煤沥青综述
煤沥青应用研究综述
煤沥青应用研究综述高天秀【摘要】煤沥青是煤炭经高温热分解后的副产物煤焦油经进一步蒸馏加工后的产物，煤沥青组成极为复杂，具有稳定的性能，以煤沥青为原料，经过进一步加工后可获得一系列重要的高附加值衍生产品；综述了煤沥青用作煤沥青涂料、筑路沥青、炭素工业浸渍剂和粘结剂以及中间相煤沥青等方面的应用原理和进展。
%Coal tar pitch is a byproduct distillation heavy residue of high temperature carbonization of coal tar after all kinds of light fraction extracted .The composition of coal tar pitch is very complex ,and it has high performance .After further processing ,a series of important high value-added products will be obtained from coal tar pitch .Coal tar pitch as coating materials ,paving materials and impregnating and binder were reviewed in this paper .【期刊名称】《淮南职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P10-14)【关键词】煤沥青;中间相沥青;石油沥青;针状焦;碳纤维【作者】高天秀【作者单位】大同煤炭职业技术学院，山西大同 037003【正文语种】中文【中图分类】TQ522.65煤沥青全称为煤焦油沥青（coal tar pitch），是煤焦油经蒸馏加工后的产物。
由于煤焦油加工工艺的不同，生成50%～60%的煤沥青，是目前国内许多煤焦油加工企业生产中的渣料。
沥青的加工与利用的综述
煤焦油沥青深加工利用综述引言煤焦油沥青(又称煤沥青)是煤焦油加工过程中分离出的大宗产品,随蒸馏条件的不同,其产率一般为50 % ～60 %。
由于具有稳定的性能,煤沥青在炼钢、炼铝、耐火材料、碳素工业及筑路、建材等行业日益得到广泛的应用。
我国目前潜在的煤沥青资源在200万t /a 左右,其加工利用水平和效益对整个煤焦油加工来说至关重要。
国内许多煤焦油加工企业,沥青基本不再加工,其价格常低于原料焦油,造成煤焦油加工企业效益不佳甚至于亏损,可见如何对煤沥青进行必要的深加工,提高沥青产品的附加值是煤焦油加工中的一个重要问题。
煤沥青的主要产品有沥青焦、针状焦、碳纤维、涂料、浸渍剂沥青、粘结剂沥青等。
广泛用于普通电极、炼铝阳极糊的骨料,高、超高功率电极骨料等方面。
1 国外煤焦油沥青加工应用概况目前煤焦油沥青在国外的主要用途有: ( 1)生产各种碳素电极的粘结剂和浸渍剂,即电极沥青,这一部分数量最大; ( 2)针状焦和碳纤维等高技术产品,产量不大,但附加值很高; ( 3)防水防腐料和筑路材料。
2沥青改质生产炼铝工业及碳素工业所用的浸渍剂沥青、粘结剂沥青国内外目前生产改质沥青工艺主要有氧化法、热聚合法(包括管式炉法和釜式法)、真空闪蒸法等。
国内鞍山焦化耐火材料设计研究院( ACRE)成功地开发了釜式热聚合法生产改质沥青的工艺。
2. 1 浸渍剂沥青利用煤焦油沥青研制电极浸渍剂沥青的关键是降低喹啉不溶物( QI)含量。
我国浸渍剂沥青尚无专门生产线,目前炼铝和碳素工业所用的浸渍剂大都是用焦化行业生产的煤焦油中温沥青。
这种沥青的QI含量较高,一般在10 % 左右,使用时QI会在碳素制品孔隙入口处形成不渗透滤饼而降低沥青浸入率,影响浸渍效果。
为此,日本专门研究了QI < 0.1 % 的电极浸渍沥青,并已投入工业化生产,国内有关碳素厂也迫切希望得到这种电极浸渍沥青;此外,如果将煤沥青作为生产针状焦的原料使用,也要求将其中QI分离掉,因此这种低QI改质沥青国内市场及出口前景看好。
关于煤沥青的名词解释
关于煤沥青的名词解释煤沥青，是一种黑色粘稠物质，由煤炭经过高温加热分离出来的可燃性液体。
它在化学成分上与石沥青有所不同，但具有类似的性质和应用。
