原料油钾钠含量对生产高结构炭黑的影响及其监测方法(已解密)
焦炭碱金属含量标准
焦炭碱金属含量标准一、碱金属元素种类焦炭中的碱金属元素主要包括钠(Na)、钾(K)、锂(Li)等。
这些元素在焦炭中的含量极低，但对钢铁生产等过程有显著影响。
二、含量限值为了确保焦炭的质量和使用的安全性，需要严格控制焦炭中碱金属元素的含量。
不同国家和地区的焦炭碱金属含量标准可能存在差异，但一般来说，焦炭中碱金属元素的含量应满足以下限值：1. 钠(Na)：≤0.20%2. 钾(K)：≤0.20%3. 锂(Li)：≤0.005%三、测定方法测定焦炭中碱金属含量的方法有多种，包括化学分析法、原子吸收光谱法、发射光谱法等。
具体采用哪种方法应根据实际情况和实验室条件而定。
四、焦炭质量焦炭中的碱金属含量是评价焦炭质量的重要指标之一。
含量过高可能对高炉操作产生不良影响，如降低焦炭的机械强度、增加炼铁能耗等。
因此，在焦炭的生产和使用过程中，应严格控制碱金属含量，以确保焦炭的质量和性能。
五、环境保护由于焦炭在生产和运输过程中可能产生大量粉尘和废气，若处理不当，可能会对环境造成不良影响。
因此，应对碱金属含量的控制加强关注，同时采取适当的措施，减少对焦炭生产和使用过程中的环境污染。
六、生产工艺控制焦炭中碱金属含量的关键在于生产工艺。
应优化焦炭的生产工艺，采取有效的除杂措施，降低碱金属的含量。
此外，还应加强生产设备的维护和管理，确保设备的正常运行，提高产品的质量和稳定性。
七、焦炭应用不同行业对焦炭中碱金属含量的要求可能存在差异。
在钢铁、化工等领域中，焦炭通常作为还原剂、燃料等用途。
在这些应用中，碱金属含量过高可能会对生产过程和产品质量产生不利影响。
因此，在使用焦炭时，应充分考虑其碱金属含量的影响，并采取相应的措施。
八、储存运输在焦炭的储存和运输过程中，应采取适当的措施防止碱金属含量的增加。
例如，保持储存环境的干燥、避免受潮和雨淋等。
同时，还应加强运输过程中的密封和防护措施，以减少粉尘和废气的排放，保护环境和人体健康。
炭黑的主要成分及杂质、有害物质总结
炭黑的主要成分及杂质、有害物质总结炭黑主要成分是炭，同时含有少量氢、氧、氮等元素，这些少量氢、氧、氮等元素主要以羟基、羰基、氨基或氰基等形式存在。
炭黑主要化学成分：炭/碳（C）元素含量（Wt%）≥93%；含氧基团含量（Wt%）≤7%。
通常的炭黑产品化学成分含量是这些，但不同的炭黑产品的化学成分含量会有所变化，不过变化不是很大。
炭黑中有哪些杂质？炭黑并不是纯洁物，炭黑主要成分是碳，同时含有少量氢、氧、氮等元素，这些杂质元素主要以羟基、羰基、氨基或氰基等形式存在。
炭黑的生产方式主要是是含碳物质（煤、天然气、重油、燃料油等）在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。
不完全燃烧哦，所以不是纯净物，色素炭黑也不是。
那么炭黑中杂质有哪些？主要如下：1.水份：通常煤焦油产品的水分要求执行国标4％的要求。
2.机械性杂质：原料油除杂作业，使得煤焦油供应商必须具备仓储加工能力。
当然也取决于在与客户签订合同时的质量要求。
不管怎样，焦粒,耐火材料炉渣和铁锈等杂质最终会对橡胶制品表面光洁度、成胶性能、拉伸强度、耐曲挠性、抗龟裂性、使用周期等产生影响。
3.硫含量：硫的存在橡胶的早期硫化，甚至引起焦烧，从而使橡胶塑性——弹性的变化提前，进而造成成胶后期拉伸强度和定伸强度下降。
因为煤焦油是媒焦化的副产品之一，所以，其硫含量高低，取决于焦化过程中原料煤的供应情况。
4.金属杂质和盐类：金属杂质和盐类含量过高，将会造成橡胶制品表面龟裂、老化加速和使用寿命缩短。
.其中，金属元素含量过高，会使炭黑的补强性下降，进而影响影响橡胶产品的耐磨性和硬度。
传统煤焦油质量指标中，一般要求煤焦油灰分含量小于等于0.13％。
炭黑有害物成分及含量：多环芳烃（PAH）（CAS No.-）含量（Wt%）≤0.001%砷（As）（CAS No.7440-38-2）含量（Wt%）≤0.0001%镉（Cd）（CAS No.7440-43-9）含量（Wt%）≤0.00001%汞（Hg）（CAS No.7439-97-6）含量（Wt%）≤0.0001%铅（Pb）（CAS No.7439-92-1）含量（Wt%）≤0.0001%铬（Cr）（CAS No.7440-47-3）含量（Wt%）≤0.001% 等。
高炉碱金属富集区域钾_钠加剧焦炭劣化新认识及其量化控制模型
ABSTRACT
The effects of potassium and sodium on coke degradation are commonly thought to be similar by studying the influence
of alkali carbonates on coke gasification，and the amounts of potassium and sodium into the blast furnace （ BF） are controlled without considering the differences． But BF investigations indicate that alkali carbonates have decomposed and in coke the potassium content is always larger than the sodium content，where the enrichment of alkali metals is obviously aggravated． In this article it is found by thermodynamic calculations that alkali metals exist as simple substance vapors instead of carbonates or oxides in the alkali enriched regions． Based on that，experiments for testing the autonomic absorption and damage of potassium and sodium vapors on coke with or without carbon dioxide were designed to simulate the alkali enriched regions． Atomic absorption spectrometry （ AAS） ，Xray diffraction （ XRD） and scanning electron microscopeenergy dispersive spectrometry （ SEMEDS） analysis reveal that the absorbance and damage of potassium vapor on coke are much larger than those of sodium vapor because of easy combination with ash in coke to form kaliophilite ，which induces volume expansion and crack propagation． So it is proposed that the ash content in coke should be low and potassium into BF should be strictly controlled． Coke gasification tests with different contents of potassium vapor show a steep ascent in coke reaction index （ CRI ） when the mass ratio of potassium vapor to coke in the gassolid system is above 3% ． According to the different absorption and damage effects of potassium and sodium on coke，quantificational control models are constructed for determining the upper limits of potassium and sodium as well as the total amount into BF． KEY WORDS blast furnaces； alkali metals； vapor； coke； ash； degradation
icp-oes法测定炭黑原料油中的钾和钠
２０１９ 年第 ６ 期
山 西 化 工
SHANXICHEMICALINDUSTRY
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l１８４
No．
６,２０１９
DOI:
１０．
１６５２５/
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Ｇ
１１０９/
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２０１９．
０６．
１４
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分析与测试
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ＧOES 法测定炭黑原料油中的钾和钠
段毅平
(山西省工业标准化研究院,山西 太原 ０３００３２)
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应低,标准曲线线性范围宽,具有良好的精密度和重
复性.
收稿日期:
２０１９
Ｇ
１０
Ｇ
２７
作者简 介:段 毅 平,女,
１９６８ 年 出 生,毕 业 于 太 原 理 工 大 学,工 学 学
士,高级工程师,主要从事煤化工产品检验研究及标准化工作.
