炭素材料的制備原料

1、炭炭素素材材料料的的制制備備原原料料1、石油焦2、瀝青焦3、冶金焦4、無(wú)煙煤5、煤瀝青6、其他輔助原料1、煤焦油、煤焦油2、炭黑、炭黑3、天然石墨、天然石墨4、蒽油、蒽油2.1 2.1 石油焦石油焦v石油焦是石油煉制過(guò)程中的副產(chǎn)品。石油經(jīng)過(guò)常壓或減壓蒸餾，分別得石油焦是石油煉制過(guò)程中的副產(chǎn)品。石油經(jīng)過(guò)常壓或減壓蒸餾，分別得到汽油、煤油、柴油和蠟油，剩下的殘余物稱(chēng)為渣油。將渣油進(jìn)行焦化到汽油、煤油、柴油和蠟油，剩下的殘余物稱(chēng)為渣油。將渣油進(jìn)行焦化便得到石油焦。因而石油焦的性質(zhì)主要取決于渣油的種類(lèi)。便得到石油焦。因而石油焦的性質(zhì)主要取決于渣油的種類(lèi)。v石油焦是生產(chǎn)各種炭素材料的主要原料。這種焦炭灰

2、分比較低，一般小于石油焦是生產(chǎn)各種炭素材料的主要原料。這種焦炭灰分比較低，一般小于1。v石油焦在高溫下容易石墨化。石油焦的特性對(duì)炭素材料的性能有很大影響。石油焦在高溫下容易石墨化。石油焦的特性對(duì)炭素材料的性能有很大影響。渣油v1 1）焦化反應(yīng)）焦化反應(yīng)v石油焦是由渣油經(jīng)過(guò)焦化工藝而制得的產(chǎn)品。渣油的組成很復(fù)雜。渣油與原油石油焦是由渣油經(jīng)過(guò)焦化工藝而制得的產(chǎn)品。渣油的組成很復(fù)雜。渣油與原油同樣都是由各種烴類(lèi)和烴類(lèi)化合物組成的。在渣油中還有瀝青質(zhì)組分。它與瀝同樣都是由各種烴類(lèi)和烴類(lèi)化合物組成的。在渣油中還有瀝青質(zhì)組分。它與瀝青焦有相似之處，但它含有較多氧、氮、硫。在重柴油餾分中瀝青質(zhì)脫去一個(gè)青焦有

3、相似之處，但它含有較多氧、氮、硫。在重柴油餾分中瀝青質(zhì)脫去一個(gè)脂族基便能轉(zhuǎn)化為樹(shù)脂質(zhì)。樹(shù)脂質(zhì)和瀝青質(zhì)在高溫下會(huì)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，最后可脂族基便能轉(zhuǎn)化為樹(shù)脂質(zhì)。樹(shù)脂質(zhì)和瀝青質(zhì)在高溫下會(huì)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，最后可得焦炭。得焦炭。v渣油的焦化反應(yīng)可歸納為：渣油的焦化反應(yīng)可歸納為： (1) (1) 渣油中的樹(shù)脂質(zhì)渣油中的樹(shù)脂質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)焦炭焦炭v(2) (2) 渣油中的芳香烴等渣油中的芳香烴等高分子縮聚物高分子縮聚物樹(shù)脂質(zhì)樹(shù)脂質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)焦炭焦炭v(3) (3) 渣油中的烷烴、環(huán)烷烴、帶長(zhǎng)側(cè)鏈稠環(huán)渣油中的烷烴、環(huán)烷烴、帶長(zhǎng)側(cè)鏈稠環(huán)芳香烴芳香烴高分子縮聚物高分子縮聚物樹(shù)脂樹(shù)脂質(zhì)質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)焦炭焦炭v在焦化過(guò)

4、程中，瀝青質(zhì)和樹(shù)脂質(zhì)將脫去直鏈烴化物和芳香基，生成無(wú)序的和高在焦化過(guò)程中，瀝青質(zhì)和樹(shù)脂質(zhì)將脫去直鏈烴化物和芳香基，生成無(wú)序的和高度交鏈結(jié)構(gòu)的焦炭。這種焦炭若覆蓋在芳香烴縮聚轉(zhuǎn)化的石墨微晶上，將阻礙度交鏈結(jié)構(gòu)的焦炭。這種焦炭若覆蓋在芳香烴縮聚轉(zhuǎn)化的石墨微晶上，將阻礙微晶的生長(zhǎng)。因此，用含瀝青質(zhì)和樹(shù)脂質(zhì)較高的渣油焦化所制的石油焦較難石微晶的生長(zhǎng)。因此，用含瀝青質(zhì)和樹(shù)脂質(zhì)較高的渣油焦化所制的石油焦較難石墨化。墨化。2.1.1石油焦的焦化反應(yīng)與分類(lèi)2 2）石油焦的分類(lèi)）石油焦的分類(lèi)v根據(jù)石油焦結(jié)構(gòu)和外觀，石油焦產(chǎn)品可分為根據(jù)石油焦結(jié)構(gòu)和外觀，石油焦產(chǎn)品可分為針狀焦、海綿針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦焦、