煤沥青广泛用于道路建设、建筑防水、沥青混凝土生产等领域，对现代社会起着重要的作用。
一、煤沥青的来源与炼制过程煤沥青的来源主要是煤炭，煤炭是一种自然形成的可燃性矿石，由植物在地下经过长时间的生物化学作用形成。
而煤沥青作为一种煤炭产品，是通过炼焦煤等特定煤种的高温加热分离、蒸馏和冷凝而得到的。
煤炭经过高温加热之后，其中的挥发分和焦油开始分离出来，在冷凝器中逐渐凝结形成煤沥青。
煤沥青的性质与原先的煤炭有所不同，它具有高粘度、高温黏度和高软化点等特点。
二、煤沥青的性质与特点1. 粘性：煤沥青由于其高粘度的特点，能够与许多物质黏合在一起，形成稳定的混合物。
这使得煤沥青成为一种理想的粘结剂，在道路、建筑等领域发挥着不可替代的作用。
2. 耐水性：煤沥青具有较好的耐水性，可以长期抵抗水分的渗透和侵蚀。
这使得煤沥青成为一种常用的防水材料，在建筑工程中广泛应用于屋面、地下室、污水处理设施等的防水层。
3. 热稳定性：煤沥青在高温环境下表现出良好的稳定性，不易软化变形。
这使得煤沥青成为道路建设中理想的道路表面材料，能够承受车辆的负载和高强度的交通压力。
4. 可再生性：煤沥青是一种可再生资源，通过煤沥青的回收再利用，有助于减少对传统石油沥青的需求和开采压力，对环境保护具有积极的意义。
三、煤沥青的应用领域1. 道路建设：煤沥青作为一种常用的道路材料，应用于道路表面的沥青混凝土、沥青封层、路基加固等工程中。
煤沥青作为粘结剂能够有效地将沥青混凝土组成部分紧密粘结在一起，并且提供较好的抗冲击和耐磨损性能，使得道路具有较好的耐久性和平稳性。
2. 建筑防水：煤沥青由于其耐水性和粘结性能，在建筑工程中被广泛应用于防水层的施工。
在地下室、浴室、屋面等的防水层中，煤沥青能够有效地防止水分的渗透和侵蚀，保护建筑结构的稳定性和耐久性。
煤沥青的组成和性质15页
引言煤沥青是许多种多环芳烃组成的一个混合物，它是炼焦工业的副产品，是目前资源最丰富、价格最低廉的多环芳烃群的来源。
在炭素工业、建筑工业等方面有着非常重要的用途。
由于电炉炼钢和电解铝工业的发展，对于作为黏结剂的沥青在数量上和质量上提出了越来越高的要求。
近年来沥青炭纤维的发展使炭纤维的价格大为降低，因而有可能在汽车制造、建筑工业上开发出大量的新用途，如果这一前景得以实现，则沥青的需求无论在量上、还是在质上，都将有一个飞跃。
从沥青的组成看，石油沥青的芳香度低，而煤沥青的芳香度高。
这使得它们各具有自身的特点，各有自己适宜的用途。
从资源量来看，石油的蕴藏量远远不及煤，在这一意义上讲，我们更应该把目光移向煤沥青。
目前制造超高功率电极的原料——针状焦主要是由渣油和石油沥青制造的，但是，如果把煤沥青（或从煤焦油开始）加以处理，也可以制成针状焦。
沥青基炭纤维的开发是从石油沥青开始的，但是煤沥青经过一定的处理和调制，也可以制造出优质的炭纤维。
1．煤沥青的组成和性质煤沥青（下文简称为沥青）是有大群多环化合物及其衍生物组成的，其中已确认出的化合物已有几百种之多。
在炭素工业中用作黏结剂和浸渍剂的沥青，我们没有必要，也不可能把其中各个化合物分离出来，一一加以研究。
研究沥青最实用的方法就是溶剂萃取分析或称溶剂抽提分析的方法，简称为溶提分析法或分部溶提法。
所谓分部溶提法就是分别用不同的溶剂处理沥青，把它分成可溶的与不可溶的两部分。
如果适当地选择几种溶解能力不同的溶剂，就可以把沥青切割成不同的几个溶提组分。
进一步可以对各种不同的溶提组分进行物理、化学和工艺性能方面的研究。
2．沥青的溶提分析从上个世纪，就有人用溶提法研究煤的组成，例如，De Marsilly在1860年曾用苯、酒精、乙醚、三氯甲烷和二硫化碳等溶剂，对煤进行系统的溶提研究。
以后，进行这种研究的学者逐渐增多，方法也逐渐系统化了。
受到上述对煤的溶提研究的启示，有些学者对沥青进行了溶提研究，特别是在沥青用作炭素制品的黏结剂以后，这类研究逐渐增多，从而丰富了我们对沥青的组成和性质方面的知的，所以溶提的产率很大程度上依赖于溶剂的沸点。
5.2煤沥青
煤沥青的技术性质
甲苯不溶物
是煤沥青中不溶于热甲苯的物质的含量。不溶 物主要为游离碳，并含有氧、氦和硫等结构复杂的 大分子有机物，以及少量的灰分。这些物质含量过 多会降低煤沥青粘结性，因此必须加以限制。
含水量
在煤沥青中含有过量的水分会使煤沥青在施工 时不易加热，甚至导致材料质量的劣化和火灾。含 水量的测定方法与石油沥青相同。
