针状焦的技术进展

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1、针状焦的技术进展闫修谨张元岐李玉财历晓明兖矿科蓝煤焦化有限公司山东济宁272027摘要：针状焦是富含芳坯重质汕经予处理、延迟焦化和锻烧后生成的一种优质焦，主要用于高功率（HP）和超高功率（UHP）石墨电极的牛产。世界上只有美国、tl本等几个国家能生产，我国“六五”期间开始研制针状焦，十几年来经小试、屮试和工业化生产，技术上取得了很大进展，但是，与世界先进水平相比仍存在很大差距。关键词：针状焦中间相小球石墨电极技术进展针状焦是二十世纪七十年代炭素材料中大力发展的一个优质炭种，它具有低热膨胀系数、低空隙度、低硫、低灰份、低金

2、属含量、高导电率及易石墨化等一系列优点。其石墨化制品化学稳定性好，耐腐蚀、导热率高、低温和高温时机械强度良好，主要用于生产电炉炼钢用的石墨电极，在原了反应堆中用作高能中了减速材料，也用于火箭技术中。1•针状焦种类及生产方法针状焦即可用煤焦油生产，也可用石油生产。根据原料路线的不同，针状焦分为煤系和油系两种。两种针状焦的生产方法也有一定差异。1・1针状焦的生成机理经热处理后的针状焦原料试样，在偏光显微镜下观察，原来漆黑一团的重质油，竟然变成无数晶莹别致的小球，说明试样屮冇光学异向性的相,即在光学各向同性的基体中呈现一种液晶

3、态光学异向性的中间相小球体，不稳定的屮间相小球体是重质油由液相向固相转化过程屮的一个屮间过渡状态。热处理温度上升，不稳定中间相小球体成长的同时，小球体数量也增加，最终球体Z间产生合体（融并）。两个球体的融并是从处于球体接触点上的由芳香族合环平面组成的网面上相互插入开始的。融并后小球体体系达到平衡之前，新产生的小球体又将不断的融并，此吋网面的排列规则性仅在小的范围内保持，在母液领域中网面的排列是无序的。随着球体的融并，已不在保持球状，而在较广的范围内显示出各向异性，为区别单一小球体，而称之为堆积屮间相。堆积中间相是炭的前躯

4、休，对炭化反应、生产的炭体结构、物性等均起着决定性的作用。针状焦的生成过程为：原料——不稳定屮间相小球体——堆积中间相——针状焦。1.2油系针状焦生产方法：美国在二十世纪五十年代后期首先掌握了油系（石油系）针状焦的生产技术，以热裂化渣油和催化裂化澄清油等石油加工厂重质憾份油为原料，经延迟焦化和锻烧等工艺过程制备成品油系针状焦。1.2.1原料选择及处理针状焦制备是采用液相炭化技术，重油在液相炭化过程中，其中的稠环芳姪逐渐经热解及缩聚形成屮间相小球体。屮间相小球体在经充分长大、融并、定向、最后固化为纤维状结构的炭产物即针状焦

5、。石油主要成分是脂肪坯，芳香坯含量很少，由于长期储存在地下以及加工过程屮使用各种催化剂，使得重油当屮含冇一定的杂质元素，这些都对针状焦形成不利，针状焦原料须进行选择和处理。首先选择芳香坯含量高、含硫低的重质油，再除去其屮的杂质（如催化剂分末）。美国MOTT冶金公司研制的高效脉冲过滤器已经应用于FCC油浆的过滤，这种过滤器主要选用特定不锈钢粉材经筛分分级和烧结制成的微米级（如0.1,0.5,……,100um）成型滤材。过滤后的净油总悬浮固体或其灰份含量低于lOppmo1.2.2延迟焦化延迟焦化是最流行的热裂化工艺之一，被世

6、界各地广泛应用。从延迟焦化装置中产出的焦碳被看作副产品，当做固体燃料烧掉了。但是如果认真选择优良的原料和裂化条件，就能生产出很冇用的炭索材料——用來制造电弧炉用的石墨电极和其它用途的针状焦。延迟焦化是针状焦生产重要工序。123锻烧焦化塔用高压水切入焦坑的针状焦含有较高的水分和挥发分，须在隔绝空气的条件下进行高温锻烧处理才能作为炭索制品的原料。在锻烧过程中，针状焦的结构和元素组成都发生一系列深刻的变化，从而提高了它的理化性能。针状焦进行锻烧可达到以下目的：（1）排除其屮的挥发分和水分。（2）提高密度和机械强度。（3）提高导

7、电性能。（4）提高化学稳定。针状焦锻烧国内外大都采用冋转窑锻烧，美国有的厂家釆用旋转多床炉，也有的厂家采用罐式窑熾烧。熾烧温度-•般在1400——1500°C。1.3煤系针状焦生产由于右油加工趋向于轻质化深加工工艺方向发展，致使油系针状焦原料减少。加之二十世纪七十年代两次石油危机，使人们感到原料供应不稳定。于是，二十世纪七十年代以来，日本等国致力于开发煤系针状焦生产技术，1979年，F1本新FI铁和三菱化成实现了煤系针状焦的工业化生产。使煤系和油系针状焦共存市场。煤系针状焦生产是以煤炼焦副产品煤焦油沥青为原料，经原料予处

8、理、延迟焦化和锻烧三个工艺过程。与油系针状焦生产方法相比，主要区别在原料予处理。煤焦油沥青主要成分是芳香坯，但其屮含有一定的嚨咻不溶物（QI）,它不仅是煤焦油蒸饰时某些高分子树脂状物质受热聚合生成的无定形碳，还有从炼焦炉炭化室随煤气带来的煤分和焦粉。它们将附着在屮间相周围，阻碍着球状品体的长大、融并。焦化后也不能得到