８００ ℃ 下恒温灼烧 ２h,待高温炉温度降到 ２００ ℃ 以
１０００mg/L,有证标物).
１．
２ 样品处理
称取已混合均匀的样品 １０g(称准至 ０．
１ mg),
置于石英蒸发皿中,于电热板上低温加热,待油气出
现时,用无灰滤 纸 点 火,并 降 低 电 热 板 温 度,使 样 品
的.原料油由于 生 产 工 艺 的 原 因,一 定 程 度 上 都 含
缓慢燃烧,待燃烧即将停止时,再逐渐提高电热板温
曲线测定.
山 西 化 工
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表 １ K、
Na标准系列溶液质量浓度
湖南大学炭素工艺学资料
67 炭材料生产用原料有哪些？在常规炭材料生产中，通常采用的原料可分为以下几类：( ”固体炭质原料。
主要有石油焦、沥青焦、冶金焦、无烟煤、天然石墨、人造石墨、炭黑和生产返回料（生碎、焙烧碎和石墨碎）等，其中石油焦和沥青焦又可分为普通焦和针状焦两类。
( 2 ）非炭质固体原料。
主要有电工用炭生产用金属粉末、活性炭生产用植物材料以及微孔炭砖生产用碳化硅和金属硅等。
( 3 ）勃结剂和浸渍剂。
主要有煤沥青、石油沥青、合成树脂、润滑剂和低熔点合金等。
( 4 ）改性添加剂。
主要有煤焦油、葱油、氧化铁和硬脂酸等。
此外，炭材料生产中还采用一些辅助物料（保温料、填充料和电阻料），如冶金焦、石油焦、炭黑、石英砂和河沙等。
生产新型炭材料和特种炭材料则采用一些特殊的原料，如聚丙烯睛纤维和气态烃类有机物等。
68 各种固体炭质原料的特征和适用范围是怎样的？各种固体炭质原料的特征和适用范围见表2 一l 。
表2 一1 固体炭质原料的特征和适用范围69 什么是少灰原料和多灰原料？为了合理选择、保管和使用固体炭质原料，一般按其所含无机物杂质的多少，将固体炭质原料分为少灰原料和多灰原料。
石油焦和沥青焦等属于少灰原料，它们的灰分含量一般小于1 % ; 冶金焦和无烟煤等属于多灰原料，它们的灰分含量在10 ％左右。
石墨制品和少灰炭制品（如预焙阳极）的生产要选用少灰原料，多灰炭制品（如炭块和电极糊）的生产则要选用多灰原料。
70 炭材料生产用原料贮存过程中要注意哪些事项？( 1 ）炭质原料堆放场地必须是水泥地面，原料贮存时应尽量减少外界杂质的混入。
( 2 ）原料贮存过程中，严禁混入灰尘、泥沙和其他杂质。
少灰原料最好是入库保管，急用原料应库存。
对于备用原料，如无库房贮存，亦可露天存放，但必须加强管理，采取恰当的措施，如打水泥地面、苇席遮盖和袋包装等，以免原料在存放期间混入杂质。
( 3 ）炭质原料在存放期间要防止互相混入，特别是要防止多灰原料混入少灰原料内。
碳酸钾降低炭黑吸油值机理
碳酸钾降低炭黑吸油值机理1.引言1.1 概述概述炭黑是一种常见的工业原料，在橡胶、塑料、印刷油墨等领域具有广泛的应用。
然而，炭黑的高吸油性质限制了其在一些特定领域的使用，比如需要低吸油性能的涂料和某些胶粘剂。
因此，寻找一种有效的方法来降低炭黑的吸油值对于提高其在相关领域中的应用性十分关键。
碳酸钾作为一种常用的添加剂，已被广泛应用于化工、石油和其他行业中。
近年来，一些研究表明，碳酸钾可以对炭黑的吸油值产生显著的影响。
然而，具体的机理还不十分清楚。
本文的目的在于探究碳酸钾对炭黑吸油值的影响机理。
通过实验和分析，我们希望能够揭示碳酸钾对炭黑吸油性能的作用机制，并为进一步优化炭黑的吸油性能提供理论依据。
在研究过程中，我们将注重实验方法的科学性和可靠性，以确保研究结果的准确性和可信度。
本文的结构安排如下：首先，我们将介绍炭黑吸油值的意义，探讨其在不同领域中的应用需求。
然后，我们将详细研究碳酸钾对炭黑吸油值的影响，并分析可能的机理。
最后，我们将总结研究结果，并展望未来的研究方向。
通过深入研究碳酸钾对炭黑吸油值的机理，我们有望为炭黑的改性提供新的思路和方法，从而促进相关领域的技术进步和应用发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1. 文章的绪论部分：介绍文章的研究背景和意义，解释为什么研究碳酸钾降低炭黑吸油值的机理是有价值的，可以提到炭黑材料在很多工业领域的广泛应用以及其吸油性能的重要性。
2. 碳酸钾的作用机理：详细讨论碳酸钾对炭黑吸油值的影响机理。
可以介绍碳酸钾与炭黑之间的化学反应，如碳酸钾与炭黑表面的化学键形成或断裂等。
同时，也可以探讨碳酸钾对炭黑表面性质的改变，如表面电荷的变化、亲水性的增加等，从而降低炭黑的吸油值。
3. 具体实验研究：介绍具体的实验设计和方法，通过实验数据和结果来支持对碳酸钾降低炭黑吸油值机理的认识。
可以包括实验步骤、实验条件、实验结果的分析等。
4. 其他可能的影响因素：探讨除了碳酸钾之外，其他可能影响炭黑吸油值的因素，如温度、pH值、离子强度等。
煤制油催化剂中钠含量的检测方法分析
煤制油催化剂中钠含量的检测方法分析作者：高微文来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期摘要：煤制油是获取能源的一种有效技术，是解决我国能源的问题的重要手段。
煤制油工艺中使用的催化剂，能够节省反应时间，提高反应效率，且减少副反应的发生。
但催化剂中部分杂质会大幅度降低催化剂活性，钠就是其中一种影响较大的金属。
因此，检测煤制油催化剂中的钠含量有着重要的意义。
本文主要探讨了煤制油催化剂中钠含量的检测方法。
关键词：煤制油；催化剂；钠含量；检测方法Abstract：Coal-to-liquid is an effective technology for obtaining energy and is an important method to solve the problem of energy in our country. After years of research， CTL started to enter a new stage. In the process of coal oil， it often need to use the catalyst. The use of catalyst， although to some extent， can improve the efficiency of coal liquefaction， but some impurities will also reduce the quality of coal liquefaction. The content of sodium in the catalyst has a great impact on the quality of coal-to-oil. Therefore， it is of great significance to detect the sodium content in the coal-to-oil catalyst. This paper mainly discusses the detection method of sodium content in coal oil catalyst. Key words：coal liquefaction；catalyst；sodium content；detection method1 引言能源问题是当前全球的重要议题，煤炭作为不可再生资源，对世界能源问题来说，极为重要。