标 T-1
5~25
号 T-5
51~120
T-2
26~70
T-3
5~20
T-4
21~50
T-6
121~200
T-7
T-8
T-9
10~75
76~200 25～65 ＜1.0 ＜10 ＜15 35~70 ＜0.5 ＜20 ＜2 ＜1.5 ML- 5
300℃蒸馏残渣软化点 （环球法）℃ 水份（％） 甲苯不溶物（％） 含萘量（％） 焦油酸含量（％）
树脂
固态树脂
是煤沥青中的结晶物质，能增加煤沥青的粘滞 性，类似于石油沥青中的树脂。
可溶性树脂
赤褐色粘塑状物质，溶于氯仿，稳定性较差， 能使煤沥青具有塑性。类似于石油沥青中的树脂。
油 分
油分的概念
由不饱和的碳氢化合物所组成，使沥青具有流 动性。
油分的特性
当萘油含量＜15％时，可溶于油分中。 当萘油含量＞15％且温度低于10℃时，萘变成晶 体，使煤沥青的稠度增加，萘在常温下易挥发。 蒽油含量低于15～25％时，降低煤沥青的粘滞性， 若超过此含量，蒽油结晶，也使煤沥青粘度增加。
煤沥青的技术性质
煤沥青焦油酸含量
煤沥青的焦油酸(亦称酚)主要存在于煤沥青的中 油中，焦油酸溶解于水，易导致路面强度降低，同 时它有毒。因此对其含量必须加以限制。
2024年煤沥青市场分析现状
煤沥青市场分析现状引言煤沥青是一种由煤炭经过加热处理而得到的产物，具有良好的胶结性和粘附性，广泛应用于道路建设、水泥生产等领域。
本文将对当前煤沥青市场的现状进行分析，包括供需关系、市场规模、市场竞争等方面。
供需关系分析在煤沥青市场中，供应商主要是煤炭加工企业和煤沥青生产厂家，需求方则包括道路建设、水泥生产等行业。
目前，随着我国基础设施建设的不断推进，煤沥青市场的需求量逐年增长，供需关系相对紧张。
然而，由于在煤炭加工过程中会产生大量的煤沥青副产品，这也对市场供需关系产生了一定的影响。
市场规模分析根据统计数据，煤沥青市场在过去几年中呈现出稳步增长的态势。
据预测，未来五年内，煤沥青市场规模将进一步扩大。
这主要得益于我国基础设施建设的持续推进和政府对环保型道路建设的支持。
同时，随着技术的不断进步，煤沥青的质量也得到了提升，使其在市场上的竞争力更强。
市场竞争分析煤沥青市场竞争激烈，主要表现在以下几个方面：1.产品质量：市场上存在着一些质量低劣的煤沥青产品，这些产品无法满足用户的需求，因此优质产品具有竞争优势。
2.价格竞争：价格是企业之间争夺市场份额的重要手段，因此在市场上存在着一定的价格竞争。
3.渠道优势：一些大型煤炭加工企业和煤沥青生产厂家具有较为完善的销售渠道和销售网络，这也为其带来了竞争优势。
4.技术创新：煤沥青市场存在大量的技术创新，新产品的推出和技术的应用也在一定程度上影响着市场竞争格局。
发展趋势展望展望未来，煤沥青市场发展趋势如下：1.环保要求趋严：随着环境保护意识的增强，煤沥青行业将面临更加严格的环保要求。
这将促使企业加大环保技术的研发和应用，改善产品的环境影响。
2.技术进步：科技的发展将带动煤沥青行业的技术进步。
新型生产工艺和设备的应用将提高产品质量和生产效率，同时降低生产成本。
3.市场竞争加剧：随着市场规模的扩大，竞争也将愈发激烈。
企业需要加强市场营销策划，提高产品竞争力，拓展更多的细分市场。
煤沥青综述
煤沥青及煤焦油改质沥青综述王东(山西宏特煤化工有限公司浸渍剂沥青装置，山西交城030500)摘要：介绍了煤沥青的性能、用途以及有广泛用途的煤焦油改质沥青的优异特性，改质机理和生产工艺；分析了目前国内煤焦油改质沥青工艺存在的问题，并就这些问题提出了改进措施。
煤沥青是煤焦油沥青的简称，是煤焦油蒸馏后的残渣，为煤焦油加工过程中的大宗产品，是制取各种碳素材料不可替代的原料。
中国是煤沥青生产和应用的大国，目前煤沥青的产量已达200万t，占煤焦油总量的50％以上。
目前，煤沥青主要用于制造冶金业中碳素电极的粘结剂，高附加值的碳材料和针状焦，以及防水和建筑材料，其中以粘结剂的应用最为广泛。
但是，未经改质的煤焦油沥青，其软化点低，挥发份高，结焦值低。
所生产的电极制品比电阻大，抗氧化和热稳定性差，机械强度低。
因此，煤焦油沥青要经过改质，改善其理化性质后，才能满足电极生产的质量要求。
同时，国外焦化行业由于受环保的限制而呈现萎缩，导致改质沥青出口的增加，而国内冶金业的发展也增加了改质沥青的用量。
