史上最全的碳-⽯墨讲解!
“碳”、既是最硬⼜是最软的材料，既是绝缘体⼜是导电体，既是隔热材料⼜是导热材料，既是全吸光材料⼜是全透光材料。为了更全⾯的了解它，让我们先从碳材料的发展史开始吧。 碳，⽣命之源，
它是地球上⼀切有机体⽣物的⾻架元素，
是构成⼈体最重要的元素。
------------------------------------------------------------------------
⽽且，“碳”
既是最硬⼜是最软的材料，
既是绝缘体⼜是导电体，
既是隔热材料⼜是导热材料，
既是全吸光材料⼜是全透光材料。
碳的性能，
超高压汞灯是不是很多元化？
为了更全⾯的了解它，
让我们先从碳材料的发展史开始吧。
---------------------------------------------------------------------------
碳材料发展简史
A brief history of carbon materials science
碳，是不是很神奇？
看看它的发展史有没有觉得它离我们真的很近，
低调的服务于⽣活的⽅⽅⾯⾯。
从最贴近我们的⽣活领域，
到科技前沿的航空航天、核⼯业；
从⼈类的⽣存中作为热能来源的⽊炭，
到表达爱意浓浓的炫亮钻⽯；
超低温制冷机从开启⼈类⽂明⽤来书写的墨汁；
从开启⼈类⽂明⽤来书写的墨汁；电热丝切割机
到远征宇宙的碳纳⽶管“天梯”。
这都是“碳”性能展现的不同状态，
这些多元化的性能，
也使得科学家为之着迷，
棘轮棘爪
对“碳”的研究也成为了他们永不放弃的课题。
【碳材料发展史】
⽣活⽤炭
Carbon in Life
被⽤作
取暖、烹饪和⽂字记录等。
⽊炭
⽊炭（charcoal）是⽊材或⽊质原料经过不完全燃烧，或者在隔绝空⽓的条件下热解，所残留的深褐⾊或⿊⾊多孔固体燃料。
应⽤
应⽤
⼈们是从什么时候开始使⽤炭的虽然并不⼗分清楚，但如说⼈们发明取⽕的同时就与炭产⽣了联系的看法应该说是妥当的。
⽊炭是保持⽊材原来构造和孔内残留焦油的不纯的⽆定形碳。中国商代的青铜器和春秋战国时代铁器的冶炼都⽤⽊炭，利⽤其吸湿性来观测⽓候变化等。
燃料，电炉冶炼的还原剂，⾦属精制时⽤作覆盖剂保护⾦属不被氧化。
在化学⼯业上常作⼆硫化碳和活性炭等的原料。⽤作饼⼲⼚、冶炼⼚等的燃料，也⽤于⽔的过滤、液体的脱⾊和制备⿊⾊⽕药等。还在研磨、绘画、化妆、医药、⽕药、渗碳、粉末合⾦等各⽅⾯应⽤。
产品分类
⽊炭产品主要分为⽩炭、⿊炭、活性炭、机制炭等四⼤类。
•⽩炭特点：优点燃烧时间长，不冒烟，⽆污染，⽐重⼤，敲击有⾦属钢⾳；缺点受潮易发爆（燃烧时发出噼⾥啪啦的声⾳，并有⽕星飞溅伤⼈）、价格昂贵等。
•⿊炭特点：优点易点燃；缺点易发爆、不耐烧、燃烧时有烟等。
天线制作
•活性炭活性炭可以说是⽊炭的深加⼯。主要产在我国南⽅福建、浙江⼀带，他是把⽊炭利⽤氯化锌、磷酸、硫化钾和⽩云⽯等化学物品活化、漂洗、⼲燥、粉碎加⼯⽽成的，其⽣产过程对⽔污染⽐较严重，国家⼀般限制⽣产。•机制炭机制炭作为传统⽊炭（传统⽊炭：以树⽊为原料，烧制⽽成，是⼀种毁坏资源的产业，已被国家所禁⽌）的替代产品，它有燃烧时间长、热值⾼、不冒烟、不发爆、环保等多种优点。
