快速熔化沥青装置工艺设计

一、煤沥青质量对碳素制品的影响我国生产碳素制品一直使用软化点65～75℃中硬沥青作粘结剂(贵铝引进工程除外),指标中只规定灰分小于0.3％,挥发份60～70％,游离碳18～25％,水分不大于3％,而没有苯与喹啉不溶物,总固定碳和焦化值等质量指标,而这些指标都在不同程度上影响制品     

中低温煤焦油沥青催化聚合制备改质沥青

以中低温煤焦油沥青为原料,采用催化聚合法制备改质沥青,并在中低温煤焦油沥青中加入乙烯焦油和蒽油进行调和来提高改质沥青的流变性能,分别考察反应时间、反应温度及催化剂和交联剂的加入量对改质沥青的软化点、结焦值、甲苯不溶物含量和喹啉不溶物含量的影响。结果表明:加入乙烯焦油和蒽油调和可以有效提高改质沥青的流变性能,催化剂和交联剂按照1∶1的质量比加入,可以有效降低改质沥青的软化点,这是因为酸性催化剂和交联剂之间形成相对均相的反应体系,解决了改质沥青软化点高的问题。采用调和中低温煤焦油沥青制备改质沥青,筛选出的最佳工艺条件为:反应温度370℃,反应时间7h,催化剂和交联剂的加入量2.5%,该条件下制备的改质沥青的性质符合工业标准YB/T 5194-2015的要求,改质沥青的软化点为120℃,结焦值为56.28%,甲苯不溶物含量为30.52%,喹啉不溶物含量为8.21%,β树脂含量为22.31%。采用傅立叶变换红外光谱仪和偏光显微镜对制备出的改质沥青和中低温煤焦油沥青进行分析,初步推断出改质沥青中化合物芳环上的取代基明显增加且烷基取代的化合物大多数为芳烃分子,且在偏光显微镜下改质沥青中出现小球体,表明中低温煤焦油沥青在制备成改质沥青的这一过程中其相对分子质量变大,稠环芳烃含量增多。     

煤焦油加入量对沥青软化点和结焦值的影响

通过实验数据,研究分析了煤焦油加入量对中温沥青的软化点和结焦值的影响,结果表明,煤焦油含量与沥青软化点、沥青结焦值之间都有很好的线性关系.     

钢包用多浸渍沥青结合白云石耐火砖

本文描述了一种钢包用多浸渍沥青结合白云石耐火砖的制备方法。将烧结自云石和煤焦油沥青的混合物制成砖样。混合物经热混并于压力151MPa时压制成型，砖坯于1000℃烧成2h，烧后砖坯的空隙可被经低软化点煤焦油沥青多次浸渍后的碳所填充，每个浸渍阶段（30min）是在1000℃煅烧后进行。含8％-12％煤焦油沥青结合剂并在108-151MPa压力下成型的砖样可以获得良好的耐压强度，然而，多次浸渍增加了烧后砖样的力学强度。提高了其抗水化能力（〉45天）。将含10％煤焦油沥青于108MPa成型具有高抗水化性能的白云石砖样（常规条件下超过60天）与工业用砖的抗水化性能（30天）进行比较。本试验的砖样具有合理的密度和化学性能，良好的抗水化性能和优良的力学强度，完全满足炼钢工业钢包炉（LF）的要求。     

进一步提高煤沥青质量的探讨

炭素制品生产用粘结剂有两种功能，一是制品在混捏、成型过程中赋于糊料以一定的塑性，使其满足成型的要求；二是制品在焙烧过程中，在颗粒料之间形成炭膜粘结桥，将固体颗粒结合成一个整体，使其具有一定的机械强度。因此，粘结性能是沥青的一个十分重要的工艺性能，它是糊料塑性的决定性因素。煤焦油经管式护连续蒸馏生产煤沥青，是一种比较先进的方法。这种工艺生产的沥青软化点为SO－90t，属于中温沥青。近几年来研制成功的改质沥青，生产工艺有两种。一是以水城钢厂为主的加压热聚法工艺；另一种是石家庄焦化厂、宣钢焦化厂的常压热聚…     

沥青粘结剂产炭率对制品性能的影响

研究了粘结剂沥青产炭率与块状炭制品材料性能的关系,拟通过提高粘结剂沥青产炭率的方法改善炭制品的性质。实验采用比目前工业沥青粘结剂产炭率更高的沥青作为粘结剂,经过混捏、成型和焙烧制成炭制品。研究发现,采用产炭率高的粘结剂可以得到性能较好的产品,但对于强度来说,过高产炭率的粘结剂并不总是正面影响的,应考虑到粘结剂中β组分的含量。     

