煤瀝青及煤焦油改質(zhì)瀝青綜述

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1、煤瀝青及煤焦油改質(zhì)瀝青綜述王東(山西宏特煤化工有限公司浸漬劑瀝青裝置,山西交城030500)摘要:介紹了煤瀝青的性能、用途以及有廣泛用途的煤焦油改質(zhì)瀝青的優(yōu)異特性,改質(zhì)機(jī)理和生產(chǎn)工藝;分析了目前國內(nèi)煤焦油改質(zhì)瀝青工藝存在的問題,并就這些問題提出了改進(jìn)措施。關(guān)鍵詞:煤瀝青;煤焦油瀝青;改質(zhì)AnOverviewofCoalTarBasedPitchandModifiedCoalTarPitchWANGDong(ThePlantofImpregnantPitch,ShanxiHongteCoalChemicalCo.,Ltd.,ShanxiJiaocheng030500,China)Abs

2、tract:Theperformanceandusageofcoal-tarasphaltwereintroduced.Meanwhile,itwasassumedtheexcellentcharacteristics,mechanismandtechnologyofthemodifiedcoaltarpitch.Theanalysisoftheproblemsexistedintheprocessofproductionwereinterpreted,andthenthecorrespondingadviceswereproposed.Keywords:coal-asphalt;c

3、oal-tarasphalt;modified煤瀝青是煤焦油瀝青的簡稱,是煤焦油蒸餾后的殘渣,為煤焦油加工過程中的大宗產(chǎn)品[1],是制取各種碳素材料不可替代的原料。中國是煤瀝青生產(chǎn)和應(yīng)用的大國,目前煤瀝青的產(chǎn)量已達(dá)200萬t,占煤焦油總量的50%以上[2]。目前,煤瀝青主要用于制造冶金業(yè)中碳素電極的粘結(jié)劑,高附加值的碳材料和針狀焦,以及防水和建筑材料,其中以粘結(jié)劑的應(yīng)用最為廣泛[3]。但是,未經(jīng)改質(zhì)的煤焦油瀝青,其軟化點低,揮發(fā)份高,結(jié)焦值低。所生產(chǎn)的電極制品比電阻大,抗氧化和熱穩(wěn)定性差,機(jī)械強(qiáng)度低。因此,煤焦油瀝青要經(jīng)過改質(zhì),改善其理化性質(zhì)后,才能滿足電極生產(chǎn)的質(zhì)量要求。同時,國外

4、焦化行業(yè)由于受環(huán)保的限制而呈現(xiàn)萎縮,導(dǎo)致改質(zhì)瀝青出口的增加,而國內(nèi)冶金業(yè)的發(fā)展也增加了改質(zhì)瀝青的用量。因此改質(zhì)瀝青產(chǎn)品有著廣闊的國內(nèi)國際市場及較高的利潤,近年來國內(nèi)各大焦化廠相繼增建了改質(zhì)瀝青生產(chǎn)裝置,使產(chǎn)品的市場競爭日趨激烈。影響。(2)喹啉不溶物(α樹脂)(QI)喹啉不溶物是瀝青中不溶于喹啉的殘留物。其平均相對分子質(zhì)量為1800～2600,C/H原子比大于1167。瀝青的結(jié)焦值隨QI的增加而增加。瀝青中含有一定量的QI有利于提高炭制品的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)電性,對炭制品焙燒中的膨脹有一定限制作用。但瀝青的QI過高,會致使瀝青的流動性降低;QI過低,會導(dǎo)致電極用瀝青中糊料偏析分層。1煤瀝青

5、概述1.1煤瀝青的性質(zhì)[4]煤瀝青是5000多種三環(huán)以上多環(huán)芳香族化合物和少量與炭黑相似的高分子物質(zhì)構(gòu)成的多相體系和高碳物料,含碳92%～94%,含氫僅4%～5%[3]左右,是制取各種碳素材料不可替代的原料。由于煤瀝青組成復(fù)雜、分子量大,常用正己烷、甲苯和喹啉溶劑對煤瀝青進(jìn)行分級,如圖1所示。具體分析如下:(1)甲苯不溶物(TI)TI是瀝青中不溶于甲苯的殘留物。其平均相對分子質(zhì)量為1200～1800,C/H原子比為1153左右,外觀為黑棕色粉末,具有穩(wěn)定的組分。該組分具有熱可塑性,并參與生成焦炭網(wǎng)格,其結(jié)焦值可達(dá)90%～95%,對骨料焦結(jié)起重要作用。瀝青的結(jié)焦值隨著TI的增加而增加。

6、TI對炭制品機(jī)械強(qiáng)度、密度和導(dǎo)電率有圖1煤瀝青溶劑分離族組成分析過程圖Figure1Separationofcoaltarsolventethniccompositionanalysisprocessmap(3)β樹脂(甲苯不溶但喹啉可溶)β樹脂是煤瀝青中不溶于甲苯而溶于喹啉的組分,其值等于TI與QI之差,其平均相對分子質(zhì)量大致為1000～1800,C/H原子比為1125～210,β樹脂是中、高分子量的稠環(huán)芳烴,黏結(jié)性好、結(jié)焦性好,所生成的焦結(jié)構(gòu)成纖維狀,具有較好的易石墨化性能,所得的炭制品電阻系數(shù)小,機(jī)械強(qiáng)度高。(4)γ樹脂γ樹脂是甲苯可溶物,其相對分子質(zhì)量大約為200～1000,

7、C/H原子比為0156～1125,呈帶黏性的深黃色半流體。γ樹脂2010年38卷第5期廣州化工·69·括管式爐法和釜式法)、真空閃蒸法等。在煤瀝青中的功能是降低瀝青的黏度,使瀝青易于被炭質(zhì)骨料吸附,增加糊料的塑性,有利于成型,但過量的γ樹脂會降低瀝青的結(jié)焦值,從而影響焙燒品的密度和機(jī)械強(qiáng)度。112煤瀝青的應(yīng)用[5-7]煤瀝青沒有確定的熔點,只有從固態(tài)轉(zhuǎn)化為過渡態(tài)的溫度范圍,通常用軟化點代表。根據(jù)軟化點的高低,煤焦油瀝青分為低溫瀝青(軟瀝青)、中溫瀝青(普通