炭黑含量测试方法
炭黑含量测试方法炭黑含量是指橡胶制品中炭黑的质量占比，它是影响橡胶制品性能的重要因素之一。
因此，对于橡胶制品生产企业来说，炭黑含量测试是非常重要的。
本文将介绍如何进行炭黑含量测试。
一、仪器和试剂准备进行炭黑含量测试需要准备以下仪器和试剂：1. 烘箱：用于将样品加热至恒定质量。
2. 称量器：用于称取样品和试剂。
3. 滤纸：用于过滤样品。
4. 煤油：用于洗涤样品。
5. 氯仿：用于提取样品中的橡胶成分。
6. 红外光谱仪：用于检测提取物中的橡胶成分。
7. 丙酮：用于稀释提取物。
二、试验步骤1. 取样从生产现场或库房中随机取得符合规定标准的橡胶制品样本，并按标准规定的方法进行切割和混合，确保样本代表性。
2. 烘干将称好的样品放入预先加热好的烘箱中，在恒定温度下烘干至恒定质量。
3. 煤油洗涤将烘干后的样品放入瓶中，加入适量的煤油，摇晃均匀，使样品表面全部被润湿。
倒掉煤油，重复以上步骤2次。
4. 氯仿提取将洗涤后的样品放入提取器中，加入适量的氯仿，并在恒定温度下振荡提取2小时。
将提取物转移到干净的容器中。
5. 稀释取适量的提取物加入丙酮中稀释至适宜浓度。
6. 红外光谱检测将稀释后的提取物滴在红外光谱仪检测盘上，在波数范围内进行扫描，记录吸收峰值和峰面积。
7. 计算根据标准计算出样品中橡胶含量和炭黑含量。
其中橡胶含量=（样品质量-炭黑质量）/ 样品质量× 100%，炭黑含量=（样品质量-橡胶质量）/ 样品质量× 100%。
三、注意事项1. 仪器和试剂的选择要符合标准规定。
2. 取样要随机，确保样品代表性。
3. 烘干时温度和时间要控制好，避免过度或不足。
4. 氯仿提取时应注意安全，避免氯仿泄漏和蒸气危害。
5. 稀释后的提取物应在规定时间内进行检测，避免挥发和影响检测结果。
6. 计算时要注意单位换算和精度控制。
碱金属钾钠对高炉生产的危害分析及控制
碱金属钾钠对高炉生产的危害分析及控制摘要:提到碱金属对高炉生产的影响,我们自然会联想到钾钠铅锌这四种元素,严格意义上讲,只有钾钠才属于碱金属,然而在高炉生产中,钾钠铅锌虽都是有害元素,对高炉生产都有危害,但其危害的机理却不尽相同,所以本文只对钾钠对高炉生产的危害进行阐述,至于铅锌对高炉生产的危害,笔者会在以后的文章中进行论述,一碱金属对原燃料性能的影响高炉生产中,碱金属钾钠的来源,一是来自焦炭本身,二是来源于各种炼铁原料.其对原燃料性能的影响分述如下:1 恶化焦炭的冶金性能碱金属首先吸附在焦炭的气孔，而后逐渐向焦炭内部的基质扩散，随着焦炭在碱蒸汽内暴露时间的延长，碱金属的吸附量逐渐增多，向焦炭基质部分扩散的碱金属会侵蚀到石墨晶体内部，破坏了原有的层状结构，产生层间化合物。
当生成层间化合物时，会产生比较大的体积膨胀，导致焦炭强度下降，块度减小，产生较多碎焦和粉末。
不同碱量条件下测定的焦炭反应性及反应后强度结果表明，加入钾，钠浓度增加后，焦炭的反应性增加，而且钾的催化作用高于钠。
有关资料表明焦炭含K2O量每增加1%，反应性增加8%，焦炭反应后强度降低9.2%。
同时，高炉冶炼统计表明，碱负荷每增加1Kg/t，焦比平均上升18.75kg/t.2碱金属对烧结矿的影响2.1 碱金属对还原性的影响烧结矿的还原度均随烧结矿含碱量（k2O）的增高而提高，但随着含碱量的进一步增加，烧结矿的还原度提高幅度较小。
碱金属能促进烧结矿还原的原因：一是碱金属对还原反应的催化作用。
二是碱金属能增加烧结矿的气孔率。
2.2碱金属对还原粉化率的影响碱金属使烧结矿中温还原粉化率倍增的原因是：一是在还原的过程中，碱金属会进入氧化铁的晶格。
当还原到FeO时，碱金属大量进入FeO晶格，由于碱金属对还原反应的催化作用，使该区域的金属铁晶体生长较快，在相界面上产生应力，当应力积累到一定程度，便产生大量的裂纹，导致粉化率升高；二是在还原过程中会发生钾矿物中钾元素的迁出与再集中，迁出的钾（或游离的钾）与硅铝等元素结合，生成钾铝硅酸盐，由于析晶困难，往往形成一些超微的结晶，晶化愈强，结构也会更加疏松。
炭黑含量测试方法
炭黑含量测试方法一、概述炭黑是一种工业原料，被广泛应用于橡胶、塑料、油墨和涂料等行业。
炭黑的含量是评估炭黑质量的重要指标之一。
因此，准确、可靠地测试炭黑含量对于产品质量控制具有重要意义。
本文将介绍炭黑含量的测试方法，包括样品的准备、测试仪器的选择和测试步骤等内容。
二、样品准备为了保证测试结果的准确性和可靠性，样品的准备非常关键。
以下是样品准备的步骤：1.选择代表性样品：从整个批次中随机选取样品，并确保其代表性。
2.样品研磨：将样品进行研磨，以确保样品的均匀性和一致性。
3.样品筛分：将研磨后的样品进行筛分，去除不需要的颗粒。
三、测试仪器选择炭黑含量测试通常使用色谱仪或者红外光谱仪。
以下是两种常用的测试仪器的介绍：1. 色谱仪色谱仪是一种通过样品中物质的分离和检测来确定其组成的仪器。
炭黑含量测试通常使用气相色谱仪或者液相色谱仪。
气相色谱仪利用样品中物质在气相状态下的分离特性来进行分析。
该方法具有分离效果好、灵敏度高和分析速度快等优点。
然而，由于炭黑具有高吸附性和难以挥发的特性，气相色谱仪在炭黑含量测试中的应用相对较少。
液相色谱仪则利用样品中物质在液相状态下的分离特性进行分析。
该方法适用于炭黑含量测试，其优点包括分离效果好、灵敏度高和操作简便等。
2. 红外光谱仪红外光谱仪使用红外光谱技术来分析样品中的化学键和官能团。
该方法适用于炭黑含量测试，其优点包括非破坏性、高灵敏度和宽波长范围等。
根据实际需求和预算，选择适合的测试仪器进行炭黑含量测试。
四、测试步骤根据选择的测试仪器，进行相应的测试步骤。
以下是基于液相色谱仪和红外光谱仪的测试步骤：1. 液相色谱仪测试步骤1.样品准备：将样品溶解于适当的溶剂中，制备成能够通过液相色谱仪的样品。
2.仪器设置：根据实际测试要求，设置液相色谱仪的参数。
3.样品进样：将制备好的样品通过自动进样系统进入液相色谱仪。
4.分离：通过液相色谱柱将样品中的各个成分进行分离。
5.检测：利用检测器检测样品中各个分离出的成分。
ICP-AES法测定油田水中钾、钠、钙、镁
