炭素技術(shù)員試題及答案解析炭素技術(shù)員試題一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.炭素材料生產(chǎn)中常用的原料中，（）是最主要的固體原料。A.石油焦B.瀝青焦C.無(wú)煙煤D.天然石墨2.炭素制品在焙燒過(guò)程中，（）階段是最關(guān)鍵的，對(duì)制品質(zhì)量影響最大。A.低溫預(yù)熱B.中溫分解C.高溫?zé)Y(jié)D.冷卻降溫3.衡量炭素材料導(dǎo)電性能的指標(biāo)是（）。A.電阻率B.導(dǎo)熱率C.硬度D.密度4.炭素制品的浸漬處理主要目的是（）。A.提高強(qiáng)度B.提高密度和導(dǎo)電率C.提高抗氧化性D.以上都是5.以下哪種設(shè)備是炭素生產(chǎn)中用于原料破碎的（）。A.混捏鍋B.球磨機(jī)C.成型機(jī)D.焙燒爐6.炭素材料的石墨化是在（）高溫下進(jìn)行的。A.18002000℃B.20002200℃C.22002500℃D.25003000℃7.炭素制品的抗壓強(qiáng)度主要取決于（）。A.原料粒度B.粘結(jié)劑用量C.成型壓力D.以上都有影響8.炭素生產(chǎn)中，瀝青作為粘結(jié)劑，其軟化點(diǎn)越高，（）。A.粘結(jié)性越好B.流動(dòng)性越好C.揮發(fā)分越高D.結(jié)焦值越高9.炭素材料的熱膨脹系數(shù)越小，說(shuō)明其（）。A.耐熱震性越好B.導(dǎo)電性越好C.抗氧化性越好D.強(qiáng)度越高10.在炭素制品的質(zhì)量檢驗(yàn)中，體積密度的測(cè)量方法通常采用（）。A.重量法B.排水法C.容量法D.熱重法二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.炭素材料的主要特性包括（）。A.耐高溫B.導(dǎo)電導(dǎo)熱性好C.化學(xué)穩(wěn)定性好D.機(jī)械強(qiáng)度高2.炭素生產(chǎn)的主要工藝流程包括（）。A.原料預(yù)處理B.混捏C.成型D.焙燒E.浸漬F.石墨化3.影響炭素制品質(zhì)量的因素有（）。A.原料質(zhì)量B.工藝參數(shù)C.設(shè)備性能D.操作水平4.以下關(guān)于炭素材料的說(shuō)法正確的是（）。A.炭素材料可以分為石墨質(zhì)和非石墨質(zhì)B.石墨質(zhì)炭素材料具有良好的潤(rùn)滑性C.非石墨質(zhì)炭素材料的結(jié)構(gòu)更無(wú)序D.炭素材料的性能與微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)5.炭素生產(chǎn)中常用的粘結(jié)劑有（）。A.煤瀝青B.石油瀝青C.酚醛樹(shù)脂D.環(huán)氧樹(shù)脂三、判斷題（每題2分，共10分）1.炭素材料的硬度越高，其耐磨性就一定越好。（）2.炭素制品在焙燒過(guò)程中，升溫速度越快越好。（）3.浸漬處理后的炭素制品，抗氧化性一定會(huì)提高。（）4.石墨化處理可以提高炭素材料的導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率。（）5.原料的粒度組成對(duì)炭素制品的性能沒(méi)有影響。（）四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）1.簡(jiǎn)述炭素材料生產(chǎn)中原料預(yù)處理的目的和主要方法。2.說(shuō)明炭素制品焙燒的作用和主要工藝參數(shù)。3.分析炭素制品浸漬處理的原理和工藝步驟。五、計(jì)算題（15分）已知某炭素制品的質(zhì)量為500g，體積為200cm3，求該炭素制品的體積密度。若該制品理論密度為2.2g/cm3，計(jì)算其體積密度與理論密度的相對(duì)誤差。答案解析一、單項(xiàng)選擇題1.答案：A解析：石油焦是炭素材料生產(chǎn)中最主要的固體原料，具有含碳量高、灰分低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種炭素制品的生產(chǎn)。2.答案：B解析：中溫分解階段是炭素制品焙燒過(guò)程中最關(guān)鍵的階段。