改性煤沥青在炭素工业中的作用

小夏 社会 更新 2024-02-19

1.使用。

煤沥青是煤焦油加工过程中的副产品,其收率占煤焦油总量的30%-40%。 目前,煤沥青主要用于生产阳极膏、浸渍沥青、电缆沥青、轮胎专用沥青、石墨电极等产品。 但是,它们大多用于生产阳极膏,阳极膏是铝电解生产中不可缺少的原料。 随着铝工业的发展,铝的产量大幅增加,对阳极浆的需求也在增加。 因此,不断研究开发煤沥青的应用方法,提高煤沥青的加工深度,减少阳极浆中的残炭量,降低电解铝的能耗,提高碳制品的导电性,提高电解槽的生产能力,具有重要意义。

二是主要作用。

1.作为碳浆的粘结剂。 在铝电解槽中使用的阳极浆料中,煤沥青作为粘合剂存在。 在阳极膏的生产中,首先需要用焦油沥青作为基层沥青,然后用氧化聚合反应形成的聚合物作为粘结剂,以保证阳极膏在使用时能保持一定的强度。 粘结剂的网络结构主要是由聚合物的大分子链之间形成氢键并相互缔合而形成的。 在一定的温度和时间条件下,基质沥青发生氧化聚合反应,形成一定分子量的聚合物粘结剂,残留的活性基团在沥青分子之间形成氢键,形成网状结构,使焦油沥青具有良好的内聚力。

2.降低阳极浆料的膨胀率。 煤沥青是多环芳烃的复杂混合物,其中大部分是低粘度、低熔点的挥发性成分,这些成分的挥发导致煤沥青体积收缩。 同时,由于煤沥青中含有大量芳香度高的成分,这些物质在加热时容易发生热收缩。 因此,煤沥青具有热胀冷缩的往复变化明显特点。 煤沥青加入阳极浆料后再捏合、成型、焙烧,体积收缩率一般为20%-30%,体积收缩率高会严重影响炭素制品的焙烧质量和原铝的质量。 加入适量的煤沥青可以显著降低阳极浆体的体积收缩率。 在其他条件相同的情况下,仅用基础沥青制备的阳极浆料的体积收缩率为32%,而用基础沥青和改性沥青配制的阳极浆料的体积收缩率降低到14%。 同时,改性沥青的加入可以提高混合料的油性,增加混合料中的液相量,还可以起到提高膨胀率的作用。

3.提高阳极碳块的导电性。 加入煤沥青后,可以提高碳制品的导电性。 主要原因是煤沥青在一定温度下会软化变形,环烷烃基团中的氢原子和其分子结构中苯环上的氢原子在较低温度下可以实现取向运动和自由扩散,并且随着温度的升高,这种取向运动和自由扩散越来越强烈。 同时,由于煤沥青中含有大量的长链烷烃、环烷烃和芳烃,这些长链高分子物质在高温条件下可以起到绝缘体的作用,其电阻值随着温度的升高而逐渐降低。 此外,煤沥青中含有许多残余极性基团,如酚羟基、羟基等,这些极性基团都具有一定的导电性。 而且,这些极性基团在高温条件下能解离微量的H+和OH-离子,具有一定的酸碱度,因此可以吸附气体中的氧和氮离子,增加导电离子的数量。

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