煤液化沥青用于石墨电极黏结剂的性能研究

以煤液化沥青为原料,引入蒽油与其进行热聚合反应,得到了一种煤液化改性沥青,其软化点为83.3℃、甲苯不溶物含量21.97%、喹啉不溶物含量0.18%、结焦值50.95%。以此煤液化改性沥青作黏结剂,与针状焦进行混捏成型制备石墨电极,其热膨胀系数为1.1×10~(-6)/℃,电阻率6.4μΩ·m,抗压强度16 MPa,体积密度1.42 g/cm~3,真密度2.22 g/cm~3,灰分含量为0.03%。     

煤焦油沥青中喹啉不溶物的分离

介绍了以煤焦油沥青为原料,采用焦化溶剂溶解、过滤和精馏等净化工艺,分离其中的喹啉不溶物。精制沥青的喹啉不溶物含量〈０．１０％,可作为优质电极浸渍沥青产品或作为生产针状焦的原料使用。     

煤系针状焦原料预处理技术进展

针状焦是生产超高功率石墨电极的新型材料。据针状焦成焦机理,煤焦油和煤焦油沥青作为针状焦生产原料时必须进行预处理将其中的喹啉不溶物等杂质除去。煤系针状焦原料的预处理方法主要包括溶剂法、过滤法、离心分离法、加氢法、改质法及溶剂-加氢法。上述方法均可将煤焦油和煤焦油沥青中的喹啉不溶物降至满足针状焦生产的要求,其中溶剂法中的溶剂-沉降法现已得到工业化应用。     

煤焦油制中温沥青的族组分及结构表征

采用溶剂抽提法、元素分析法、傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱法(GPC)对中温煤焦油制备的煤沥青(MCP)和高温煤焦油制备的煤沥青(HCP)组成结构进行研究。研究结果表明:MCP和HCP的平均分子式分别为C_(36.01)H_(34.56)N_(0.35)S_(0.13)O_(2.28),C_(46.90)H_(24.12)N_(0.41)S_(0.23)O_(0.54);软化点分别为77.6℃,86.2℃。MCP的族组成:庚烷可溶物17.34%,庚烷不溶甲苯可溶物66.94%,喹啉不溶物含量为0.95%。HCP的族组成:庚烷可溶物16.86%,庚烷不溶甲苯可溶物39.97%,喹啉不溶物含量为11.89%。与HCP相比,MCP中脂肪侧链、环烷结构较多,芳构化程度较低。采用改进的Brown-Lander模型计算分子平均结构参数,推测出两种煤沥青的平均分子结构。根据研究结果对MCP的利用提出相应的建议。     

炭化条件对针状焦结构的影响

以除去喹啉不溶物的中温煤沥青为原料,分别在不同的反应温度和保温时间下制备了中间相炭微球(MCMB);在磁场条件下制备了有序结构针状焦;通过扫描电镜(SEM)考察了不同反应条件下中间相炭微球和针状焦的形貌,讨论了中间相形成影响因素对针状焦结构的影响.结果表明,中间相形成阶段的反应温度、保温时间和体系黏度对针状焦的结构和性能具有重要影响,磁场对针状焦的流线型结构有促进作用.     

溶剂法煤焦油沥青制备低QI精制沥青的中试研究

介绍了以煤焦油低温萃取中试装置的煤焦油沥青为原料,采用溶剂法制备低喹啉不溶物精制沥青的中试研究,分析了混合溶剂芳脂比、煤焦油沥青浓度、沉降时间、沉降温度等因素对精制沥青喹啉不溶物含量的影响。结果表明,在混合溶剂芳脂比为0.6,煤焦油沥青质量浓度为0.5 g/cm3,沉降时间26 h,沉降温度130℃时,所得精制沥青喹啉不溶物质量分数在0.01%以下,可满足生产针状焦原料的质量要求。     

以煤焦油沥青为原料生产针状焦技术

针状焦是生产炼钢用石墨电极的原料,因此,要求它通过2500℃以上的高温处理容易形成石墨化的结构。因煤焦油沥青中含有大量的微粒(指喹啉不溶物),用这样的原料生产针状焦一般认为几乎是不可能的。但是终于成为可能,这首先要通过预处理排出微粒(喹啉不溶物),这种微粒妨碍晶体的生长,然后在特殊条件下采用延迟焦化塔来使煤焦油沥青炭化。下面按加工顺序介绍它的基本工艺。     