5、彈丸焦和粉焦4 4種。種。v根據(jù)硫含量的不同，可分為高硫焦和低硫焦。根據(jù)硫含量的不同，可分為高硫焦和低硫焦。 v石油焦按照硫含量、揮發(fā)分和灰分等指標(biāo)的不同石油焦按照硫含量、揮發(fā)分和灰分等指標(biāo)的不同, ,分為分為3 3個(gè)個(gè)牌號(hào)牌號(hào), ,每個(gè)牌號(hào)又按質(zhì)量分為、兩種。每個(gè)牌號(hào)又按質(zhì)量分為、兩種。 v根據(jù)原料渣油的不同，石油焦又分為裂化石油焦、常減壓根據(jù)原料渣油的不同，石油焦又分為裂化石油焦、常減壓石油焦和頁(yè)巖石油焦。石油焦和頁(yè)巖石油焦。2.1.2 2.1.2 石油焦的質(zhì)量要求石油焦的質(zhì)量要求v石油焦的質(zhì)量可以用灰分、硫分、揮發(fā)分和石油焦的質(zhì)量可以用灰分、硫分、揮發(fā)分和13001300煅燒后的真密度來(lái)

6、衡量。煅燒后的真密度來(lái)衡量。v1 1）灰分）灰分 原油中的鹽類(lèi)雜質(zhì)經(jīng)煉制富集在渣油中，最后都轉(zhuǎn)移到石油焦中。原油中的鹽類(lèi)雜質(zhì)經(jīng)煉制富集在渣油中，最后都轉(zhuǎn)移到石油焦中。石油焦的灰分與焦化工藝、堆放操作中的混雜有關(guān)。一般炭素材料生產(chǎn)用的石石油焦的灰分與焦化工藝、堆放操作中的混雜有關(guān)。一般炭素材料生產(chǎn)用的石油焦灰分不大于油焦灰分不大于0.50.5；生產(chǎn)高純石墨時(shí)，石油焦的灰分應(yīng)不大于；生產(chǎn)高純石墨時(shí)，石油焦的灰分應(yīng)不大于0.150.15。v2 2）硫分）硫分 硫分主要來(lái)自于原油。石油焦中的硫可分為有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫。有機(jī)硫分主要來(lái)自于原油。石油焦中的硫可分為有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫。有機(jī)硫有硫醇、硫醚、硫化物等；

7、無(wú)機(jī)硫有硫化鐵和硫酸鹽。石油焦中有機(jī)硫占多硫有硫醇、硫醚、硫化物等；無(wú)機(jī)硫有硫化鐵和硫酸鹽。石油焦中有機(jī)硫占多數(shù)，在較低溫度下可除去有機(jī)硫。但無(wú)機(jī)硫要在石墨化高溫下才能分解揮發(fā)。數(shù)，在較低溫度下可除去有機(jī)硫。但無(wú)機(jī)硫要在石墨化高溫下才能分解揮發(fā)。少量硫會(huì)在高溫下生成穩(wěn)定化合物，只有加其它添加劑才能除去。少量硫會(huì)在高溫下生成穩(wěn)定化合物，只有加其它添加劑才能除去。v3 3）揮發(fā)分）揮發(fā)分 石油焦的揮發(fā)分高低表明其焦化程度，對(duì)煅燒工藝有較大影響。石油焦的揮發(fā)分高低表明其焦化程度，對(duì)煅燒工藝有較大影響。v4 4）真密度）真密度 真密度的大小標(biāo)志著石油焦石墨化的難易程度，一般來(lái)說(shuō)，在真密度的大小標(biāo)志著石

8、油焦石墨化的難易程度，一般來(lái)說(shuō)，在13001300煅燒過(guò)的石油焦真密度較大，這種焦易石墨化，電阻率較低，熱膨脹系煅燒過(guò)的石油焦真密度較大，這種焦易石墨化，電阻率較低，熱膨脹系數(shù)較小。數(shù)較小。 2.2 2.2 瀝青焦瀝青焦v瀝青焦是一種含灰分和硫分均較低的優(yōu)質(zhì)焦炭，它的顆粒結(jié)構(gòu)致密，氣孔率小，瀝青焦是一種含灰分和硫分均較低的優(yōu)質(zhì)焦炭，它的顆粒結(jié)構(gòu)致密，氣孔率小，揮發(fā)分較低，耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度比較高，其來(lái)源是以煤瀝青為原料，采用高溫?fù)]發(fā)分較低，耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度比較高，其來(lái)源是以煤瀝青為原料，采用高溫干餾（焦化）的方式制備而得。干餾（焦化）的方式制備而得。v瀝青焦雖然也是一種易石墨化焦，但與石油焦相比

9、，經(jīng)過(guò)同樣的高溫石墨化后，瀝青焦雖然也是一種易石墨化焦，但與石油焦相比，經(jīng)過(guò)同樣的高溫石墨化后，真密度略低，且電阻率較高、線膨脹系數(shù)較大。瀝青焦是生產(chǎn)鋁用炭素陽(yáng)極和真密度略低，且電阻率較高、線膨脹系數(shù)較大。瀝青焦是生產(chǎn)鋁用炭素陽(yáng)極和陽(yáng)極糊的原料，也是生產(chǎn)石磨電極、電炭制品的原料。陽(yáng)極糊的原料，也是生產(chǎn)石磨電極、電炭制品的原料。v生產(chǎn)瀝青焦的原料是中溫瀝青和高溫瀝青，高溫瀝青是中溫瀝青在氧化釜中用生產(chǎn)瀝青焦的原料是中溫瀝青和高溫瀝青，高溫瀝青是中溫瀝青在氧化釜中用熱空氣氧化而成。高溫瀝青粘度大，裝爐溫度較高，揮發(fā)分含量小，有利于裝熱空氣氧化而成。高溫瀝青粘度大，裝爐溫度較高，揮發(fā)分含量小，有利于