在這個(gè)階段，粘結(jié)劑發(fā)生分解和縮聚反應(yīng)，生成瀝青焦，其反應(yīng)過(guò)程和程度對(duì)制品的結(jié)構(gòu)和性能影響最大。3.答案：A解析：電阻率是衡量材料導(dǎo)電性能的常用指標(biāo)，電阻率越小，導(dǎo)電性能越好。導(dǎo)熱率衡量的是材料的導(dǎo)熱能力，硬度和密度與導(dǎo)電性能無(wú)關(guān)。4.答案：D解析：炭素制品的浸漬處理可以將浸漬劑填充到制品的孔隙中，提高制品的密度，進(jìn)而提高導(dǎo)電率和強(qiáng)度；同時(shí)浸漬劑可以在制品表面形成一層保護(hù)膜，提高抗氧化性。5.答案：B解析：球磨機(jī)是用于原料破碎和粉磨的設(shè)備?；炷箦佊糜趯⒃虾驼辰Y(jié)劑混合均勻，成型機(jī)用于將混捏好的物料制成一定形狀的制品，焙燒爐用于對(duì)成型后的制品進(jìn)行焙燒處理。6.答案：D解析：炭素材料的石墨化需要在25003000℃的高溫下進(jìn)行，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，炭素材料的原子結(jié)構(gòu)逐漸向石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。7.答案：D解析：原料粒度、粘結(jié)劑用量和成型壓力都會(huì)影響炭素制品的抗壓強(qiáng)度。合適的原料粒度可以使制品結(jié)構(gòu)更致密；粘結(jié)劑用量會(huì)影響制品的粘結(jié)強(qiáng)度；成型壓力越大，制品越致密，抗壓強(qiáng)度也越高。8.答案：D解析：瀝青的軟化點(diǎn)越高，其結(jié)焦值越高，在焙燒過(guò)程中形成的焦炭越多，有利于提高制品的強(qiáng)度和密度。軟化點(diǎn)高的瀝青粘結(jié)性不一定好，流動(dòng)性較差，揮發(fā)分相對(duì)較低。9.答案：A解析：熱膨脹系數(shù)越小，材料在溫度變化時(shí)的體積變化越小，越不容易因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，耐熱震性越好。熱膨脹系數(shù)與導(dǎo)電性、抗氧化性和強(qiáng)度沒(méi)有直接關(guān)系。10.答案：B解析：排水法是測(cè)量炭素制品體積密度的常用方法。通過(guò)測(cè)量制品在水中的排水量得到制品的體積，再結(jié)合制品的質(zhì)量計(jì)算體積密度。二、多項(xiàng)選擇題1.答案：ABC解析：炭素材料具有耐高溫、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、化學(xué)穩(wěn)定性好等特性。但一般情況下，炭素材料的機(jī)械強(qiáng)度并不高，尤其是在高溫下。2.答案：ABCDEF解析：炭素生產(chǎn)的主要工藝流程包括原料預(yù)處理（去除雜質(zhì)、調(diào)整粒度等）、混捏（將原料和粘結(jié)劑混合均勻）、成型（制成一定形狀的制品）、焙燒（使粘結(jié)劑轉(zhuǎn)化為焦炭）、浸漬（提高制品的密度和性能）和石墨化（改善制品的結(jié)構(gòu)和性能）。3.答案：ABCD解析：原料質(zhì)量是影響炭素制品質(zhì)量的基礎(chǔ)，工藝參數(shù)（如溫度、時(shí)間、壓力等）的控制直接影響制品的性能，設(shè)備性能的好壞會(huì)影響生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和制品的質(zhì)量均勻性，操作水平也會(huì)對(duì)制品質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。4.答案：ABCD解析：炭素材料可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為石墨質(zhì)和非石墨質(zhì)。石墨質(zhì)炭素材料具有良好的潤(rùn)滑性，非石墨質(zhì)炭素材料的原子排列更無(wú)序。炭素材料的性能與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同的微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的不同性能。5.