煤沥青组成对针状焦性能调控的研究进展北大核心

针状焦作为生产石墨电极和锂离子电池负极材料的原料在电炉炼钢行业和电池工业中得到广泛应用,基于我国能源情况大力发展煤系针状焦,对我国的能源战略安全具有重要意义。本文介绍了煤沥青中喹啉不溶物(QI)、族组成、芳香度、杂原子有机物等组成对针状焦微观结构和性能的影响,并阐述了国内外关于调控煤沥青组成,制备优质针状焦的研究进展。在此基础上,提出煤沥青的组成和性质是影响煤系针状焦品质的关键因素,通过对沥青组成分布、分子结构与分子量分布的调控有望获取优质针状焦产品,促进煤系针状焦行业的技术进步和产品升级。     

我国煤系针状焦原料预处理技术工业化研究进展

针状焦是碳素材料中的优质品种,是生产超高功率石墨电极的主要原料。原料预处理的目的是脱除煤沥青的喹啉不溶物,溶剂法和改质法是已经实现工业化生产的煤系针状焦原料预处理方法。文章主要就这两种方法在我国煤系针状焦生产企业中的研究进展进行介绍。     

喹啉不溶物类型中间相炭微球结构性能的影响

以中温沥青、针状焦副产中温沥青和精制沥青为原料,热缩聚法制备中间相炭微球(MCMB)。通过对比喹啉不溶物(QI)和中间相的显微结构,研究QI类型对MCMB形成过程的影响。结果表明不同的沥青由于QI类型不同,中间相的形成过程存在差异,并影响MCMB的粒径、收率和性能。     

浸渍沥青性能的影响因素研究

优质的浸渍沥青要求低QI（喹啉不溶物）、高残碳和低黏度。研究了低QI浸渍沥青的β组分（甲苯不溶喹啉可溶物）以及添加剂对其残碳和黏度的影响。实验表明,β组分含量对浸渍沥青性能的影响比添加剂更大。     

煤加氢液化残渣制备中间相沥青的研究

对神华煤加氢液化残渣依次使用正庚烷、甲苯、吡啶进行萃取,分别得到正庚烷可溶物(HS)、正庚烷不溶-甲苯可溶物(HI-TS)以及甲苯不溶-吡啶可溶物(TI-PS)3种可溶组分。分别以HI-TS及TI-PS两种组分为原料,采用直接热缩聚法,制备了中间相沥青(MP)。通过偏光显微镜、凝胶渗透色谱(GPC)等仪器分析手段对合成的中间相沥青进行了形貌及组成表征。实验结果表明:HI-TS组分在反应温度380℃,反应时间为6 h,TI-PS组分在反应温度380℃,反应时间4 h,均生成了光学组织结构好、中间相含量近100%的中间相沥青。     

煤焦油低温萃取沥青制备锂电负极专用针状焦中试研究及应用

通过煤焦油低温萃取沥青制备锂电负极专用针状焦的中试试验,研究了煤焦油沥青快速分离及脱除喹啉不溶物的方法,关键技术是低温萃取、采用复合溶剂制备精制沥青、延迟焦化工艺等。中试产品锂电负极针状焦经理化性能指标分析及锂电池充放电性能测试,表明锂电负极专用针状焦具有硫含量低、储电容量高的特性。在锂电池应用后,证明锂电负极专用针状焦能够满足锂电池负极的原料要求。     

热聚合-氧化法制备高β树脂改性沥青

以中温沥青为原料,通过溶剂萃取沉降分离获得低喹啉不溶物含量(QI<0.1%)的精制沥青。对精制沥青进行热聚合-空气氧化改性处理,得到高β树脂含量的改性沥青。经特定热聚合条件处理后,研究了空气氧化阶段的反应温度、氧化时间和空气流量对沥青改性的影响。实验结果表明,在空气氧化阶段,当氧化温度为280℃,氧化时间为2h,空气流量为0.04m³/h时,可以获得软化点为220℃、甲苯不溶物为61.59% 、喹啉不溶物为4.35%、结焦值为78.44%,β树脂含量为57.24%的优质改性沥青。     

溶剂沉降法制备浸渍剂沥青

通过溶剂沉降法脱除各种原料煤沥青中的喹啉不溶物（QI）,再用减压蒸馏去除溶剂,得到浸渍剂沥青产品,探讨了脱除喹啉不溶物的操作条件,包括溶剂配比、沉降温度、沉降时间、减压蒸馏温度以及对不同原料制备的浸渍沥青产品性能比较,最后以曲靖中温沥青为原料制得了软化点83 ℃,喹啉不溶物0.084%,结焦值49.32%的浸渍剂沥青产品。     

沥青中喹啉不溶物对沥青炭化行为及沥青焦结构的影响

沥青中的喹啉不溶物对炭化行为,以及对沥青焦性质的影响直接关系到沥青焦的制造和炭素电极的生产。增加喹啉不溶物可产生更多的各向同性焦,用焦炭粒直接测定的热膨胀系数(CTE)是受喹啉不溶物类型的强烈影响。原始类型喹啉不溶物数量的增多,可使CTE(体积)从3.2增到17.4×10~(-6)K~(-1),反之派生类型喹啉不溶物对CTE的影响甚微。沥青粘结剂焦结炭的结构受沥青喹啉不溶物的影响较强烈,结果使炭素制品强度明显的提高。     