因此改质沥青产品有着广阔的国内国际市场及较高的利润，近年来国内各大焦化厂相继增建了改质沥青生产装置，使产品的市场竞争日趋激烈。
1煤沥青概述1．1煤沥青的性质煤沥青是5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系和高碳物料，含碳92％～94％，含氢仅4％～5％左右，是制取各种碳素材料不可替代的原料。
由于煤沥青组成复杂、分子量大，常用正己烷、甲苯和喹啉溶剂对煤沥青进行分级。
具体分析如下：(1)甲苯不溶物(BI)BI是沥青中不溶于甲苯的残留物。
其平均相对分子质量为1200～1800，C／H原子比为1．53左右，外观为黑棕色粉末，具有稳定的组分。
该组分具有热可塑性，并参与生成焦炭网格，其结焦值可达90％～95％，对骨料焦结起重要作用。
沥青的结焦值随着BI的增加而增加。
BI对炭制品机械强度、密度和导电率有影响。
煤沥青知识总结
煤沥青知识总结
煤沥青是一种矿物质质地致密、颜色黑色或深棕色的沥青状物质，主要成分为碳、氢和少量的氮、硫、氧等元素。
它是煤炭在高温和压力下经过热解或氧化反应形成的产物。
以下是煤沥青的一些主要特点和用途：
1. 物理特性：煤沥青具有高粘度和粘合性，可被加热和溶解于石油沥青或有机溶剂中。
2. 用途：煤沥青广泛应用于建筑、道路、电缆、航空、石油化工等领域。
它可以作为沥青混凝土的黏结剂、防水材料、石油焦化的原料以及一些特殊化学工艺的催化剂。
3. 分类：根据煤沥青的起源、组成和特性，可以分为天然煤沥青和改性煤沥青。
天然煤沥青是指从天然煤炭中提取、经过加工而得到的沥青产品；改性煤沥青是指通过添加一些化学物质或改变沥青物性而得到的产品。
4. 提取方法：煤沥青一般通过煤沥青化工、浸渍法、萃取法等方法来提取和分离。
5. 环境影响：煤沥青的提取和应用过程可能会带来环境问题，如地表破坏、水体污染和空气污染。
因此，在使用煤沥青时需要考虑环境保护措施，尽量减少对环境的影响。
总体来说，煤沥青是一种重要的工业原料，具有广泛的应用前
景。
然而，也需要在开发和利用过程中注意环境问题，采取相应的措施以保护环境。
煤沥青 建筑材料资料
1.25～1.28
烟多、黄色、臭味大、有毒 韧性差、较脆 浓黑色 难溶于煤油或汽油中呈棕黑色
温度稳定性 较好
大气稳定性 较高 防 水 性 抗腐蚀性 较好 差
较差
较低 较差（含酚，能溶于水） 强
• 煤沥青的化学组分
煤沥青是5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭 黑相似的高分子物质构成的多相体系和高碳物料，含碳92 ％～94％，含氢仅4％～5％左右，是制取各种碳素材料不 可替代的原料。煤沥青可分离为：油分、软树脂、硬树脂 和游离碳等四个组分。油份又可以分离为中性油、酚、萘 和蒽。
第五节
煤沥青
什么是煤沥青？
• 煤沥青是煤焦油沥青的简称，是煤焦油蒸馏后的残渣， 为煤焦油加工过程中的大宗产品，是制取各种碳素材 料不可替代的原料。中国是煤沥青生产和应用的大国， 目前煤沥青的产量已达200万t，占煤焦油总量的50％ 以上。目前，煤沥青主要用于制造冶金业中碳素电极 的粘结剂，高附加值的碳材料和针状焦，以及防水和 建筑材料，其中以粘结剂的应用最为广泛。但是，未 经改质的煤焦油沥青，其软化点低，挥发份高，结焦 值低。所生产的电极制品比电阻大，抗氧化和热稳定 性差，机械强度低。因此，煤焦油沥青要经过改质， 改善其理化性质后，才能满足电极生产的质量要求。
（3）气候稳定性较差
煤沥青的化学组成中含有较高含量的不饱和芳香烃， 气候稳定性较差。
（4）煤沥青含有对人体有害成分较多，不宜 用于城市道路和路面面层。
2.煤沥青的技术标准
煤沥青有粘度、蒸馏实验馏出量、含水 量、甲苯不容物含量、萘含量、焦油酸 含量等技术指标。道路有煤沥青代号T， 根据道路标准粘度分为九个标号，常用 标号T-7、T-8和T-9.道路用煤沥青的质量 应符合表2-20的规定 。
煤沥青百科知识 -回复
煤沥青百科知识-回复煤沥青是一种非常重要的工业原料，广泛用于道路建设、建筑、石油化工、冶金等领域。
在这篇文章中，我们将一步一步回答关于煤沥青的百科知识，以便更好地了解它的特点和用途。