空气氧化法制备通用级沥青炭纤维用各向同性沥青

以脱除QI的煤焦油软沥青(软化点59℃)为原料,在常压下300～380℃范围内通过空气氧化制备一定软化点范围的通用级沥青炭纤维用各向同性沥青。考察了空气氧化温度、时间、流量对煤焦油沥青性质和结构的影响。结果表明,空气氧化可有效提高煤焦油软化点,并获得各向同性沥青。采用核磁共振谱、红外光谱和元素分析考察了原料和氧化沥青的分子结构。在360℃空气氧化90～130 min条件下,得到的氧化沥青软化点在190～250℃之间,并表现出良好的可纺性,经熔纺得到10～20μm的沥青纤维。     

改质沥青生产工艺的改进

随着炭化工业对煤沥青质量要求的提高,中温沥青已不能适应高强度和高密度的高档碳材料产品的生产,改质沥青以其高软化点（100～115℃）、高甲苯不溶物（28%～34%）、高喹啉不溶物（8%～14%）和高结焦值（≮54%）等优良性能替代了中温沥青,被广泛应用于炭素制品作黏结剂。     

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。     

细镶嵌结构沥青焦的制备与表征

以中温煤焦油沥青为原料,采用空气氧化方法进行热改质,通过对空气流量、反应压力、反应温度和反应时间的优化,制备出软化点为285℃的沥青。将这种沥青在540℃下炭化3 h,得到的生焦在1 400℃焙烧2 h,制备出细镶嵌结构的沥青焦。采用红外光谱对产物沥青和原料沥青进行表征,讨论了它们分子中官能团的差别。由光学显微镜和扫描电子显微镜研究结果表明,氧化改质程度不同的沥青制得的焦炭显微结构有明显差别。将空气量40 L/h、压力0.5 MPa、温度330℃和时间8 h条件下获得的高软化点沥青进行炭化和焙烧,可以得到镶嵌结构单元≤2μm的沥青焦炭。     

关于改质沥青粘结剂性质的研究

生产高功率和超高功率石墨电极,选择优质针状焦和改质沥青粘结剂是关键。近几年来,我国许多焦化厂已开始生产改质沥青,为炭素粘结剂的更新换代创造了条件。改质沥青粘结剂焙烧后残留更多的碳,减少浸渍次数,从而提高石墨制品的密度、强度和抗热震性能。下面就两种煤沥青粘结剂的性质对比予以分析讨论。 1.两种煤沥青的基本性质两种煤沥青的试样取自石家庄焦化厂,改质沥青是采用常压高温热聚法生产的,反应温度310～410℃,反应时间4～8小时。两种煤沥青的基本性质见表1。     

煤系通用级沥青基炭纤维的研究

以煤焦油精制软沥青为原料,使用减压蒸馏、空气氧化两种方法制取软化点高于240℃的高软化点沥青,将几种沥青纺丝后的氧化产物和炭化产物进行对比。减压蒸馏产物制得的炭纤维表面凸凹不平,强度较低;减压蒸馏+空气氧化制得的炭纤维表面光滑,强度较高。     

煤焦油与石油焦油热缩聚的比较研究

分别以煤焦油为原料,在430℃热缩聚50min-270min和以石油渣油为原料在310℃热缩聚130min-370min制备了一系列具有软化点的煤焦油沥青和石油沥青。通过元素分析、软化点、族组成、偏光光学和NMR对原料与沥青的结构进行了分析。在1．6MPa,480℃下将改质煤焦油尖 和石油沥青进行焦化,考察了焦收率和光学组织结构变化情况。结果表明,热缩聚可提高煤焦油沥青和石油沥青的软化点、不溶物含量和焦收率,煤焦油沥青与石油沥青成焦后均生成各向异性广域光学结构。     

高软化点沥青基炭制品焙烧的研究

研究的主要方向是弄清焙烧过程中生制品的线性变化,因为根据这些变化可间接地判断出混捏-成型阶段某一种制作因素产生影响的程度,又可以预测最理想的焙烧工艺制度和焙烧与石墨化制品的物理机械性能。研究的对象是直径32毫米的生制品。由1:1石油热裂电极焦和石油热解电极焦加齐略宾斯克冶金工厂焦化厂生产的高软化点煤沥青(2号沥青)配制的糊料,经挤压成型法压制而成。用同一厂生产的中硬沥青(1号沥青)制成的制品作对比试样。两种沥青的突出特点是甲苯和喹林不溶物含量高,而挥发物量较低。     