从煤焦油沥青制取高纯度碳

全世界每年从生产冶金焦的过程中获得1700万吨煤焦油。这种芳香族原料经提炼后所制得的煤焦油沥青,是生产碳和碳素制品的传统原料。利用色谱分析,核磁共振、光谱学、热分析和化学反应型式来阐明这种物料的物理和化学性质,已取得相当大的进展。沥青的主要用途是生产沥青焦和电极粘结剂。延迟焦化和卧式炉焦化是当前生产低硫、低金属含量焦炭、以及炼铝工业和电炉炼钢用电极所广泛应用的制造工艺。煤焦油沥青(喹啉不溶物含量很低)是制造低热耗系数(CTE)针状焦的优质原料。可通过在脂肪烃混合物中的重力沉降,经园盘分离器离心或过滤分离出喹啉不溶物(QI)。煤焦油沥青和芳香族石油残渣可能产生的共焦化作用能生产出适用于制造超高压电极的优质焦炭。用煤焦油沥青制取焦炭新技术的发展,旨在提高焦炭的产率和各向异性(即低热耗系数和高导电率)。硬沥青的生产工艺已取得进一步的发展。用硬沥青作原料在炼焦炉中生产沥青焦,或经过连续快速方法对沥青进行最优化热压处理,以制造电极粘结剂的工艺也已取得进一步的进展,从而使各种不同性能的粘结沥青的制取更为方便。     

应用超临界流体萃取改善煤沥青的炭化性质

通过超临界流体(SCF)萃取,改善了煤沥青的炭化性质。经超临界甲苯萃取过的沥青(SCFE沥青)丝毫不含导致小单元尺寸各向异性结构的喹啉不溶物(QI)。由SCFE沥青产生的各向异性结构的尺寸与β—树脂(甲苯不溶—喹啉可溶物)含量密切相关。用搀混方法制取的沥青,使含有的β—树脂含量与SCFE沥青相同(经用常规溶剂萃取得到的甲苯可溶物(TS)和β—树脂搀混而得)比较,搀混沥青的各向异性结构较小。可以用溶解在萃取相一定量的TS溶解量来解释超临界甲苯萃取β—树脂的过程。萃取相中TS浓度高,则溶于该相中的β-树脂溶解度也高。减小萃余液相中TS的浓度,会引起不利于中间相结构发展的较重的β-树脂聚集,并形成不可萃取的QI。由于萃取相和萃余相中TS的浓度取决于萃取压力和超临界甲苯的量与沥青的量之比,因此,调节这两个参数就能控制SCFE沥青中β-树脂的含量。     

控制煤沥青中的组分 提高电极压型质量

目前由于受工艺条件的限制,煤沥青的组分不稳定,尤其是甲苯不溶物和喹啉不溶物的波动最大。煤沥青中的β组分（甲苯不溶物与喹啉不溶物的差值）使产品电阻率下降,ＣＴＥ降低。喹啉不溶物使颗粒之间形成镶嵌结构,使沥青浸润性大大降低,不能充分填充焦粒间的孔隙,不能...     

针状焦研究新进展：从原料到制备方法

针状焦作为煤炭和石油工业的高附加值产品，是生产超高功率石墨电极的必备原料，需求与日俱增。由于对针状焦生产过程的认识不够深入，国内尚未做到大规模生产高质量针状焦。近年来，研究转向通过各种方式对原料进行改性，以扩大原料选取范围，改善原料性质，从而生产优质针状焦。综述了原料中不同成分和结构对针状焦制备过程的作用与影响，总结了针状焦生产所需的原料性质与组成要求。好的原料应具有低喹啉不溶物、低杂原子含量和高芳香族含量，反应性适中。通过原料预处理可有效改善原料组成，去除对中间相形成有害的组分。多种原料预处理方法组合使用效果好于单一预处理方法，提前热处理可以减少小分子化合物对后续反应的影响。共炭化方法是最常用的制备方法之一，在3类共炭化剂中，引导成核剂可以在中间相小球体形成过程中起晶核作用，促进中间相的形成，但也可能会引入无法被同化的杂质；缩聚催化剂可以大大缩短反应所需时间，但不利于控制反应稳定有序进行，且难以将催化剂从产品中去除；原料改性剂可以通过优化原料组成的方式改善针状焦产品性能的同时降低产品成本，是工业生产中最具有使用前景的共炭化方法。由萃取反萃取法分离获得的煤密中质组(DMC)是炼焦煤生成...