ICP-AES法测定油田水中钾、钠、钙、镁孔艳【摘要】采用ICP-AES法同时测定了大庆油田水中钾、钠、钙、镁4种常量金属元素的含量.研究了酸度效应及元素间的相互干扰情况,并进行了检出限、准确度及精密度试验.结果表明,线性相关系数大于0.999,加标回收率为95.4%～104.0%,相对标准偏差为0.56%～11.14%,均可满足要求.方法具有样品前处理简单,干扰少,测定快速、准确,可进行多元素同时分析等优点,适用于油田水中钾、钠、钙、镁等常量元素的测定.%A method for the simultaneous determination of K、 Na、Ca、Mg constant metal elements in Daqing oil field water by ICP-AES was presented.The acidity effect and mutual interference between elements were studied; the detection limits, accuracy and precision test were carried on.The experimental results showed the linear correlative coefficient were higher than 0.999, the recoveries were in the range of 95.4％～104.0％ and the relative standard deviation (RSD)values were 0.56 ％～1.14 ％, all can meet the requirements.The method had the advantages of simple sample preparation, less interference and fast, accurate and simultaneous multi-element analysis and so on, which was suitable for the analysis of K、 Na、Ca、 Mg constant elements in oil field water.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2011(025)002【总页数】3页(P25-27)【关键词】ICP-AES;油田水;钾;钠;钙;镁【作者】孔艳【作者单位】大庆油田有限责任公司,勘探开发研究院,中心化验室,黑龙江,大庆,163712【正文语种】中文【中图分类】O657.31Abstract:A method for the simultaneous determination of K、Na、Ca、Mg constantmetal elements in Daqing oil field water by ICP-AES was presented.The acidity effect and mutual interference between elements were studied;the detection limits,accuracy and precision test were carried on.The experimental results showed the linear correlative coefficient were higher than 0.999,the recoveries were in the range of 95.4%～104.0%and the relative standard deviation（RSD）valueswere 0.56%～1.14%,all canmeet the requirements.Themethod had the advantages of simple sample preparation,less interference and fast,accurate and simultaneous multi-element analysis and so on,which was suitable for the analysis of K、Na、Ca、Mg constantelements in oil field water.Key words:ICP-AES;oil field water;potassium;sodium;calcium;magnesium 油田水是与地下石油、天然气伴生在一起的水体，具有高矿化度、化学成分含量相差悬殊并含有大量不溶性颗粒物、有机物等特点。
原油提取过程中沥青矿中钠、钾等金属元素的处理方案研究
原油提取过程中沥青矿中钠、钾等金属元素的处理方案研究沥青矿是一种富含沥青的天然矿石，经过提取可以得到石油产品。
在原油提取过程中，沥青矿中含有一定量的钠、钾等金属元素，这些金属元素对原油品质有一定的影响。
为了确保原油质量的稳定和提高提取效率，需要进行钠、钾等金属元素的处理。
钠和钾是沥青矿中常见的金属元素，它们在原油提取过程中的存在可以导致以下问题：1. 催化剂中毒：钠、钾等金属元素会与催化剂中的活性组分发生化学反应，导致催化剂中毒，从而降低催化剂的活性，减少反应效率。
2. 产品质量下降：钠、钾等金属元素会与石油产品中的硫化物及其他杂质反应，产生不稳定的化合物，降低产品的质量。
3. 设备腐蚀：钠、钾等金属元素会与设备中的金属发生反应，引起设备的腐蚀，造成设备的损坏和生产停工。
因此，为了解决钠、钾等金属元素带来的问题，需要研究相应的处理方案。
以下是针对不同环节的处理方案研究：1. 原料处理阶段：在原油提取过程中，可以通过对沥青矿的预处理来降低钠、钾等金属元素的含量。
常用的方法包括物理方法和化学方法。
物理方法包括高温煅烧、洗涤和选矿等，可以通过物理作用来去除沥青矿中的金属元素。
化学方法包括酸洗和碱性浸出等，可以通过化学反应将金属元素溶解或沉淀。
2. 反应器处理阶段：在反应器中，可以添加合适的催化剂来吸附钠、钾等金属元素。
催化剂可以选择具有高吸附能力和高选择性的物质，如分子筛、层状双氧水合铝等。
催化剂的添加可以有效地去除金属元素，减少催化剂中毒的发生。
3. 产品处理阶段：在石油产品的处理过程中，可以选择合适的萃取剂来去除钠、钾等金属元素。
常用的萃取剂包括酸性沥青溶液、溶剂萃取剂和离子交换树脂等。
这些萃取剂可以与金属元素发生化学反应，形成不溶性沉淀物或可溶性络合物，从而去除金属元素。
4. 设备防腐阶段：为了防止钠、钾等金属元素引起的设备腐蚀，可以在设备内部涂覆耐腐蚀涂层或使用耐腐蚀材料制造设备。
此外，定期的设备维护和清洗工作也是必不可少的，可以通过检测金属元素含量来判断设备腐蚀情况，并及时采取措施进行修复。
K和Na对炼焦煤工艺性质及捣固焦质量的影响
K和Na对炼焦煤工艺性质及捣固焦质量的影响周勇;王光辉;田永胜;罗东;郑超;安良;王勋;金伟【摘要】在炼焦配合煤中添加K2CO3或Na2CO3进行捣固炼焦,考察K或Na对炼焦煤工艺性质和焦炭性能的影响,运用DTG分析K或Na对炼焦煤热解质量的影响规律,运用XRD和SEM分析K或Na对焦炭性质的影响规律.结果表明,随着K或Na添加量的增加,炼焦煤的干燥无灰基挥发分(Vdaf)质量分数先增加后保持不变,黏结指数(G)和胶质层最大厚度(Y)减小;K或Na使炼焦煤的热解DTG曲线在200℃出现失重峰,在400℃～600℃之间的热解速率变大.随着配合煤中K或Na添加量的增加,焦炭的冷态强度降低,热态性能变差,焦炭微晶结构中堆垛高度Lc减小,网状平面尺寸La变化不大,层间距d002增大,石墨化度降低;K或Na使得焦炭基质受CO2破坏的程度加剧,从而降低焦炭结构强度.【期刊名称】《煤炭转化》【年(卷),期】2016(039)003【总页数】6页(P72-76,81)【关键词】碱金属;炼焦煤;捣固焦炭;焦炭质量【作者】周勇;王光辉;田永胜;罗东;郑超;安良;王勋;金伟【作者单位】武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉;武汉科技大学化学工程与技术学院,430081武汉;武汉科技大学煤转化与新型炭材料湖北省重点实验室,430081武汉【正文语种】中文【中图分类】TQ520.6我国是焦炭生产、消费和出口大国，自20世纪90年代初以来，焦炭产量和出口量一直居世界首位.