美乳レフリーに反则技
煤炭
煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的⽣物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。是⼀种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经⽣物化学作⽤，埋藏后再经地质作⽤转变⽽成，俗称煤炭。煤炭被⼈们誉为⿊⾊的⾦⼦，⼯业的⾷粮，它是⼗⼋世纪以来⼈类世界使⽤的主要能源之⼀。
应⽤
虽然煤炭的重要位置已被⽯油所替代，但在相当长的⼀段时间内，由于⽯油的⽇渐枯竭，导致它必然⾛向衰败，⽽煤炭因储量巨⼤，加之科学技术的飞速发展，煤炭汽化等新技术⽇趋成熟，并得到⼴泛应⽤，煤炭必将成为⼈类⽣产⽣活中的⽆法替代的能源之⼀。
煤炭的⽤途⼗分⼴泛，可以根据其使⽤⽬的总结为三⼤主要⽤途：（1)动⼒煤，（2)炼焦煤，（3）煤
化⼯⽤煤，主要包括⽓化⽤煤，低温⼲馏⽤煤，加氢液化⽤煤等。
产品分类
煤炭是世界上分布最⼴阔的化⽯能资源，主要分为烟煤和⽆烟煤、次烟煤和褐煤等四类。
墨
墨是中国古代书写和绘画⽤到的墨锭。墨的主要原料是炭⿊、松烟、胶等，是碳元素以⾮晶质型态的存在。通过砚⽤⽔研磨可以产⽣⽤于⽑笔书写的墨汁，在⽔中以胶体的溶液存在。
研磨可以产⽣⽤于⽑笔书写的墨汁，在⽔中以胶体的溶液存在。
【碳材料发展史】
传统⼯业⽤炭
Carbon in Traditional Industries
被⽤作
冶⾦、橡胶轮胎、电动机械等领域。
焦炭炼铁
焦炭⼀种固体燃料，质硬、多孔、发热量⾼、⽤煤⾼温⼲馏⽽成，多⽤于炼铁。焦碳通常按⽤途分为冶⾦焦（包括⾼炉焦、铸造焦和铁合⾦焦等）、⽓化焦和电⽯⽤焦等。
应⽤
针对从17世纪到18世纪⽊炭资源缺乏的实际情况，提出了新炭材料资源即利⽤煤的要求，有数代先驱者开始了煤炭炼铁的实验。
焦炭的⽣产在18世纪末取得较⼤进步，蜂巢式焦炉替代了以前⽣产⽊炭式的窑，焦炭的质量取得了决定性的改善。
最初焦炭的使⽤仅限于⽣产⽣铁，1783年H.Cort和P.Onions独⽴地研究⽤焦炭把⽣铁炼成钢，⽽发明了搅拌（Paddling）型炉并应⽤。这是⼀种将反射炉中熔融的铁⽔⽤铁棒不断搅拌，让碳及其它杂质燃烧逸出，把⽣铁完全变成柔韧钢锭的⽅法。
H.Cort把⼩块煅钢放在带槽的压延机加⼯，得到了典型的具有纤维状组织、耐腐蚀的优质锻造钢。这项发明使Cort成为近代压延机之⽗。此外，这种⽅法提供的钢是液态的，把钢⽔倒⼊铸模就可以成为铸钢。这就给铁冶⾦⼯业所有的⼯序带来影响。
针对从17世纪到18世纪⽊炭资源缺乏的实际情况，提出了新炭材料资源即利⽤煤的要求，有数代先驱者开始了煤炭炼铁的实验。
产品分类
⽓化焦
是专⽤于⽣产煤⽓的焦碳。主要⽤于固态排渣焦碳的固定床煤⽓发⽣炉内，作为⽓化原料，⽣产以CO和H2为可燃成分
是专⽤于⽣产煤⽓的焦碳。主要⽤于固态排渣焦碳的固定床煤⽓发⽣炉内，作为⽓化原料，⽣产以CO和H2为可燃成分的煤⽓。
电⽯焦