第一步：煤沥青的定义和特点煤沥青是一种黑色、黏稠的物质，主要是由高分子聚合物组成，其主要成分是碳、氢、氧等。
它具有高粘度、高黏着性和高温稳定性的特点，使得它在道路、建筑等领域有广泛的应用。
第二步：煤沥青的生产过程煤沥青的生产过程主要分为煤的热解和沥青的分离两个步骤。
在煤的热解过程中，煤材料通过加热和裂解，产生沥青气体和焦油等副产品。
随后，通过冷却和凝固，可以得到粗油和沥青。
最后，通过进一步的分离和加工，可以得到高纯度的煤沥青。
第三步：煤沥青的应用领域煤沥青在道路建设中应用广泛。
它可以作为道路表面涂层的主要成分，提供耐磨损、防水防腐等功能。
此外，煤沥青还可以用于修补道路、填充裂缝和修复坑洞等工作，使得道路更平整、舒适。
在建筑领域，煤沥青可以用作屋顶和防水材料，具有很好的防水性能。
在石油化工和冶金领域，煤沥青可以作为原料进行加工，生产石油产品和冶金合金。
第四步：煤沥青的环境影响煤沥青的生产和使用可能对环境产生一定的影响。
首先，在煤的热解过程中产生的废气和固体废物可能会对空气和土壤造成污染。
其次，煤沥青的使用也可能会导致道路和建筑材料的污染。
然而，通过合理的生产和使用方法，以及科学的处理和回收手段，可以减少对环境的影响并提高资源利用率。
第五步：煤沥青的发展趋势随着社会经济的发展和人们对环境保护的要求，煤沥青的发展正面临一些挑战和机遇。
首先，人们越来越关注煤沥青的环境影响，因此，需求更环保的替代品和可持续发展的生产方法。
其次，随着新材料和新技术的发展，煤沥青的使用范围将进一步扩大，应用领域也将更加多样化。
通过以上的分析，我们对煤沥青有了更深入的了解。
它是一种重要的工业原料，具有许多独特的特点和广泛的应用领域。
虽然它可能对环境造成一定的影响，但通过合理的处理和使用方法，可以减少这种影响并促进可持续发展。
煤沥青的性质及应用
工序普遍使用专用浸渍剂沥青, 国内一直没有专用浸 渍剂沥青, H P、UH P 石墨电极生产用浸渍剂以普通中 温沥青代替。与国外先进生产工艺相比, 存在生产周
期长, 生产费用高, 产品质量差, 而且不能生产大直径 优质 UH P 石墨电极, 产品在国 际市场上 无竞争力。 在浸渍剂沥青研制开发方面, 鞍山热能研究院、武汉
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, 主要用于制造超高功率电极和特 种炭素制品, 是发展电炉炼钢新技术的重要材料。
根据原料线路 不同, 针状焦 分为油 系和煤 系 2 种, 其生产方法也有一定差异。世界针状焦年总产量 约 120万 ,t 主要生产国只有美国和日本等几个国家,
焦化有限公司 (原山东济宁煤化公司 ) 2万 t /年煤系 针状焦 ( 溶剂法 ) 项目、辽宁锦州石化公司 3 万 t /年 油系针状焦项目及安徽安庆石化公司油系针状焦项
目。后来山东海化集团又建设了 2万 t /年油系针状 焦装置。目前生产的针状焦已经用于 H P 电极 的生
产, 但是不能满足 UH P 电极生产的 质量要 求, 生产 UH P 的针状焦仍然全部依靠进口。 3. 4 中间相沥青
科技大学、华东冶金学院和无锡焦化厂等做了大量的
实验工作。山东兖矿科蓝煤焦化有限公司采用溶剂
沉降法净化煤沥青, 在工业装置上试产浸渍剂沥青获
得成功, 生产的浸渍剂沥青各项质量指标已达到国际 先进水平。
3. 3 煤沥青针状焦
针状焦是 20世纪 70 年代炭材料中大力发展的 一个优质品种, 具有低热膨胀系数、低空隙度、低硫、 低灰分、低金属含量、高导电率等一系列优点。其石
2007年第 2期
常宏宏等: 煤沥青的性质及应用
煤沥青针状焦研究综述
针状焦制造的高功率电极具有电阻率小,热膨胀系数小,耐热冲击性强、机械强度高、抗氧化性能好、消耗低的突出优点.与普通电极炼钢相比,冶炼时间可缩短到三分之一,吨钢电耗可减少一半,生产能力可增加1.3倍[1].因此,针状焦是制造超高功率电极的骨料.针状焦的生产原料有煤沥青和石油沥青,制得的针状焦各有优点.近年来国际油价一直居高不下,煤沥青生产针状焦有价格优势.现在我国已经基本掌握了超高功率电极的生产技术,但是原料针状焦仍然需要进口[2].因此,针状焦的技术开发研究具有非常重要的意义,需要进行进一步的研究工作.1针状焦的结构针状焦具有各向异性,热膨胀系数小,比电阻小、含杂质少等优点.