[1]随着高炉大型化及富氧喷煤技术的发展，高炉生产对焦炭质量尤其是焦炭热态性能的要求越来越高.[2]煤是生产焦炭的原料,煤中矿物质对炼焦煤的工艺性质和焦炭的溶损反应具有重要影响，其中碱金属K和Na的影响尤为突出.[3]关于碱金属对煤的影响研究，国内外大多集中在碱金属如何影响煤的气化和燃烧方面.卫小芳等[4]发现碱金属可以提高褐煤的气化反应活性；魏砾宏等[5]发现碱金属可降低煤样高温燃烧区的表观活化能.关于碱金属对炼焦煤工艺性质的影响，GORNOSTAYE et al[6]发现碱性矿物质含量较高时会影响煤焦中胶质层的形成；而碱金属对炼焦煤热解和黏结性影响的研究较少.碱金属对焦炭性能的影响，大多是通过“浸碱法”或“蒸碱法”，来研究钾、钠碱金属对焦炭溶损反应性的改变.刘永新等[7]通过浸渍法使焦炭吸附不同浓度的碳酸钠和碳酸钾，于900℃，1 000℃，1 100℃和1 200℃分别测定了吸附碱金属后焦炭的反应性及反应后强度，发现随着温度的升高，焦炭的反应性增高，反应后强度变差；赵宏博等[8]发现在1 100℃时，钾、钠蒸气都可以催化焦炭的溶损反应，但钾蒸气在焦炭中的吸附量、破坏性和催化气化反应的能力明显大于钠.这些研究虽能分析外加碱金属对焦炭的影响，但并不能反映煤中固有碱金属在煤成焦过程中对炼焦煤工艺性质和焦炭微晶结构的影响.本实验将碳酸钾和碳酸钠分别添加到炼焦配合煤中，研究煤中固有碱金属K或Na对炼焦煤高温热解工艺性质的影响.然后通过捣固炼焦方式将添加K 或Na的配合煤制成焦炭，研究煤中固有的K或Na对煤成焦过程中微晶结构的改变及所炼制捣固焦炭质量的影响.实验选用湖南煤化新能源有限公司生产用炼焦配合煤，研究K或Na对炼焦煤工艺及焦炭质量的影响，将不同比例的K2CO3或Na2CO3(K或Na元素占干煤的质量分数分别为0%，0.4%，0.8%，1.2%和1.6%)添加到配合煤中进行炼焦实验.按GB/T 212-2001对煤样进行工业指标分析，按GB/T 5447-1997测定煤样的黏结指数(G值)，按GB/T 479-2000测定煤样的胶质层最大厚度(Y值)，采用德国NETZSCH公司生产的STA449F3型热重分析仪对煤样进行热解性质分析.然后通过5 kg小焦炉将添加不同比例K2CO3或Na2CO3的煤样分别炼制成焦炭(堆密度控制在1.1 t/m3，水分控制在10%，起始温度为800℃保持恒温30 min，以2℃/min的升温速率由800℃加热至900℃保温30 min，以2℃/min的升温速率由900℃加热至1 150℃保温120 min).按照GB/T 2006-94对焦炭的机械强度进行测定，按照GB/T 4000-2008对焦炭的反应性和反应后强度进行测定，使用荷兰PHILIPS公司生产的XpertPro型X射线衍射仪对焦炭的微晶结构进行分析，使用美国FEI公司生产的Nova400Nano型场发射扫描电子显微镜对焦炭表面显微形貌进行分析，原始煤样工艺性质分析见表1.实验测得添加不同比例K2CO3或Na2CO3对炼焦煤工艺性质的影响见图1.由图1a可以看出，随K或Na添加量的增加，炼焦煤中的灰分呈线性增长.由图1b可以看出，随K或Na添加量的增加，炼焦煤的挥发分析出量的增加趋势由显著变为平缓，由27.9%分别增加到28.8%和30.2%.这是因为在煤热解过程中，K或Na促进煤中含氧官能团的分解，使稠环芳烃等化合物的支链裂解成CO2和CH4等小分子气体.[9]由图1c可以看出，随K或Na添加量的增加，炼焦煤的G值逐渐减小，由81分别减小到75和71.这是由于钾、钠碳酸盐作为惰性组分在成焦时，需要更多的活性物质包裹，而且在煤热解过程中K和Na加速胶质体成分的分解，导致炼焦煤的黏结性变差.由图1d可以看出，随着K或Na添加量的增加，炼焦煤的Y值逐渐减小，由13.5 mm分别降低到11.1 mm和11.7 mm.这是由于K和Na加速胶质体成分的分解，胶质体数量减少.采用程序升温法，在N2气氛下对添加不同质量分数的K2CO3或Na2CO3的煤样进行热解过程分析，热解终温为1 000℃，煤样热解的DTG曲线见第74页图2. 由图2可以看出，未添加K和Na的煤样只在470℃出现失重峰；而添加K或Na 后煤样除了在470℃出现失重峰，在200℃也出现失重峰；K或Na质量分数越高，煤样的热失重峰越大，对应的热解速率越大.这是因为在低温区热解时，K或Na的存在促进了煤中CO2和CH4的生成，失重速率变大；在400℃～600℃时，K或Na加速了煤中基本结构单元周围的侧链、桥键和官能团等的分解，在一定程度上提高了热解反应活性.[10-11]将添加不同质量分数的K2CO3或Na2CO3煤样炼制成焦炭，测得焦炭的机械强度见图3.由图3a可以看出，随着K或Na添加量的增加，焦炭的抗碎强度M25显著降低，由未添加K和Na焦炭的84.9%分别逐渐减小到76.5%和78.1%.由图3b可以看出，随着K或Na添加量的增加，焦炭的耐磨强度M10变大，由未添加K和Na焦炭的8.0%逐渐增大到15.1%和14.4%.在炼焦过程中，K或Na的催化分解作用导致胶质体数量减少，黏结性变差；K或Na添加量越大，在煤焦中分布得越密集，由于收缩应力存在差异，导致成焦过程裂纹增多，焦炭结构强度下降.实验测得焦炭的热态性能，随钾、钠碳酸盐添加量的变化见图4.由图4a可以看出，随着K或Na添加量的增加，焦炭的反应性CRI显著变大，由未添加K和Na焦炭的35.0%分别逐渐增大到55.1%和59.9%.由图4b可以看出，随着K或Na添加量的增加，焦炭的反应后强度CSR显著降低，由未添加K和Na焦炭的56.5%逐渐减小到35.5%和27.5%.这说明K或Na对焦炭的溶损反应起催化作用，K或Na添加量越大，焦炭溶损反应的催化作用就越强.主要原因是K或Na在成焦过程中被活性物质包裹，与C形成化学结合物，成焦后使边缘C原子上结合了一个Na+O-/K+O-基团，削弱了C—C的强度，提高了焦表面的反应活性.[12]采用X射线衍射法测得各焦样的XRD谱见第75页图5.由图5可知，四种焦炭的XRD谱中都明显出现2θ约为25°的峰和2θ约为43°的峰，即002峰和100峰.002峰代表微晶结构中芳香碳层片定向的程度，此峰越陡，表示焦炭层片在空间的排列越规则.100峰代表芳香碳层片的大小，此峰越陡，表示芳香核的缩合度越高.[13]由图5还可以看出，与未添加K和Na的焦样相比，添加K或Na后所炼制焦炭的002峰减小，且随着K或Na添加量的增加，002峰逐渐减小，这说明K或Na使焦炭定向程度变差.焦炭的100峰变化不大，这说明K或Na对焦炭的缩合程度影响不明显.为进一步分析K或Na对焦炭微晶结构的影响，根据XRD 谱以及谢乐(Scherrer)公式和布拉格(Bragg)公式[14]计算焦炭的微晶结构参数(见表2).煤在高温热解过程中，芳香核上的侧链会不断脱落分解，芳香核进行缩合，逐渐向石墨化程度转化，形成了类似石墨晶体的微晶结构.焦炭的微晶层间距d002越接近于石墨的d002(0.335 4 nm)，焦炭石墨化度越高.