10、裝爐操作。爐操作。v由于瀝青焦成焦溫度較高，達(dá)到由于瀝青焦成焦溫度較高，達(dá)到1300130013501350，所以不經(jīng)煅燒也可以直，所以不經(jīng)煅燒也可以直接使用。但瀝青焦從煉焦?fàn)t中推出后采用澆水熄火，一般水分含量大，接使用。但瀝青焦從煉焦?fàn)t中推出后采用澆水熄火，一般水分含量大，所以在生產(chǎn)中它與石油焦一起按比例混合后進(jìn)行煅燒。所以在生產(chǎn)中它與石油焦一起按比例混合后進(jìn)行煅燒。2.3 2.3 冶金焦冶金焦v冶金焦是用幾種煉焦煤按一定配比在焦?fàn)t中高溫干餾焦化而得到的一種固體殘留物。生產(chǎn)冶金焦是用幾種煉焦煤按一定配比在焦?fàn)t中高溫干餾焦化而得到的一種固體殘留物。生產(chǎn)冶金焦以煉焦煤為主，適當(dāng)配入部分肥煤、氣煤

11、和瘦煤。首先將選好的煉焦煤破碎和粉碎，冶金焦以煉焦煤為主，適當(dāng)配入部分肥煤、氣煤和瘦煤。首先將選好的煉焦煤破碎和粉碎，然后按一定比例進(jìn)行配煤，混合均勻后送入貯煤塔，通過(guò)裝煤機(jī)將塔中原料煤定量從爐頂然后按一定比例進(jìn)行配煤，混合均勻后送入貯煤塔，通過(guò)裝煤機(jī)將塔中原料煤定量從爐頂裝入焦?fàn)t炭化室。原料煤在炭化室內(nèi)處于高溫干餾狀態(tài)。從裝煤到出焦的生產(chǎn)周期約裝入焦?fàn)t炭化室。原料煤在炭化室內(nèi)處于高溫干餾狀態(tài)。從裝煤到出焦的生產(chǎn)周期約15h15h左右。當(dāng)焦餅中心溫度達(dá)到左右。當(dāng)焦餅中心溫度達(dá)到95095010501050時(shí)，即可推焦出焦，送到熄焦塔用水熄焦時(shí)，即可推焦出焦，送到熄焦塔用水熄焦( (或干法或干法

12、熄焦熄焦) )。冷卻后的冶金焦最后經(jīng)篩選分級(jí)，檢驗(yàn)入庫(kù)。冷卻后的冶金焦最后經(jīng)篩選分級(jí)，檢驗(yàn)入庫(kù)。v冶金焦是生產(chǎn)各種炭塊和電極糊的主要原料，此外還可用作為焙燒的填充料、冶金焦是生產(chǎn)各種炭塊和電極糊的主要原料，此外還可用作為焙燒的填充料、石墨化的保溫料和電阻料。石墨化的保溫料和電阻料。v冶金焦的特點(diǎn)：灰分含量較高，一般為冶金焦的特點(diǎn)：灰分含量較高，一般為101015%15%，揮發(fā)分含量為，揮發(fā)分含量為1%1%左右，不易石左右，不易石墨化。對(duì)于炭素生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，冶金焦的灰分應(yīng)盡可能低一些。墨化。對(duì)于炭素生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，冶金焦的灰分應(yīng)盡可能低一些。v炭素生產(chǎn)用冶金焦的質(zhì)量指標(biāo)：灰分：炭素生產(chǎn)用冶金焦的質(zhì)量指標(biāo)：

13、灰分：13135 5；硫分：；硫分：008 8；揮發(fā)分：；揮發(fā)分：112 2；水分：；水分：4.04.0。2.4 2.4 無(wú)煙煤無(wú)煙煤v煤是古代植物埋藏在地下，在細(xì)菌作用及一定的溫度和壓力下逐漸變質(zhì)而得到煤是古代植物埋藏在地下，在細(xì)菌作用及一定的溫度和壓力下逐漸變質(zhì)而得到的含碳量很高的礦物。按變質(zhì)程度排列，自然界中有泥炭、褐煤、煙煤和無(wú)煙的含碳量很高的礦物。按變質(zhì)程度排列，自然界中有泥炭、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤。變質(zhì)程度越高，則煤的含碳量越高，顏色逐漸變深，密度逐漸增大，硬度煤。變質(zhì)程度越高，則煤的含碳量越高，顏色逐漸變深，密度逐漸增大，硬度和光澤也逐漸增強(qiáng)。和光澤也逐漸增強(qiáng)。v無(wú)煙煤是變質(zhì)程度較

14、深的一種煤，含碳量一般在無(wú)煙煤是變質(zhì)程度較深的一種煤，含碳量一般在9090以上。它的特點(diǎn)是：有機(jī)以上。它的特點(diǎn)是：有機(jī)質(zhì)含量少、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度較高、發(fā)熱量較高，是生產(chǎn)冶金用炭塊、炭電極質(zhì)含量少、結(jié)構(gòu)致密、強(qiáng)度較高、發(fā)熱量較高，是生產(chǎn)冶金用炭塊、炭電極（如鋁電解槽陰極）和電極糊料的原料。（如鋁電解槽陰極）和電極糊料的原料。寧夏無(wú)煙煤v無(wú)煙煤是生產(chǎn)炭素材料的主要原料，但是并不是所有的無(wú)煙煤都可以作為生無(wú)煙煤是生產(chǎn)炭素材料的主要原料，但是并不是所有的無(wú)煙煤都可以作為生產(chǎn)炭素材料的生產(chǎn)原料，能作生產(chǎn)炭素材料的無(wú)煙煤必須具有以下條件：產(chǎn)炭素材料的生產(chǎn)原料，能作生產(chǎn)炭素材料的無(wú)煙煤必須具有以下條件：v（1

