长随电流和气流速的增加先增加后减小,随放电间隙的增大先增大后减小,气流速为25 SLM、电流为500 A、放电间隙为2.20 mm时达到极值为38 cm;电弧等离子体炬的表面温度随电流和气流速的增加先增加后减小,在气流速为25 SLM、电流400 A时达到极值,此时内焰温度为2800℃,外焰温度为3350℃。实验验证提纯石墨的最佳放电条件为:等离子体放电间隙为2.20 mm、输入电流为300 A、400 A、500 A、气流速为20～30 SLM。(3)在最佳放电参数条件下对石墨进行等离子体高温处理,讨论加入石墨样品对电弧等离子体放电特性的影响,分析提纯后石墨样品的理化性质、杂质含量。结果显示电极间放电电压随着气流速和电流的增加先增加后减小,在电流400 A、送粉速15 g/min时达到极值为32 V;加入石墨样品前后弧长无明显变化,电弧等离子体射流状态发生改变,加入石墨前射流为亮黄色,放电稳定,加入石墨后射流颜色变为绿色,弧心亮度提升能量密度增大;电弧等离子体炬的表面温度在加入石墨样品后有所提升,内焰的温度提升至3350℃,外焰提升至3450℃;提纯后的石墨样品纯度随着送粉速的增加先增加后减小,当送粉速为10 g/min时石墨纯度达到极值为99.21%,此时对应提纯条件为电流400A、气流速25 SLM。利用扫描电子显微镜对提纯后的石墨样品分析研究发现提纯后的石墨样品出现断裂粉碎的特征。电弧等离子体炬提纯石墨方法将纯度为94.18%的石墨提升至99.21%,此种方法达到了减少环境污染、提高提纯效率的目的,为提出新型石墨提纯方法奠定了一定的基础。

关键词：非转移电弧大鳞片石墨石墨提纯等离子体

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氩气电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨研究

引用

强激光与粒子束 2021年第6期33卷 180-189页

作者：程月俞哲李金懋宋春莲赵智豪路丹丹张小芳大连海事大学理学院物理系辽宁大连116026 黑龙江工业学院等离子体生物质材料研发与检测省级重点实验室黑龙江鸡西158100

石墨材料作为一种工业原料,特别是纯度在99.9%以上的高纯石墨被应用在各大高科技领域,现有物理法和化学法的石墨提纯技术成本高、酸碱对设备和环境破坏严重、工艺流程复杂,因此开发一种优良有效的石墨提纯技术,已成为近年来国内外研究... 详细信息

石墨材料作为一种工业原料,特别是纯度在99.9%以上的高纯石墨被应用在各大高科技领域,现有物理法和化学法的石墨提纯技术成本高、酸碱对设备和环境破坏严重、工艺流程复杂,因此开发一种优良有效的石墨提纯技术,已成为近年来国内外研究的热点。建立了一种利用非转移电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨的方法,利用电弧可快速产生高温的特性,对黑龙江省鸡西市纯度为94.18%的大鳞片石墨样品进行高温处理。研究显示在本文电弧装置下提纯石墨的最佳放电参数范围气流量为25 L/min、电流为400 A、功率为10 kW,此时的电弧表面温度高达3350℃,利用扫描电子显微镜等对电弧处理前后石墨样品的微观结构对比发现石墨样品出现粉碎、断裂等特点,根据石墨化学分析方法国家标准GB/T 35212008对石墨纯度及其杂质进行研究分析,经电弧处理后石墨纯度提高到99.21%。

关键词：非转移电弧大鳞片石墨石墨提纯方法高温提纯法等离子体

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