焙烧温度与碳结构对钙碳球团抗压强度的影响

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0645

摘要/Abstract

摘要：

电弧法生产电石的过程中，原料应具备一定的强度，保证产物一氧化碳顺利通过。为了提升两步法中钙碳球团的抗压强度，以混合均匀的氧化钙和贫瘦煤为原料，通过嵌样机在压力为8 MPa、时长为1 min条件下压制直径为15 mm、质量为2.5 g的钙碳球团，在温度为350~750 ℃时进行了焙烧，研究了在不同焙烧温度下碳结构对钙碳球团抗压强度的影响。结果表明：当温度为350~＜550 ℃时，煤发生分解和解聚反应，半焦缺陷碳结构相对数量增加，抗压强度随着温度的升高而减小；温度为550~＜650 ℃时，煤固化收缩成半焦，导致抗压强度升高，达到最大值为59.9 kPa；温度为650~750 ℃时，半焦发生缩聚反应，缺陷结构向有序性发展，发生石墨化，导致抗压强度降低。

关键词: 氧化钙, 贫瘦煤, 钙碳球团, 焙烧温度, 碳结构, 抗压强度

Abstract:

In the process of arc production of calcium carbide，the raw material should have a certain strength to ensure the smooth passage of the product carbon monoxide.In order to improve the compressive strength of calcium carbon pellets in the two-step method，calcium oxide-containing carbon pellets with diameter of 15 mm and mass of 2.5 g were pressed with evenly mixed calcium oxide and lean coal at a pressure of 8 MPa and a time of 1 min by an embedded prototype，and calcined at a temperature of 350~750 ℃.The influence of carbon structure on the compressive strength of calcium oxide-containing carbon pellets at different calcination temperatures was studied.The results showed that when the temperature was 350~＜550 ℃，the decomposition and de-polymerization of coal was occured，the relative number of carbon structures with semi-coke defects was increased，and the compressive strength was decreased with the increase of temperature.When the temperature was 550~＜650 ℃，the coal was solidified and contracted into semi-coke，resulting in an increase in compressive strength to a maximum of 59.9 kPa.When the temperature was 650~750 ℃，the polycondensation reaction of semi-coke was occured，and the defect structure was developed to order and graphitization was occured，resulting in the reduction of compressive strength.

Key words: calcium oxide, lean coal, calcium oxide-containing carbon pellets, calcination temperature, carbon structure, compressive strength

中图分类号:

TQ127.1

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图/表 12

表1

表2

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参考文献 28

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工业分析
w（M_ad）	w（A_d）	w（V_d）	w（FC_d）
1.04	10.57	12.93	76.5
元素分析
w（C_d）	w（H_d）	w（O_d）	w（N_d）	w（S_d）
80.43	3.85	3.45	1.29	1.28

焙烧温度/℃	元素分析/%
焙烧温度/℃	w（C）	w（S）	w（H）	w（O）	w（N）
350	46.52	0.36	2.83	2.73	0.86
450	46.35	0.25	2.34	2.98	0.84
550	45.14	0.19	2.15	4.36	0.80
650	44.86	0.16	1.94	5.01	0.75
750	44.35	0.11	1.73	5.57	0.74

波段名称	波段位置/cm^-1	振动模式	波段类型
G	1 580	理想石墨晶格的E_2g对称伸缩振动	sp²
D₁	1 350	A_1g对称性石墨晶格振动	sp²
D₂	1 720	无序石墨晶格结构	sp²
D₃	1 450~1 540	芳香环的半圆形呼吸；无定形碳结构	sp²，sp³
D₄	1 200~1 350	芳基-烷基醚；对位芳烃	sp³

温度/℃	A_D1	A_D3	I_D1 /I_G	I_G /I_all
350	22 520	16 500	0.441 92	0.495 46
450	26 150	21 020	0.457 01	0.479 1
550	32 590	25 580	0.481 03	0.469 48
650	24 730	19 950	0.485 47	0.469 39
750	15 620	16 800	0.461 72	0.465 35

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