它的外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体,表面呈明显的细长针状或纤维状的纹理走向,有润滑感,内部孔大而少,略呈椭圆形,是一种优质炭素原料,见图1[3].针状焦是大分子缩合芳烃的分子晶体,芳香烃以层状堆积,石墨状微晶单元取向度高.抛光焦块的表面在显微镜下低倍观察时,表面由针状的各向异性单元构成,具有不同尺寸和形状的各向异性单元沿一定方向排列,见图2[4].针状焦是一种典型的易石墨化炭,具有Franklin 模型的微观结构,加热到2000℃以上这种微观结构很容易发展成为石墨层状结构.针状焦优异的性质源于它所具有的独特微观结构.沿细纤维轴向定向排列的各向异性结构使其具有高度可石墨化性能,纤维状各向异性组织间的细裂纹使其具有抗热震性能.2针状焦的主要性能指标由于针状焦的生产原料和工艺条件不同,其性能也不尽相同.其主要性能指标有:真密度、热膨胀系数、强度、电阻率和抗氧化性等.图1针状焦的S EM 照片图2针状焦的显微镜照片100煤沥青针状焦研究综述白培万,孟双明(山西大同大学化学与化学工程学院,山西大同037009)摘要:文章介绍了针状焦的结构、成焦原理、生产工艺和国内外生产状况,并对现行的成焦原理提出了自己的看法,认为针状焦特别在电化学工业方面的应用仍然需要做进一步的研究.关键词:针状焦中间相液相炭化理论中图分类号:TF526.1文献标识码:A文章编号:1674-0874(2007)03-0053-04收稿日期作者简介白培万(6),男,山西五台人,硕士,助理实验师,研究方向电化学第23卷第3期山西大同大学学报(自然科学版)Vol.23.No .32007年12月Jo urnal o f Shanx i Dato ng Univ ersity (Natu ral Science)Dec.2007:2007-09-29:198-:.表1几种煤沥青针状焦的性能指标[5]焦种体积密度/g cm-3CET10-6℃-1抗弯强度/MPa弹性模量/GPa电阻率/μΩm灰分/%新日化焦 1.69 1.1711.710.8 4.830.04三菱焦 1.69 1.1510.711.8 5.130.05鞍山焦 1.61 2.07 5.39.610.220.023针状焦的成焦机理针状焦的生成过程为:原料→不稳定中间相小球体→堆积中间相→针状焦.其典型的成焦机理为:液相碳化理论+气流拉焦工艺.3.1液相炭化理论[7]在Brooks和Taylor发现中间相液晶体系的液相阶段存在以后,日本的Isao M achida、美国的I.C. Lew is、中国的钱树安等人研究认为在较高的温度下,具有多种组分液相体系(沥青)中的分子在系统加热时发生热分解和热缩聚反应,形成具有圆盘形状的多环缩合芳烃平面分子.这些平面稠环芳香分子在热运动和界搅拌的作用下取向,并在分子间范德华力的作用下层积起来形成层积体,为达到体系的最低能量状态,层积体在表面张力的作用下形成中间相小球体.中间相小球体吸收母液中的分子后长大,当两个球体相遇碰撞后两个球体的平面分子层面彼此插入,融并成为一个大的球体.如果大球体之间再碰撞、融并后将会形成更大的球体,直到最后球体的形状不能维持,形成非球中间相———广域流线型、纤维状或镶嵌型中间相.从物相角度来看,中间相球体的生成过程是物系内各向同性液相逐渐变成各向异性小球体的过程;从化学角度来看,它是液相反应物系内不断进行着的热分解和热缩聚反应达到一定程度的产物.液相炭化理论存在一些不合理的地方,比如球体长大靠小球体之间片层的相互插入.在反应过程中形成许多小分子,这些物质夹杂在球体内,甚至可能填充在片层之间,有没有足够的能量使得片层之间互相插入还需要进一步的证据.另外,还认为大球体相互融并生成球体,则大球体数量会逐渐减少,但实验中往往观察不到这种现象等.日本学者I.M o chida等人提出了“微域构筑”理论[8],认为中间相的形成过程是先形成具有规则形状的片状分子堆积单元,然后由这种单元构成球形微域,最后由球形微域堆积成中间相球体这一理论避开了片层插入长大,还可以解释中间相连续长大的现象不足之处是规则的片状堆积单元概念并不清晰,假定这种单元存在,那么也一定存在非规则的单元,则形成的中间相就可能有很多形状,不只是单一小球体.