15、 1）灰份含量要低。）灰份含量要低?；曳趾扛叩臒o(wú)煙煤生產(chǎn)出的炭素制品質(zhì)量將會(huì)降低，因灰分含量高的無(wú)煙煤生產(chǎn)出的炭素制品質(zhì)量將會(huì)降低，因?yàn)闊o(wú)煙煤中的灰分將全部轉(zhuǎn)移到炭素材料中，在一定程度上降低炭素材料的質(zhì)為無(wú)煙煤中的灰分將全部轉(zhuǎn)移到炭素材料中，在一定程度上降低炭素材料的質(zhì)量。生產(chǎn)陰極炭塊和高爐炭塊的無(wú)煙煤灰份要求在量。生產(chǎn)陰極炭塊和高爐炭塊的無(wú)煙煤灰份要求在8 8以下；生產(chǎn)電極糊的無(wú)煙以下；生產(chǎn)電極糊的無(wú)煙煤灰分應(yīng)小于煤灰分應(yīng)小于1010。v（2 2）機(jī)械強(qiáng)度要高。）機(jī)械強(qiáng)度要高。機(jī)械強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤經(jīng)煅燒后，仍能保持原來(lái)的塊機(jī)械強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤經(jīng)煅燒后，仍能保持原來(lái)的塊狀，說(shuō)明強(qiáng)度仍

16、然很高，這樣的煤熱穩(wěn)定性能好，是生產(chǎn)炭素制品所要求的主狀，說(shuō)明強(qiáng)度仍然很高，這樣的煤熱穩(wěn)定性能好，是生產(chǎn)炭素制品所要求的主要特性之一。只有原料的機(jī)械強(qiáng)度高，才能制造出機(jī)械強(qiáng)度高的炭素制品。要特性之一。只有原料的機(jī)械強(qiáng)度高，才能制造出機(jī)械強(qiáng)度高的炭素制品。v（3 3）熱穩(wěn)定性要高。）熱穩(wěn)定性要高。有的無(wú)煙煤在煅燒后容易裂成小塊，強(qiáng)度降低，這樣的無(wú)有的無(wú)煙煤在煅燒后容易裂成小塊，強(qiáng)度降低，這樣的無(wú)煙煤熱穩(wěn)定性不好。有的無(wú)煙煤在煅燒以后，仍然保持原來(lái)的塊狀，機(jī)械強(qiáng)度煙煤熱穩(wěn)定性不好。有的無(wú)煙煤在煅燒以后，仍然保持原來(lái)的塊狀，機(jī)械強(qiáng)度仍然很高，這樣的無(wú)煙煤熱穩(wěn)定性好。仍然很高，這樣的無(wú)煙煤熱穩(wěn)定性好。

17、v（4 4）硫分要少。）硫分要少。若無(wú)煙煤中含硫量過(guò)多，不僅燃燒時(shí)放出若無(wú)煙煤中含硫量過(guò)多，不僅燃燒時(shí)放出SO2SO2氣體污染環(huán)境，氣體污染環(huán)境，而且容易引起無(wú)煙煤塊爆裂。而且容易引起無(wú)煙煤塊爆裂。2.5 2.5 煤瀝青煤瀝青v煤瀝青是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。煙煤在煉焦?fàn)t中受高溫作用煤瀝青是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。煙煤在煉焦?fàn)t中受高溫作用發(fā)生熱分解，得到三種產(chǎn)物：發(fā)生熱分解，得到三種產(chǎn)物：焦炭；焦炭；煤氣；煤氣；煤焦油。煤焦油。一噸干煙煤可得到一噸干煙煤可得到720720780kg780kg焦炭，焦炭，150150190m3190m3煤氣，煤氣，252542kg42kg煤焦油。其中煤焦油是生產(chǎn)煤瀝青的原料

18、，煤焦煤焦油。其中煤焦油是生產(chǎn)煤瀝青的原料，煤焦油再經(jīng)過(guò)蒸餾得到的殘?jiān)闶敲簽r青。油再經(jīng)過(guò)蒸餾得到的殘?jiān)闶敲簽r青。煙煤2.5.1 煤瀝青在炭素材料中的作用煤瀝青在炭素材料中的作用v煤瀝青是生產(chǎn)炭素材料的粘結(jié)劑和浸潤(rùn)劑。它能很好的浸潤(rùn)和滲透到各種焦炭煤瀝青是生產(chǎn)炭素材料的粘結(jié)劑和浸潤(rùn)劑。它能很好的浸潤(rùn)和滲透到各種焦炭及無(wú)煙煤的表面和孔隙。并使各種配入的顆粒互相粘結(jié)形成具有良好的塑性狀及無(wú)煙煤的表面和孔隙。并使各種配入的顆?；ハ嗾辰Y(jié)形成具有良好的塑性狀態(tài)的糊料。糊料成型或壓型后的陽(yáng)極炭塊或陰極炭塊，經(jīng)冷卻后即硬化，并保態(tài)的糊料。糊料成型或壓型后的陽(yáng)極炭塊或陰極炭塊，經(jīng)冷卻后即硬化，并保持成型時(shí)的

19、形狀。生陽(yáng)極炭塊或陰極炭塊在焙燒時(shí)煤瀝青逐漸分解并炭化，把持成型時(shí)的形狀。生陽(yáng)極炭塊或陰極炭塊在焙燒時(shí)煤瀝青逐漸分解并炭化，把四周的骨料牢固的連接在一起，獲得數(shù)量多的、高強(qiáng)度的，在骨料顆粒間起連四周的骨料牢固的連接在一起，獲得數(shù)量多的、高強(qiáng)度的，在骨料顆粒間起連結(jié)作用的由瀝青生成的焦炭。結(jié)作用的由瀝青生成的焦炭。瀝青瀝青骨料骨料2.5.1 2.5.1 煤瀝青的組分煤瀝青的組分v煤瀝青是多種高分子碳?xì)浠衔锏幕旌象w。一般難于從煤瀝青中提取單獨(dú)的具有一定化學(xué)煤瀝青是多種高分子碳?xì)浠衔锏幕旌象w。一般難于從煤瀝青中提取單獨(dú)的具有一定化學(xué)組成的物質(zhì)，而只能用不同的溶劑去萃取煤瀝青，將它分離為若干組分。