由表2可知，所有焦炭的微晶层间距d002均大于石墨晶体的d002，并且随着K或Na的加入，焦炭微晶的层间距越来越大，这表明K或Na阻碍煤焦向石墨化度发展，提高焦炭的反应活性. 为进一步分析焦炭溶损反应过程中K或Na对焦炭气孔及气孔壁的影响，通过扫描电子显微镜对反应后的焦炭进行观察(见图6).由图6a可以看出，未添加K和Na的焦样与二氧化碳反应后的基质表面相对比较平整，气孔较少较小，气孔壁较厚；由图6b和图6c可以看出，含质量分数为0.8%的Na或0.8%的K的焦炭与CO2反应后，焦炭基质表面变得粗糙凹凸，气孔数目增加，孔径变大，气孔壁变薄，焦炭的微观结构变差，强度降低，这说明K或Na加剧了焦炭的溶损反应；由图6c和图6d可以看出，K或Na含量越大，气孔壁受侵蚀作用越强，焦炭基质的微观破坏程度越大.1) 碱金属K或Na对炼焦煤的工艺性质影响较大.当配合煤中K的添加量为1.6%时，配合煤的挥发分由27.9%增加到28.8%，G值由81降低到75，Y值由13.5 mm降低到11.1 mm；当配合煤中Na的添加量为1.6%时，配合煤的挥发分由27.9%增加到30.2%，G值由81降低到71，Y值由13.5 mm降低到11.7 mm. 2) 随着配合煤中K或Na含量的增加，配合煤热解DTG曲线在200℃出现失重峰，在400℃～600℃温度区间的热失重速率变大.3) 碱金属K或Na对焦炭机械强度和热态强度影响较大.当配合煤中K的添加量为1.6%时，焦炭M25由84.9%降低到76.5%，M10由8.0%增大到15.1%，CRI由35.0%增大到55.1%，CSR由56.5%降低到35.5%；当配合煤中Na的添加量为1.6%时，焦炭M25由84.9%降低到78.1%，M10由8.0%增大到14.4%，CRI由35.0%增大到59.9%，CSR由56.5%降低到27.5%.4) 碱金属K或Na抑制焦炭微晶结构的生长，使焦炭定向程度变差，石墨化度降低；在焦炭溶损反应过程中，K或Na增加了气孔壁受侵蚀程度，基质的破坏程度变大.WANG Lifu,Yu Jingfeng.Prospect of Coke-making Production and Coke-making Technology Development at the Beginning of the 21stCentury[J].Energy for Metallurgical Industry,2000,19(4):3-11.WANG Shengchun,ZHANG Dexiang,LU Xin,et al.Actualities and Prospect ofCoking Coal Resources and Coke Quality in China[J].CoalConversion,2011,34(3):92-95.ZHANG Qun,YANG Junhe,LI Yili.Effect of Minerals in Coal on Solution Loss Reaction of Coke[J].Coal Conversion,2002,25(1):62-66.WEI Xiaofang,HUANG Jiejie,FANG Yitian,et al.Effect of Alkali Metal on the Lignite Gasification Reactivity[J].Coal Conversion,2007,30(4):38-41.WEI Lihong,QI Di,LI Rundong.Effects of Alkali Metal on Combustion of Pulverized Coal and Kinetic Analysis [J].Journal of China CoalSociety,2010,35(10):1706-1710.LIU Yongxin,ZHANG Bobo,WANG Fuxian,et al.Effect of Alkaline Metal on Thermal Properties of Coke[J].Coal Conversion,2008,31(3):43-46.ZHAO Hongbo,CHENG Shusen.New Cognition on Coke Degradation by Potassium and Sodium in Alkali Enriched Regions and Quantificational Control Model for BF[J].Journal of University of Science and Technology Beijing,2012,34(3):333-340.LI Wen,BAI Jin.Chemistry of Ash from Coal[M].Beijing:SciencePress,2013:244-245.LI Peng,SUN Zhang,CUI Wenquan,et al.Effect of Slag on Thermal Properties of Coke[J].Coal Conversion,2014,37(2):47-51.YAO Zhaozhang,ZHENG Mingdong.Coke Making[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2008:46-47.。
炭黑中多环芳烃含量在工艺中的控制
以上五种多环芳烃可分为两类：第一类为苊和芴；第二类为蒽、苣 和苯并（a）蒽。第一类两种多环芳烃化学性质比较活泼，在炭黑生成 反应过程中一般作为中间物存在，其中苊容易脱氢生成苊烯，进而进行 反应，或者最终以苊烯的形式残留于炭黑中，芴中亚甲基上的氢原子相 当活泼，可进一步增长成大分子。第二类三种多环芳烃物质化学结构中
对炭黑产品的污染。所以结合生产经验以及相关理论来看，通过合理调
整工艺条件来控制炭黑中多环芳烃含量的方法是最为可行的方法。
《炉法炭黑生产》提到，风油比的高低、原料油的雾化好坏、高温
区停留时间（即反应时间）是否恰当是影响炭黑中多环芳烃含量的主要
因素。所以，通过调整工艺条件控制炭黑中多环芳烃含量可以通过对反
在不考虑燃料油和原料油雾化质量的时（黑豹公司硬质炭黑生产线 油料雾化质量均好，可以认为雾化质量均处于最佳状态，所以可以不考 虑燃料油和原料油雾化质量的影响，这个假设在此有其合理性），反应 温度主要与燃烧室温度和原料油入炉量有关。而燃烧室温度在黑豹公司 硬质炭黑生产线上基本保持在1850℃左右，在此仅考察风油比对反应温 度影响时炭黑中多环芳烃含量的变化。
都存在共轭双烯结构，在反应体系中容易发生Diels-Alder反应，这种反 应类型应该也是PAHs生成和长大的重要方式之一。
图3.5 Diels-Alder反应[15]
3.2.2 两份N660试样多环芳烃含量分析
图3.6 2006年和2010年N660中多环芳烃含量及其总量