不同沥青对细结构石墨性质的影响

在细颗粒石墨的生产中,通常含有30～40％的煤沥青粘结剂。用焦炭和煤沥青糊料挤压成型的生坯在热处理过程中,粘结剂形成焦结残渣,使填料粒子紧密结合,从而对石墨制品的强度与结构性质产生很大影响。苏联在碳素材料的生产中通常是采用A牌号的中硬煤沥青作粘结剂(ΓOCT10200—73)。但是,近年来无论在苏联还是在其它国家都在寻求采用软化点为85～90℃和135～150℃的硬沥青。这种煤沥青同中硬沥青相比能产生更多的固体残渣,从而可提高碳材料的强度。但是,在使用中不仅要求石墨制品具有一定的强度,而且还要求具有其它的一些特性(致密性、导电性、完善的晶体结构等等)。     

炭和石墨电极用粘结剂沥青的质量评价

沥青及其制品的性质可由沥青溶提组份(原生QI和次生QI,β树脂和γ树脂)单独作用的线性组合来估计,也可由沥青其它重要性质(如软化点、等粘温度、沥青的密度、真空馏出液及C/H比)交叉关系来估计。定量地估计了原生QI和β树脂对沥青质量的重要作用。此外,这些线性回归可用于预测沥青组份变化对沥青和制品性质的影响。也图示了杂原子(氮和硫)含量的一些影响。最后,讨论了QI对粘结剂沥青性质的重要影响。原生QI含量高的沥青可导致硬的各向同性的粘结剂沥青焦,该沥青焦热膨胀大,电阻高,导热性差。     

煤焦油与石油渣油空气氧化的比较研究

分别以煤焦油为原料在300℃空气氧化120min-480min和以石油渣油为原料在220℃空气氧化300min-720min,制备了一系列具有相近软化点的煤焦油沥青和石油沥青。通过NMR、元素分析、软化点、族组成和偏光光学进行原料与沥青的结构分析。在1．6MPa,480℃下将改质煤焦油沥青和石油沥青进行焦化,考察了焦收率和光学组织结构变化情况。结果表明空气氧化可提高煤焦油和石油渣油的软化点、不溶物含量和焦收率。石油沥青成焦后均生成各向异性广域学结构。而煤焦油沥青成焦后各向异性光学结构单元尺寸则随空气氧化时间增加而逐渐减小。     

采用蒽油替代煤焦油降低中温煤沥青软化点

在石墨材料浸渍过程中，对使用的煤沥青浸渍液，分别采用了加入煤焦油、蒽油溶剂来降低软化点。并对浸渍后的石墨材料制品进行理化性能检验。蒽油是降低煤沥青浸渍液的软化点较理想的材料。     

沥青粘结剂对低阶煤基活性焦制备及性能的影响

以黑龙江鹤岗低阶煤为原料、不同软化点的沥青作为粘结剂进行混捏成型,经炭化和水蒸气活化制备低阶煤基活性焦。实验结果表明：沥青粘结剂添加量的增加会使活性焦的力学性能增强,吸附性能下降;低软化点沥青粘结剂制备活性焦易获得更发达的孔隙结构、高吸附性能,但成型活性焦的力学性能较差;高软化点沥青粘结剂制备的活性焦吸附能力较低,但具有更加优异的力学性能。以低阶煤为原料,软化点180℃的沥青为粘结剂,同时添加量达到15%时,所制备的活性焦比表面积达到536 m²/g,压缩强度为16.6 MPa,并且SO₂吸附量达到48 mg/g, NO的吸附量达到14 mg/g。     

煤沥青基中间相沥青的制备研究

以纯化的煤焦油沥青为原料,考察了热聚合温度和恒温时间对中间相沥青的收率、光学显微形态、软化点和族组成的影响.结果表明:反应温度在420℃,恒温5 h时得到了软化点为312℃的流线体型中间相沥青,其收率为79.1%;热聚合反应在相对较低的温度400℃,反应时间为10 h时形成了软化点为305℃、收率为81.4%的优质广域型可纺性中间相沥青.对该原料煤沥青而言,通过控制热聚合反应温度和恒温时间可以达到制备优质中间相的目的.