20、組成的物質(zhì)，而只能用不同的溶劑去萃取煤瀝青，將它分離為若干組分。在炭素材料工業(yè)在炭素材料工業(yè)中，現(xiàn)在一般采用苯（或甲苯）和喹啉兩種溶劑將煤瀝青萃取分為三個(gè)組分：中，現(xiàn)在一般采用苯（或甲苯）和喹啉兩種溶劑將煤瀝青萃取分為三個(gè)組分：甲苯不溶物甲苯不溶物 (TI)甲苯可溶物甲苯可溶物 (TS，或或 樹(shù)脂樹(shù)脂)甲苯甲苯 喹啉可溶物喹啉可溶物 (TI-QS或或， 樹(shù)脂樹(shù)脂)喹啉喹啉煤瀝青煤瀝青 (CTP)喹啉不溶物喹啉不溶物 (QI，或或 樹(shù)脂樹(shù)脂 )2.5.2 2.5.2 煤瀝青的性能表征煤瀝青的性能表征v軟化點(diǎn)是煤瀝青最重要的物理性軟化點(diǎn)是煤瀝青最重要的物理性質(zhì)之一，軟化點(diǎn)在質(zhì)之一，軟化點(diǎn)在7575

21、以下的稱(chēng)以下的稱(chēng)為軟瀝青，軟化點(diǎn)在為軟瀝青，軟化點(diǎn)在75759090之之間的稱(chēng)為中溫瀝青，軟化點(diǎn)在間的稱(chēng)為中溫瀝青，軟化點(diǎn)在9090以上的稱(chēng)為高溫瀝青。瀝青以上的稱(chēng)為高溫瀝青。瀝青軟化點(diǎn)高，則揮發(fā)分含量少，焙軟化點(diǎn)高，則揮發(fā)分含量少，焙燒后殘?zhí)苛看?，制品機(jī)械強(qiáng)度高，燒后殘?zhí)苛看?，制品機(jī)械強(qiáng)度高，但瀝青熔化、混捏和成型都需要但瀝青熔化、混捏和成型都需要高一些的溫度。高一些的溫度。v衡量煤瀝青的性能，一般通過(guò)軟化點(diǎn)、粘度、密度與結(jié)焦殘?zhí)苛俊⒓訜岷蟮暮饬棵簽r青的性能，一般通過(guò)軟化點(diǎn)、粘度、密度與結(jié)焦殘?zhí)苛俊⒓訜岷蟮臍怏w析出曲線等表示。氣體析出曲線等表示。v 1 1）軟化點(diǎn)（）軟化點(diǎn)（SPSP） 煤瀝

22、青的軟化點(diǎn)是以一定軟化程度相應(yīng)的溫度來(lái)表示。應(yīng)煤瀝青的軟化點(diǎn)是以一定軟化程度相應(yīng)的溫度來(lái)表示。應(yīng)與瀝青中各組分的比例有關(guān)。隨著軟化點(diǎn)上升，其苯或甲苯不溶物含量增加，與瀝青中各組分的比例有關(guān)。隨著軟化點(diǎn)上升，其苯或甲苯不溶物含量增加，組分有增加趨勢(shì)，組分含量減少。組分有增加趨勢(shì)，組分含量減少。v2 2）粘度）粘度v瀝青粘度隨溫度而變化，加熱到較高溫度后，粘度急劇降低。粘度既取決于瀝青粘度隨溫度而變化，加熱到較高溫度后，粘度急劇降低。粘度既取決于溫度，又取決于瀝青本身的特性，在同樣的溫度下不同產(chǎn)地的瀝青粘度可以溫度，又取決于瀝青本身的特性，在同樣的溫度下不同產(chǎn)地的瀝青粘度可以相差數(shù)倍。粘度和軟化點(diǎn)

23、都代表瀝青的可塑性，影響著炭素生產(chǎn)中糊料的混相差數(shù)倍。粘度和軟化點(diǎn)都代表瀝青的可塑性，影響著炭素生產(chǎn)中糊料的混捏和成型。一般炭素生產(chǎn)只需測(cè)定瀝青在捏和成型。一般炭素生產(chǎn)只需測(cè)定瀝青在100100200200范圍內(nèi)的粘度。范圍內(nèi)的粘度。 炭材料生產(chǎn)過(guò)程中煤瀝青的粘度炭材料生產(chǎn)過(guò)程中煤瀝青的粘度溫度曲線呈溫度曲線呈U U形曲線可分為三段。形曲線可分為三段。第一階段第二階段第三階段v3 3）瀝青的密度）瀝青的密度 煤瀝青的密度反映了它的含氫量或碳?xì)湓颖龋簽r青的密度大，煤瀝青的密度反映了它的含氫量或碳?xì)湓颖龋簽r青的密度大，則混捏時(shí)填充在骨料顆粒間的瀝青量也多，焙燒后制品密度高，機(jī)則混捏時(shí)填充在