首先，结合图3.2和图3.6中数据可以发现：萘是四份试样中均被检 出的多环芳烃。这主要应该是因为炭黑反应过程既包含萘这种小分子多 环芳烃长大的过程，同时包含大分子多环芳烃物质裂解成小分子多环芳 烃的过程，而萘由于本身相对比较稳定，且分子量较小，极有可能被具 良好吸附性能的炭黑粒子吸附进入其孔道结构而受到保护，最终残留于 炭黑产品中，而且，正由于其分子量较小，故其在高温下脱附的机会也 较大，所以炭黑中不可避免残留一定量的萘，但这个残留量又不会很 大。
原料油钾钠含量对生产高结构炭黑的影响及其监测方法(已解密)
炭黑原料油中钾钠含量对生产高结构炭黑的影响及其检测方法刘江红徐刚（龙星化工股份有限公司）摘要本文从理论和实践方面介绍了炭黑原料油中钾钠离子的含量多少对生产高结构炭黑如N234的DBP吸收值的影响，提供了一种生产高结构炭黑的原料控制方法，同时重点介绍了炭黑原料油中钾钠离子的测定方法。
关键词炭黑原料油钾钠含量 DBP吸收值原子吸收分光光度计众所周知，炭黑是以聚集体的形式存在的，而炭黑聚集体的形状是非常复杂的，这些就是炭黑的所谓结构。
通常用DBP（邻苯二甲酸二丁酯）吸收值来表示炭黑结构的高低，结构越高，通常DBP吸收值也越高。
在炭黑生成过程中，工艺上普遍采用碱金属盐如碳酸钾来控制DBP吸收值，增加碳酸钾用量可以降低炭黑的DBP吸收值，反之降低碳酸钾用量可以提高炭黑的DBP吸收值。
理论上认为，在炭黑生成过程中，这些碱金属离子能够提高炭黑微粒的电正性，由于同性相斥的作用，使炭黑初级粒子等微粒之间的碰撞频率降低，导致聚结体和聚集体的结构简单化，即DBP吸收值降低。
1. 碱金属盐控制炭黑DBP吸收值的原理为什么人们选择碱金属离子来抑制炭黑的结构呢？打开元素周期表，我们可以看出，周期表左下角的元素具有最低的电离能，综合价格因素，钾是最好的选择，也有实验采用铯离子来抑制炭黑结构，但从未工业化生产。
根据原子的电离能数据我们知道，钾原子的电离能力大约是碳原子的100万倍，也就是说，在一百万个碳原子中加入一个钾原子将使炭黑粒子的带正电荷数量翻倍，由于粒子间斥力与带电数量呈平方的关系，所以炭黑微粒的聚集明显受到抑制。
表1是碱金属和碳原子的电离能比较。
表1 不同化学元素的第一电子电离能元素原子的电离能KJ/molNa K Rb 498 418 402Cs C 376 10882. 生产高结构炭黑所遇到的问题原料油（主要指蒽油和煤焦油）由于制作工艺的原因，不同程度地还有钾钠离子，然而，对于生产高结构的产品如N234（DBP吸收值为125±5ml/100g）和N121（DBP吸收值为132±5ml/100g）等时，假如原料油本身就含有较大量的碱金属离子，将很难生产出合格的产品，因为即使将碳酸钾的用量降到零，产品的DBP吸收值还是达不到标准要求，这样就出现了产品的DBP吸收值失控的局面。
第四组_原子发射光谱法测定炭黑中Na_Ca_Mg含量
炭黑是生产碳化钨、碳化矾、碳化铬等碳化物的重要原料。
由于工艺的不断改进，对炭黑中杂质元素Na 、Ca 、Mg 提出了新的技术标准，要求其分析下限分别为0.0010%、0.0048%、0.0008%。
现行炭黑中杂质的分析方法只能分析其中的Ca 、Mg ，且分析下限分别为0.0050%、0.0050%，无法满足新技术指标对炭黑中Na 、Ca 、Mg 分析的要求。
本试验采用原子发射光谱法，采用直流电弧，通过对分析线、电流、电极规格、曝光时间、载体等光谱条件的研究，建立了炭黑中Na 、Ca 、Mg 同时测定的分析方法。
1试验部分1.1试验仪器及其分析条件平面光栅摄谱仪，倒数线色散率约为0.45nm/mm ，三透镜照明系统，中间光栏4.0mm ，狭缝6μm ，中心波段290.0nm ，直流电弧阳极激发。
曝光时间：25s 。
载体：光谱纯碳酸锂。
光谱纯电极对：上电极圆锥形，下电极Ф3.5mm ×8mm 。
感光板：天津紫外Ⅰ型。
显影条件：显影温度22℃±1℃，显影时间3min 。
1.2标样制备按光谱标样配制要求，Ca 、Mg 以氧化物形式、Na 以碳酸钠形式加入光谱纯炭黑基体中，用光谱纯炭黑基体逐级稀释，配制一系列标样，含量见表1。
称取标样1、标样2、标样3、标样4各0.400g 分别与载体0.020g 混合磨匀，分别装入下电极小孔内，用平头压棒压下约1mm 。
1.3试样制备称取试样0.400g 与载体0.020g 混合磨匀，装入下电极小孔内，用平头压棒压下约1mm 。
2结果与讨论2.1分析线的选择查阅《光谱谱线波长表》[1]可知，波长在230nm 到330nm 之间的光谱灵敏线，Na 有330.30、330.23nm ；Ca 有317.93、315.89nm ；Mg 灵敏线则非常多。
原子发射光谱法测定炭黑中Na 、Ca 、Mg 含量颜晓华李林元刘永中王闽枫（株洲硬质合金集团有限公司，湖南株洲，412000）摘要本文采用原子发射光谱法，通过对分析线、电流、电极规格、曝光时间、载体等光谱条件的研究，选择了合适的光谱测定条件，建立了测定炭黑中Na 、Ca 、Mg 含量的分析方法。
粗苯原料中钠离子含量的测定
粗苯原料中钠离子含量的测定
赵德玉
【期刊名称】《科技与企业》
【年(卷),期】2014(000)002
【摘要】粗苯原料中金属离子含量对粗苯加氢精制催化剂、设备、管道、产品收率等有重要影响，严格控制钠的含量可以延长设备使用周期，保护催化剂不因金属离子永久中毒失活。
【总页数】1页(P299-299)
【作者】赵德玉
【作者单位】唐山中润煤化工有限公司河北唐山 063611
【正文语种】中文
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炭黑原料油中钾钠含量对生产高结构炭黑的影响及其检测方法刘江红徐刚（龙星化工股份有限公司）摘要本文从理论和实践方面介绍了炭黑原料油中钾钠离子的含量多少对生产高结构炭黑如N234的DBP吸收值的影响，提供了一种生产高结构炭黑的原料控制方法，同时重点介绍了炭黑原料油中钾钠离子的测定方法。
关键词炭黑原料油钾钠含量 DBP吸收值原子吸收分光光度计众所周知，炭黑是以聚集体的形式存在的，而炭黑聚集体的形状是非常复杂的，这些就是炭黑的所谓结构。
通常用DBP（邻苯二甲酸二丁酯）吸收值来表示炭黑结构的高低，结构越高，通常DBP吸收值也越高。
在炭黑生成过程中，工艺上普遍采用碱金属盐如碳酸钾来控制DBP吸收值，增加碳酸钾用量可以降低炭黑的DBP吸收值，反之降低碳酸钾用量可以提高炭黑的DBP吸收值。
理论上认为，在炭黑生成过程中，这些碱金属离子能够提高炭黑微粒的电正性，由于同性相斥的作用，使炭黑初级粒子等微粒之间的碰撞频率降低，导致聚结体和聚集体的结构简单化，即DBP吸收值降低。
1. 碱金属盐控制炭黑DBP吸收值的原理为什么人们选择碱金属离子来抑制炭黑的结构呢？打开元素周期表，我们可以看出，周期表左下角的元素具有最低的电离能，综合价格因素，钾是最好的选择，也有实验采用铯离子来抑制炭黑结构，但从未工业化生产。
根据原子的电离能数据我们知道，钾原子的电离能力大约是碳原子的100万倍，也就是说，在一百万个碳原子中加入一个钾原子将使炭黑粒子的带正电荷数量翻倍，由于粒子间斥力与带电数量呈平方的关系，所以炭黑微粒的聚集明显受到抑制。
表1是碱金属和碳原子的电离能比较。