天津大学的李同起等提出了“球形基本单元构筑”理论[9],即中间相形成和发展过程是三级结构的连续构筑:先由小分子芳香物质缩聚形成大平面片层分子,再由大平面片状分子层积形成球形中间相构筑单元,最后球形单元堆积形成中间相球体.就是“BSBU”理论.这一理论所说的球形构筑单元的存在也缺乏证据.认为构筑单元接触反应,则大球体也应该有接触反应,大球体之间或大球体与小球体出现粘连是极有可能的,事实并非如此.3.2气流拉焦在中间相小球体发生解体生成中间相沥青直到固化的过程中,焦化塔内有气体连续地向一定方向流动,这种气流有一定流速、能够对中间相沥青施加足够的剪切力但又不产生扰动,使中间相沥青分子在向列型有序排列中固化,最后生成为针状焦.4针状焦的生产工艺针状焦的生产工艺比较复杂,典型的工艺有热裂化-焦化联合工艺、普焦-针状焦联合工艺、延迟焦化工艺等.其中延迟焦化工艺以煤炼焦副产品煤焦油沥青为原料,经原料预处理、延迟焦化和煅烧3个工艺过程制得的.4.1原料预处理煤焦油初馏时留下的残渣称为煤焦油沥青,是由5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系和高碳物料,含碳92%-94%,含氢仅4%-5%左右[10].由于沥青的组成十分复杂,分子量范围很大(2000-30 000).煤沥青没有确定的熔点,只有从固态转化为液态的温度范围,通常用软化点代表.煤焦油的主要成分是芳香烃,但其中含有一定量的喹啉不溶物(QI),它不仅是煤焦油蒸馏时某些高分子树脂状物质受热聚合生成的无定形碳,还有从炼焦炭化室随煤气带来的煤粉和焦粉它们附着2007年山西大同大学学报(自然科学版)54...在中间相周围,阻碍球状晶体的长大、融并,焦化后也不能得到纤维结构良好的针状焦组织.因此,需对煤沥青原料进行预处理.首先除去其中防碍小球体生长的喹琳不溶物,然后再进行组分调制,以获得满足针状焦生产需要的原料,这是用煤沥青生产针状焦的必要条件.原料预处理主要方法有:加氢法、两段热聚合法、蒸馏法[11]、离心法[12]、溶剂法[13]、改质法[14]等.富含短侧链、线型联接的多环(3~4环)芳烃是生产针状焦的优质原料.工业生产上对针状焦原料的要求是:芳烃含量高(重量比约为30%~50%)、胶质沥青质含量低(一般控制庚烷不溶物<2.0%)、灰分(一般<0.05%)和硫分含量低(不大于0.5%)、钒和镍含量均不大于50μm [15].4.2延迟焦化延迟焦化部分主要由一个分馏塔,一个焦化加热炉和两个焦炭塔组成.原料送进分馏塔,由塔底用泵经加热炉送人一个焦炭塔,气体由塔顶出来重新进入分馏塔.分馏塔顶的气体产品送人燃料气系统,塔顶的液体产品就是焦化汽油,粗柴油从侧线汽提塔采出.气体中的重组分在分馏塔中冷凝,与原料油中的重组分一起循环经加热炉进人焦炭塔.在焦炭塔内,焦炭逐渐沉积,经过一定时间(根据工艺情况制定的生产周期)焦炭塔充满后,加热炉出口的油切换到另一个焦炭塔,两个塔交替使用.将已撤出生产线的满塔降压,用蒸汽对塔内焦炭进行汽提以除去残余的烃类,然后用水冷却.焦炭塔内的焦炭用水冷却至指定温度后,打开上下盖,用13M Pa 高压水从上部切焦,切碎的焦由焦化塔下部进人焦坑.主要控制升温速度、注气量和调整压力和循环比,使油料维持相对稳定的状态,充分利用中间相物质的塑性流动和分子排列的有序性,同时使气相产物产生剪切力,创造气流拉焦的条件,形成针状焦.4.3煅烧用高压水切入焦坑的针状焦含有较高的水分和挥发性组分,需在隔绝空气的条件下进行高温煅烧处理才能作为碳素制品的原料.在煅烧过程中,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.对针状焦进行煅烧可达到以下目的:①排除其中的挥发性组分和水分;②提高密度和机械强度;③提高导电性能;④提高化学稳定性.5国内外生产状况1950年美国大湖炭素公司首先发明了石油系针状焦.1979年日本的煤沥青针状焦工业生产装置投产.目前,国外针状焦生产技术已经成熟,主要生产厂家有:美国大陆石油公司、美国大湖炭素公司、日本兴亚石油公司、日本三菱化成(30kt/a 年煤沥青针状焦)、日铁化学户烟工厂(50kt/a 年煤沥青针状焦);此外,美国联合碳化公司、壳牌公司也生产针状焦.