24、骨料顆粒間的瀝青量也多，焙燒后制品密度高，機(jī)械強(qiáng)度大。煤瀝青的密度與其苯不溶物含量及揮發(fā)分含量密切相關(guān)，械強(qiáng)度大。煤瀝青的密度與其苯不溶物含量及揮發(fā)分含量密切相關(guān)，一般中溫瀝青密度約為一般中溫瀝青密度約為1.21.21.25g/cm31.25g/cm3，高溫瀝青的密度可達(dá)，高溫瀝青的密度可達(dá)1.30g/cm31.30g/cm3以上。以上。v4 4）結(jié)焦殘?zhí)恐担┙Y(jié)焦殘?zhí)恐?瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐凳窃u(píng)價(jià)煤瀝青質(zhì)量的重要依據(jù)，它與瀝青的揮發(fā)瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐凳窃u(píng)價(jià)煤瀝青質(zhì)量的重要依據(jù)，它與瀝青的揮發(fā)分含量密切相關(guān)，高軟化點(diǎn)瀝青結(jié)焦殘?zhí)恐蹈?。瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐捣趾棵芮邢嚓P(guān)，高軟化點(diǎn)瀝青結(jié)焦殘?zhí)恐蹈?。瀝青的結(jié)焦

25、殘?zhí)恐颠€與生制品焙燒時(shí)的升溫速度有關(guān)，慢速升溫有利于提高殘?zhí)苛?。還與生制品焙燒時(shí)的升溫速度有關(guān)，慢速升溫有利于提高殘?zhí)苛俊?duì)于提高炭和石墨制品的密度和機(jī)械強(qiáng)度而言，希望煤瀝青的結(jié)焦對(duì)于提高炭和石墨制品的密度和機(jī)械強(qiáng)度而言，希望煤瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐当M可能高一些。在一般工藝條件下，中溫瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐禋執(zhí)恐当M可能高一些。在一般工藝條件下，中溫瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐禐闉?4%54%左右，而高溫瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐祫t約為左右，而高溫瀝青的結(jié)焦殘?zhí)恐祫t約為60%60%。v5 5）瀝青的氣體析出量）瀝青的氣體析出量v在加熱過(guò)程中，瀝青的氣體析出量并不均勻，軟化點(diǎn)不同的瀝青，氣體析在加熱過(guò)程中，瀝青的氣體析出量并不均勻

26、，軟化點(diǎn)不同的瀝青，氣體析出量也不同。對(duì)于軟化點(diǎn)為出量也不同。對(duì)于軟化點(diǎn)為8383、100100、134134的瀝青，最大氣體析出量的瀝青，最大氣體析出量的溫度范圍分別為的溫度范圍分別為330330480480；330330480480和和330330510510。v煤瀝青在加熱過(guò)程中的氣體析出曲線對(duì)制定焙燒升溫曲線關(guān)系很大，因?yàn)槊簽r青在加熱過(guò)程中的氣體析出曲線對(duì)制定焙燒升溫曲線關(guān)系很大，因?yàn)樵谀承囟入A段，揮發(fā)分劇烈排出，所以要放慢升溫速度，否則易產(chǎn)生裂在某些溫度階段，揮發(fā)分劇烈排出，所以要放慢升溫速度，否則易產(chǎn)生裂紋廢品。紋廢品。v煤瀝青的氣體析出曲線與其軟化點(diǎn)高低有關(guān)。煤瀝青在加熱過(guò)程中

27、的氣體煤瀝青的氣體析出曲線與其軟化點(diǎn)高低有關(guān)。煤瀝青在加熱過(guò)程中的氣體析出曲線對(duì)制定焙燒升溫曲線關(guān)系很大，因?yàn)樵谀承囟入A段，揮發(fā)分劇析出曲線對(duì)制定焙燒升溫曲線關(guān)系很大，因?yàn)樵谀承囟入A段，揮發(fā)分劇烈排出，所以要放慢升溫速度，否則易產(chǎn)生裂紋廢品。烈排出，所以要放慢升溫速度，否則易產(chǎn)生裂紋廢品。2.5.3 2.5.3 煤瀝青的炭化煤瀝青的炭化v煤瀝青是一大群稠環(huán)芳烴化合物及其衍生物的混合物，其中已經(jīng)確認(rèn)出的煤瀝青是一大群稠環(huán)芳烴化合物及其衍生物的混合物，其中已經(jīng)確認(rèn)出的化合物已有幾百種之多，因此煤瀝青的炭化過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。煤瀝青炭化時(shí)，化合物已有幾百種之多，因此煤瀝青的炭化過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜。煤瀝青炭化

28、時(shí)，隨著熱處理溫度的升高，將發(fā)生如圖所示的多階段化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)可隨著熱處理溫度的升高，將發(fā)生如圖所示的多階段化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)可以概括為兩類(lèi)：前期以熱分解反應(yīng)為主，后期以熱縮聚反應(yīng)為主，隨著縮以概括為兩類(lèi)：前期以熱分解反應(yīng)為主，后期以熱縮聚反應(yīng)為主，隨著縮合環(huán)數(shù)增多，稠環(huán)芳烴的熱穩(wěn)定性則增高。合環(huán)數(shù)增多，稠環(huán)芳烴的熱穩(wěn)定性則增高。v 2.5.4 2.5.4 改質(zhì)瀝青改質(zhì)瀝青v改質(zhì)瀝青改質(zhì)瀝青( (又稱(chēng)高軟化點(diǎn)瀝青或高溫瀝青或硬瀝青又稱(chēng)高軟化點(diǎn)瀝青或高溫瀝青或硬瀝青) )。由于它具有一系列。由于它具有一系列的優(yōu)異特性越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外同行們的重視。世界各國(guó)炭一石墨制品所的優(yōu)異特性越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)