电⽯⽤焦是在⽣产电⽯的电弧炉中作导电体和发热体⽤的焦碳。电⽯⽤焦加⼊电弧炉中，在电弧热和电阻热的⾼温（1800-2200℃）作⽤下，和⽯灰发⽣复杂的反应，⽣成熔融状态的炭化钙（电⽯）。 铁合⾦焦
铁合⾦焦是⽤于矿热炉冶炼铁合⾦的焦碳。铁合⾦焦在矿热炉中作为固态还原剂参与还原反应，反应主要在炉⼦中下部的⾼温区进⾏。以冶炼归铁合⾦为例，其反应式为SiO2（液）+2C（固）=Si（液）+2CO（⽓），随着反应的进⾏，焦碳中的固定碳不断消耗，主要以CO形式从炉顶逸出。焦碳灰粉中的三氧化⼆铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)和五氧化⼆磷(P2O5)等，部分或⼤部分被还原出来，进⼊合⾦中；未参加反应的部分进⼊炉渣。焦碳中的硫和硅⽣成硫化硅和⼆硫化硅后挥发掉。冶炼不同品种的铁合⾦，对焦碳质量的要求不⼀，⽣产硅铁合⾦时对焦碳质量要求最⾼，所以能满⾜硅铁合⾦⽣产的铁合⾦焦，⼀般也能满⾜其他铁合⾦⽣产的要求。
-----------------------------------------------------------------
⽯墨电极
⽯墨电极，主要以⽯油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、⽯墨化、机加⼯⽽制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进⾏加热熔化的导体，根据其质量指标⾼低，可分为普通功率、⾼功率和超⾼功率。
电炉炼钢⽤电极
电炉炼钢⽤电极不但⽤于电弧⽽且也在炉外精炼的LF（Ladle Furnace）使⽤。当初的LF是单纯对钢脱氧时温度下降⽽进⾏温度补偿设置的。LF具有温度补偿，⼜可向钢包中添加还原剂，使钢种扩⼤，质量改善，合格率上升，也是实现连铸配合不可缺少的设备。
电极的使⽤环境
电弧炉中使⽤的炼钢⽤电极的作⽤是让铁屑和电极间产⽣电弧。炉内温度超过1500 ℃，弧端温度在3500℃以上，因此作为电极材料不但要具有导电性，还要具有在⾼温下不熔融变形，保持⼀定的机械强度。⼈造⽯墨电极因符合上述条件⽽成为唯⼀的实⽤材料。
电极消耗分正常的连续消耗和异常的不连续消耗，后者是脱落或折损消耗。
电极前端部因产⽣电弧局部加热⽽受到很⼤的热应⼒，产⽣掉块。另外在追加铁屑，再通电时的急冷急热，⼤电流通过时电极内部的温度差，由此产⽣的径向环应⼒和剪切应⼒使电极产⽣裂纹，在电极前端部的连接处，常发⽣脱落或掉块折损。
电极从机械作⽤⾓度讲也是在过酷条件下使⽤。铁屑崩塌对电极的冲击很⼤，常常造成电极卡箍下链接接头最⼤径附近或孔底处折断。
熔解末期是超过1500℃的⾼温，吹氧精炼或流⼊的空⽓使炉内成为氧化性⽓氛，在这样环境下，电极侧部会连续消耗。
此外，电极端部会由于电弧热升华，会因与炉渣或熔钢接触⽽遭侵蚀。
今后的⽅向
1990年以来，⽇本直流电弧炉发展迅速，100吨以上的⼤型炉不断投产。
交流电弧炉为降低闪烁，增⼤有效功率，降低电极消耗，也在稳步地向追加电抗器的电弧炉转换。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议