答案：ABC解析：炭素生產(chǎn)中常用的粘結(jié)劑有煤瀝青、石油瀝青和酚醛樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂一般不用于炭素生產(chǎn)的粘結(jié)劑。三、判斷題1.答案：×解析：硬度只是影響耐磨性的一個(gè)因素，材料的耐磨性還與材料的組織結(jié)構(gòu)、表面粗糙度等因素有關(guān)。硬度高的材料不一定耐磨性就好。2.答案：×解析：炭素制品在焙燒過(guò)程中，升溫速度需要嚴(yán)格控制。升溫速度過(guò)快會(huì)導(dǎo)致制品內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，容易使制品出現(xiàn)裂紋，影響制品質(zhì)量。3.答案：√解析：浸漬處理可以將浸漬劑填充到制品的孔隙中，在制品表面形成一層保護(hù)膜，阻止氧氣與制品內(nèi)部的炭素接觸，從而提高制品的抗氧化性。4.答案：√解析：石墨化處理可以使炭素材料的原子結(jié)構(gòu)更加規(guī)則，形成類似于石墨的結(jié)構(gòu)，從而提高材料的導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率。5.答案：×解析：原料的粒度組成對(duì)炭素制品的性能有重要影響。合適的粒度組成可以使制品結(jié)構(gòu)更致密，提高制品的強(qiáng)度、密度等性能。四、簡(jiǎn)答題1.答案：目的：去除原料中的雜質(zhì)，提高原料的純度，保證炭素制品的質(zhì)量。調(diào)整原料的粒度組成，使其符合生產(chǎn)工藝的要求，有利于提高制品的性能。改善原料的物理和化學(xué)性質(zhì)，如提高原料的活性等。主要方法：破碎：將大塊原料破碎成小塊，常用的設(shè)備有顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等。篩分：將破碎后的原料按粒度大小進(jìn)行分級(jí)，常用的設(shè)備有振動(dòng)篩等。磨粉：將小塊原料進(jìn)一步磨成細(xì)粉，常用的設(shè)備有球磨機(jī)、雷蒙磨等。煅燒：在高溫下對(duì)原料進(jìn)行熱處理，去除原料中的水分、揮發(fā)分等，提高原料的密度和強(qiáng)度。2.答案：作用：使粘結(jié)劑炭化，形成焦炭網(wǎng)絡(luò)，將骨料顆粒粘結(jié)在一起，提高制品的強(qiáng)度和硬度。排除揮發(fā)分，使制品的結(jié)構(gòu)更加致密，提高制品的密度和導(dǎo)電率。改善制品的物理和化學(xué)性能，如提高制品的抗氧化性和耐熱性等。主要工藝參數(shù)：升溫速度：升溫速度要根據(jù)制品的大小、形狀和原料等因素合理控制，一般在低溫階段升溫速度較慢，中溫階段適當(dāng)加快，高溫階段又要減慢。最高溫度：不同的炭素制品焙燒的最高溫度不同，一般在10001300℃之間。保溫時(shí)間：在最高溫度下需要保持一定的時(shí)間，以保證粘結(jié)劑充分炭化和制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性。冷卻速度：冷卻速度也會(huì)影響制品的質(zhì)量，過(guò)快的冷卻速度可能會(huì)導(dǎo)致制品產(chǎn)生裂紋。3.答案：原理：利用浸漬劑在一定的壓力和溫度條件下，填充到炭素制品的孔隙中，提高制品的密度和強(qiáng)度。浸漬劑在高溫下發(fā)生分解和縮聚反應(yīng)，形成焦炭，進(jìn)一步填充孔隙，改善制品的性能。工藝步驟：制品預(yù)處理：對(duì)焙燒后的制品進(jìn)行清理，去除表面的灰塵和雜質(zhì)，然后進(jìn)行預(yù)熱，以提高浸漬效果。浸漬劑準(zhǔn)備：選擇合適的浸漬劑，并進(jìn)行加熱和過(guò)濾，去除其中的雜質(zhì)和水分。浸漬操作：將預(yù)熱后的制品放入浸漬罐中，抽真空排除孔隙中的空氣，然后注入浸漬劑，在一定的壓力和溫度下保持一定的時(shí)間，使浸漬劑充分填充到孔隙中。后處理：浸漬后的制品進(jìn)行瀝凈處理，去除表面多余的浸漬劑，然后進(jìn)行二次焙燒，使浸漬劑炭化。五、計(jì)算題答案：體積密度計(jì)算：體積密度\(\rho=\frac{m}{V}\)，其中\(zhòng)(m=500g\)，\(V=200cm3\)，則\(\rho=\frac