29、外同行們的重視。世界各國(guó)炭一石墨制品所用粘結(jié)劑由改質(zhì)瀝青來(lái)替代中溫瀝青已達(dá)到普及的程度。用粘結(jié)劑由改質(zhì)瀝青來(lái)替代中溫瀝青已達(dá)到普及的程度。v國(guó)內(nèi)改質(zhì)瀝青生產(chǎn)方法：主要采用高溫?zé)峋鄯▏?guó)內(nèi)改質(zhì)瀝青生產(chǎn)方法：主要采用高溫?zé)峋鄯? (間歇加壓式、連續(xù)常壓間歇加壓式、連續(xù)常壓式和常壓間歇式式和常壓間歇式) )和閃蒸法二種工藝。和閃蒸法二種工藝。v v改質(zhì)瀝青作為粘結(jié)劑的特點(diǎn)改質(zhì)瀝青作為粘結(jié)劑的特點(diǎn)v(1)(1)結(jié)焦殘?zhí)恐蹈撸簾龝r(shí)可生成更多的粘結(jié)焦，制品的機(jī)械強(qiáng)度高。結(jié)焦殘?zhí)恐蹈?，焙燒時(shí)可生成更多的粘結(jié)焦，制品的機(jī)械強(qiáng)度高。v(2)(2)軟化點(diǎn)高，夏天運(yùn)輸和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸問(wèn)題易于解決。軟化點(diǎn)高，夏天運(yùn)輸和遠(yuǎn)

30、距離運(yùn)輸問(wèn)題易于解決。v(3)(3)混捏成型過(guò)程中瀝青逸出的煙氣較少，可減輕環(huán)境污染?；炷蟪尚瓦^(guò)程中瀝青逸出的煙氣較少，可減輕環(huán)境污染。v(4)(4)瀝青熔化溫度、混捏溫度高于中溫瀝青。瀝青熔化溫度、混捏溫度高于中溫瀝青。v(5)(5)改質(zhì)瀝青含有較多的樹(shù)脂和次生改質(zhì)瀝青含有較多的樹(shù)脂和次生QIQI，具有較高的熱穩(wěn)定性，有利于，具有較高的熱穩(wěn)定性，有利于提高炭和石墨制品的質(zhì)量。提高炭和石墨制品的質(zhì)量。2.5.5 2.5.5 煤瀝青對(duì)鋁用炭素陽(yáng)極質(zhì)量的影響煤瀝青對(duì)鋁用炭素陽(yáng)極質(zhì)量的影響 v煤瀝青不僅是陽(yáng)極材料的重要組成部分，而且其浸潤(rùn)性、流動(dòng)性、可塑性、滲煤瀝青不僅是陽(yáng)極材料的重要組成部分，而且

31、其浸潤(rùn)性、流動(dòng)性、可塑性、滲透性、結(jié)焦性和穩(wěn)定性，尤其是金屬微量元素透性、結(jié)焦性和穩(wěn)定性，尤其是金屬微量元素( (灰分灰分) )的含量及適宜的使用條件的含量及適宜的使用條件對(duì)炭陽(yáng)極質(zhì)量影響很大。但是，由于煤瀝青組成和特性的復(fù)雜和可變性，所以對(duì)炭陽(yáng)極質(zhì)量影響很大。但是，由于煤瀝青組成和特性的復(fù)雜和可變性，所以很難嚴(yán)格區(qū)分單一瀝青組分或特性對(duì)炭陽(yáng)極質(zhì)量的決定影響。很難嚴(yán)格區(qū)分單一瀝青組分或特性對(duì)炭陽(yáng)極質(zhì)量的決定影響。v如瀝青的甲苯不溶物組分如瀝青的甲苯不溶物組分(BI)(BI)、喹啉不溶物組分（、喹啉不溶物組分（QIQI）和）和組分，在溶體中可組分，在溶體中可形成均勻分散的膠體，參與形成焦炭粘結(jié)網(wǎng)

32、格，成焦率高，致密，使焙燒體強(qiáng)形成均勻分散的膠體，參與形成焦炭粘結(jié)網(wǎng)格，成焦率高，致密，使焙燒體強(qiáng)度大為提高，在干料混合體孔隙度大時(shí)不溶性組分顯得更為重要。但是不溶性度大為提高，在干料混合體孔隙度大時(shí)不溶性組分顯得更為重要。但是不溶性組分過(guò)高，不利于瀝青的濕潤(rùn)性、吸附性，反而會(huì)降低制品的強(qiáng)度等，尤其是組分過(guò)高，不利于瀝青的濕潤(rùn)性、吸附性，反而會(huì)降低制品的強(qiáng)度等，尤其是QIQI過(guò)低，會(huì)使糊料分層，偏析，造成自焙槽陽(yáng)極斷層和陽(yáng)極塊焙燒裂紋；但過(guò)低，會(huì)使糊料分層，偏析，造成自焙槽陽(yáng)極斷層和陽(yáng)極塊焙燒裂紋；但QIQI過(guò)高，不僅使糊料粘結(jié)性能差，而且在過(guò)高，不僅使糊料粘結(jié)性能差，而且在BIBI一定情況下

33、，會(huì)降低一定情況下，會(huì)降低組分組分(BI-QI= (BI-QI= 組分組分) )。與。與QIQI相匹配的條件是，在相匹配的條件是，在SPSP一定時(shí)，瀝青中一定時(shí)，瀝青中QIQI含量每增加含量每增加1 1，混捏，混捏溫度需增加溫度需增加2 233，或延長(zhǎng)混捏時(shí)間、增加瀝青量或添加活性劑。，或延長(zhǎng)混捏時(shí)間、增加瀝青量或添加活性劑。v瀝青的灰分，尤其灰分中的金屬元素，是炭陽(yáng)極與瀝青的灰分，尤其灰分中的金屬元素，是炭陽(yáng)極與C02C02和空氣反應(yīng)的催化劑，對(duì)和空氣反應(yīng)的催化劑，對(duì)陽(yáng)極極為有害。陽(yáng)極極為有害。2.6 2.6 炭素制品的其它輔助原料炭素制品的其它輔助原料v2.6.1 煤焦油v煤焦油是煉焦時(shí)的