表1 不同化学元素的第一电子电离能元素原子的电离能KJ/molNa K Rb 498 418 402Cs C 376 10882. 生产高结构炭黑所遇到的问题原料油（主要指蒽油和煤焦油）由于制作工艺的原因，不同程度地还有钾钠离子，然而，对于生产高结构的产品如N234（DBP吸收值为125±5ml/100g）和N121（DBP吸收值为132±5ml/100g）等时，假如原料油本身就含有较大量的碱金属离子，将很难生产出合格的产品，因为即使将碳酸钾的用量降到零，产品的DBP吸收值还是达不到标准要求，这样就出现了产品的DBP吸收值失控的局面。
3. 生产高结构炭黑的原料油钾钠含量控制方法所以，在生产高结构炭黑时，要对产品的DBP吸收值进行有效地控制，不仅需要在反应过程中使用添加剂，而且需要对原料油中钾钠离子的含量进行检测和控制。
使用钾钠离子含量低的原料油生产高结构产品，而钾钠离子含量高的原料油则可以用来生产低结构产品。
我们研究了炭黑原料油中钾钠含量检测的方法以及根据检测结果对原料油进行分类，并分别使用不同钾钠含量的原料油应用于炭黑生产的实践中。
本实验共分两个部分，第一是原料油的钾钠含量检测部分，第二是各个钾钠含量级别的原料油分别进行生产实验及其结果部分。
3.1 原料油钾钠含量检测部分本部分的任务是对原料油的钾钠含量进行检测，我们采用原子吸收分光光度计来进行此项工作，图1是该方法的工作原理。
图1 原子吸收分光光度计的工作原理由于目前尚没有检测原料油中钾钠含量的国家标准或行业标准方法，我们根据自己的实验经验并结合原子吸收分光光度计的使用说明书，特制定以下方法。
3.1.1 材料本实验所用材料包括：炭黑原料油、氯化铯（分析纯）、氯化钠（分析纯）、氯化钾（分析纯）、盐酸（分析纯）、蒸馏水、原子吸收分光光度计（SHIMADZU AA6300，见图2）、容量瓶（1000ml及100ml各若干）。
图2 SHIMADZU AA6300 原子吸收分光光度计3.1.2 操作步骤：3.1.2.1准备：所用仪器均清洗干净且用蒸馏水清洗数次，若是新的玻璃仪器或塑料仪器，必须先用蒸馏水浸泡12小时以上方可使用，新的坩埚必须用盐酸煮沸5分钟以上，然后清洗干净，干燥。
总之，仪器一定要慎用，以减小不必要的误差。
铂金坩埚用蒸馏水冲洗干净，烘干，凉至室温，称重，精确至小数点后3位。
3.1.2.2取油：将原料油放置入70-80℃烘箱中加热（若新取油则不必加热），小心控制温度不要使其过高，加热至形成流动性很好的液体（约10分钟），然后取出震荡使其均匀，然后向坩埚中倾倒约2～3g原料油（一般不宜太多，否则不易灰化）。
称重，计算油重量，精确至小数点后第3位。
3.1.2.3灰化：然后将坩埚置电热炉上低电压加热，待坩埚中无液体存在时再加大电压直至无烟气冒出。
然后将其置于600℃高温炉中并关闭炉门10分钟，防止大量烟雾冒出。
然后再将炉门开一小缝，并设置炉温775℃。
直至看不见黑色的炭为止，时间约半小时。
取出，冷却。
3.1.2.4制作标准曲线：钠：分别吸取100ug/ml的钠标准液0.0、0.2、0.4、0.6、1.0ml于100ml容量瓶中各加入0.1%氯化铯1ml，1:1盐酸2.00ml，用纯化水定容至刻度，待用。
此系列标准液中钠浓度分别为0（空白）、0.2、0.4、0.6、1.0ug/ml。
钾：分别吸取100ug/ml的钾标准液0.0、0.2、0.4、0.6、1.0ml于100ml容量瓶中各加入0.1%氯化铯1ml，1:1盐酸2.00ml，用纯化水定容至刻度，待用。
此系列标准液中钠浓度分别为0（空白）、0.2、0.4、0.6、1.0ug/ml。
然后分别按照仪器操作说明制作标准曲线，3.1.2.5测试样品：向铂金坩埚中转移2.00ml 1:1盐酸，小心震荡，并用蒸馏水冲稀，然后将该溶液过滤入100ml容量瓶中（容量瓶，漏斗，滤纸均先用去离子水冲洗4次），滤毕再用去离子水冲洗滤纸。
然后向其中加入1.0ml 0.1％氯化铯溶液，去离子水定容至100ml，震荡均匀，测定样品钾钠浓度。
对于钾来说，因其含量较低，操作时每个样品测3次，取平均值以减小误差。
注意：操作中要小心，戴一次性手套，防止手上盐分流入样品中；同时也要注意不要面对着样品讲话，防止唾液溅入样品中影响结果。
结果处理：钾钠含量（ppm）＝（钾钠浓度×100）/原料油重量。
3.2 不同钾钠含量级别的原料油分别进行生产实验部分本部分的任务是，根据对原料油钾钠含量的检测结果对这些原料油进行分成A、B、C三类储存，并分别使用这三类原料油进行生产高结构炭黑N234的实验。
其中，A类：钾钠含量较低（钾钠含量之和小于20个ppm）；B类：钾钠含量中（钾钠含量之和大于20个ppm小于40个ppm）；C类：钾钠含量高（钾钠含量之和大于40个ppm）。
观察不同钾钠含量级别的原料油生产高结构炭黑N234之间的区别。
3.2.1装置、工艺条件和实验方法使用2万吨/年硬质炭黑生产装置，分别采用相同的工艺条件，每种原料油生产时间为8小时，生产过程中每2小时对过程产品进行DBP吸收值的检测。
3.2.2 实验结果表2 不同钾钠含量的原料油试生产N234的结果序号原料油类别原料油平均钾钠含量生产所用钾（碳酸钾）与原料油比例（ppm）平均钾用量（ppm）产品DBP吸收值（ml/100g）平均DBP吸收值N234DBP规格钾（ppm）钠（ppm）1 A 0.6 13.9 14.214.8126.2125.4125±714.7 125.415.3 124.814.8 125.02 B 1.3 26.0 0.80.4125.2124.9 0.6 123.00.2 124.30.1 127.23 C 2.5 65.6 0118.2118.4 0 117.90 118.60 119.0注：产品其它指标正常。
从表2可以看出，当使用钾含量为2.5，钠含量为65.6的原料油生产N234时，在不使用添加剂的情况下，产品的DBP吸收值只能达到118（指标值为125±7），勉强符合指标要求。
并且，通过比较A、B类别原料油的实验数据，我们可以发现：（1）当原料油中钾钠含量较低时，需要多使用添加剂；（2）生产中所添加的量与原料油中本来含有的钾钠含量之和大约是恒定的，见图3、图4；（3）没有发现钾钠离子之间的区别；（4）当原料油中钾钠含量高时，生产时所用添加剂的用量较小，此时产品的波动加大，产品的可控性低，见图5和图6，可以看出A类原料油生产的可控度较高。
图3图4图3 图4图5 图64. 结束语：由此可见，原料油中钾钠含量对高结构产品的DBP吸收值的影响是显而易见的，所以在生产高结构炭黑时，必须要对炭黑原料油的钾钠含量进行控制。
不同原料油厂家由于生产工艺的不同，其中的钾钠含量也是不同的，所以我们必须采取有效的办法对其按照钾钠含量不同进行分类以供应用与不同的生产用途。
本文通过建立一种检测原料油中钾钠含量的方法，根据该方法将含有不同比例的钾和钠的原料油进行分类储存，以用于不同的生产目的。
例如，钾钠含量低于20ppm的原料油用于生产N234等高DBP吸收值的产品，使过程可控度提高；而钾钠含量在20~40ppm之间的原料油用于生产N339、N347等较高DBP吸收值的产品；钾钠含量高于40ppm的原料油用于生产N330等低DBP吸收值的产品，从而实现原料油利用效率的最大化。
参考文献：1. 炭黑工艺制造方法，化学工业部人事教育司、化学工业部教育培训中心组织编写，化学工业出版社出版。
2. 炭黑生产与应用手册，李炳炎主编，化学工业出版社出版。