34、副產(chǎn)品，它是黑色粘稠液體，也是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔铩Ｃ航褂褪菬捊箷r(shí)的副產(chǎn)品，它是黑色粘稠液體，也是多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?。從煤焦油中可以提煉出上百種有機(jī)化合物。在鋁用陰極材料從煤焦油中可以提煉出上百種有機(jī)化合物。在鋁用陰極材料( (冷搗糊冷搗糊) )生產(chǎn)中經(jīng)生產(chǎn)中經(jīng)過(guò)脫水后的煤焦油用來(lái)調(diào)整煤瀝青的軟化點(diǎn)。一般中瀝青的軟化點(diǎn)為過(guò)脫水后的煤焦油用來(lái)調(diào)整煤瀝青的軟化點(diǎn)。一般中瀝青的軟化點(diǎn)為75759090，而冷搗糊使用粘結(jié)劑的軟化點(diǎn)只有而冷搗糊使用粘結(jié)劑的軟化點(diǎn)只有15153030，這就要選用性能相近的不同粘結(jié)，這就要選用性能相近的不同粘結(jié)劑進(jìn)行適宜的混兌方法解決這一問(wèn)題。通過(guò)在中溫瀝青中加入量為

35、劑進(jìn)行適宜的混兌方法解決這一問(wèn)題。通過(guò)在中溫瀝青中加入量為55556969煤煤焦油，混合粘結(jié)劑軟化點(diǎn)可達(dá)冷搗糊對(duì)其軟化點(diǎn)的要求范圍。焦油，混合粘結(jié)劑軟化點(diǎn)可達(dá)冷搗糊對(duì)其軟化點(diǎn)的要求范圍。v冷搗糊適宜的混合粘結(jié)劑的配比為：冷搗糊適宜的混合粘結(jié)劑的配比為： 煤瀝青：煤焦油煤瀝青：煤焦油(40(405)5)(60(605)5)v煤焦油的質(zhì)量指標(biāo)為：煤焦油的質(zhì)量指標(biāo)為： 比重比重1.161.161.201.20；灰分不大于；灰分不大于0.20.2； 水分不大于水分不大于0.20.2；游離碳含量：；游離碳含量：5 59 9。v2.6.2 炭黑v在機(jī)械用炭制品、電刷和石墨化爐保溫材料方面，需要不少炭黑料。

36、在機(jī)械用炭制品、電刷和石墨化爐保溫材料方面，需要不少炭黑料。v炭黑料是有機(jī)物不完全燃燒的產(chǎn)物，其種類(lèi)依所用原料與制造方法不同而異：炭黑料是有機(jī)物不完全燃燒的產(chǎn)物，其種類(lèi)依所用原料與制造方法不同而異： 瓦斯槽黑是以天然氣為原料而制得的。瓦斯槽黑是以天然氣為原料而制得的。 混合槽黑是用煤焦油蒸餾產(chǎn)物與煤氣或天然氣混合而制得的。混合槽黑是用煤焦油蒸餾產(chǎn)物與煤氣或天然氣混合而制得的。 滾筒炭黑是以液態(tài)碳?xì)浠衔锖兔簹饣旌现频玫?。滾筒炭黑是以液態(tài)碳?xì)浠衔锖兔簹饣旌现频玫摹?高耐磨爐黑是用液態(tài)碳?xì)浠衔餅樵现频玫?。高耐磨爐黑是用液態(tài)碳?xì)浠衔餅樵现频玫摹?燈煙黑是用液態(tài)碳?xì)浠衔餅樵现频玫摹魺熀?/p>

37、是用液態(tài)碳?xì)浠衔餅樵现频玫摹?熱解炭黑是在熱解爐中讓天然氣轉(zhuǎn)化為炭黑。熱解炭黑是在熱解爐中讓天然氣轉(zhuǎn)化為炭黑。v炭黑是生產(chǎn)硬質(zhì)電化石墨電刷和弧光碳棒炭黑是生產(chǎn)硬質(zhì)電化石墨電刷和弧光碳棒v的主要原料之一。由于它具有極細(xì)的粒度，的主要原料之一。由于它具有極細(xì)的粒度，v碳原子排列不規(guī)則，顆粒大部分為球狀，碳原子排列不規(guī)則，顆粒大部分為球狀，v而且純度較高，故用炭黑為主要原料制造而且純度較高，故用炭黑為主要原料制造v的產(chǎn)品具有下列特點(diǎn)：各向同性，電阻系的產(chǎn)品具有下列特點(diǎn)：各向同性，電阻系v數(shù)大，機(jī)械強(qiáng)度高、純度高等，在制造高數(shù)大，機(jī)械強(qiáng)度高、純度高等，在制造高v密度制品時(shí)，可加入少量炭黑，用它來(lái)填密度制品時(shí)，可加入少量炭黑，用它來(lái)填v充焦碳顆粒間的微小空隙。充焦碳顆粒間的微小空隙。v2.6.3 2.6.3 天然石墨天然石墨v天然石墨是一種非金屬礦物，大量用于電炭行業(yè)生產(chǎn)各種電刷、耐磨材料和天然石墨是一種非金屬礦物，大量用于電炭行業(yè)生產(chǎn)各種電刷、耐磨材料和石墨坩堝等。石墨坩堝等。v在自然界，純粹的天然石墨極少以單體存在，一般都以石墨生巖、石墨生麻在自然界，純粹的天然石墨極少以單體存在，一般都以石墨生巖、石墨生麻巖、全石墨的生巖及變質(zhì)巖等礦物出現(xiàn)。生巖