我国对针状焦的生产研究始于20世纪80年代初,“六五”期间起将针状焦列为国家重点科技攻关项目.1986年由鞍山热能研究院承担的煤沥青针状焦中间试验顺利完成,1987年初,山东济宁煤化公司与鞍山热能研究院合作开展了以煤沥青为原料生产针状焦的探索试验和扩大的中间试验,1989年初该试验顺利完成并通过鉴定.我国第一套采用溶剂处理静置法的工业试验装置于2000年7月开始运行.2006年8月,拥有自主知识产权的我国第一套煤沥青针状焦工业化生产装置在山西宏特煤化工有限公司建成投产,预计到2007年底可生产出针状焦10～15kt/a ,装置运行稳定后年产量可达到50kt/a.我国2005年生产高功率、超高功率电极分别为165kt/a 和65kt/a ,进口针状焦100kt/!,价格达1000美元/t.按照我国电炉炼钢发展趋势,到2010年,国内针状焦年需求量将超过400kt/a.需求量较大,增长速度也非常快.随着研究的深入,针状焦用于锂离子电池电极材料[16]技术也逐渐成熟,为针状焦的应用提供了更广阔的新天地.6结束语针对国内煤沥青针状焦的生产研究现状,需在下述方面做进一步的研究:原料预处理阶段,各馏分的作用和比例需要明确量化;抑制杂环化合物引起的晶胀现象;探讨煤沥青针状焦影响其性能指标的临界结构的合理参数,扩大用针状焦制造的高功率电极在特种冶金方面的应用.参考文献[]肖瑞华煤焦油化工学[M]北京冶金工业出版社,[]李玉财,魏中振,苏久明针状焦的工业化生产[]精细与专用化学品,(3)6白万培等:煤沥青针状焦研究综述2007年551..:2002.2.J .20021:-8.[3]Chul Wan Park,Seong -Ho Yoon,S eung M Oh.An EVS study f or the comparision of graphitiz ation behaviors of two P etroleum ne e-dle cokes[J].Carbon,2000,38:1261-1269.[4]张怀平,吕春祥,李开喜,等.针状焦的结构和原料[J].煤炭转化,2001(2):22-26.[5]甘伟斌,蔡仁杰.状焦技术的研究现状[J].浙江化工,2005(2):27-30.[7]李太平,王成扬.针状焦技术的研究进展[J].炭素,2004(3):11-16.[8]Seong -Ho Yoon,Y ozo Korai,Isao Mochia,et al.Axial nano-scale misrostructures in graphitized fibers inherited f rom liquid crystal mesophase pitch[J].Carbon,1996,34(1):83-88.[9]李同起,王成扬.炭质中间相形成机理研究[J].新型炭材料,2005(9):278-285.[10]李好管,朱凌浩.煤焦油沥青的综合利用[J].发展论坛,2000(8):8-12.[11]刘光武,叶煌.一种工业制取煤系针状焦的工艺[P].CN1386820.[12]冯映桐,沈宝依,余兆祥,万明纬.分离煤焦油中喹啉不溶组份的方法[P].CN1058984.[13]川野阳一,瓦田贵之,福田哲生.制备石墨电极用针状焦的方法[P].CN1289316.[14]戴惠筠.改质法制取煤系针状焦[J].燃料与化工,1990(6):38-41.[15]张家埭.炭材料工程基础[M].北京:冶金工业出版社,1992.87-125.[16]Hyeong -Gon Kang,Jong -Kw ang Park,Byoung -Sung Han,et al.Electrochemical characteristics of needle coke ref ined by mol-tencaustic leaching as an anode mater ial for a lithium -ion battery[J].Pow ersourse,2006,153:170-173.A Review of Research on Coal Tar Needle CokeBAI Pei-wan ,M ENG Shuang-ming(School of Chemistry and Chemical Engineer ing.Datong University,Datong S hanxi,037009)Abstr a ct:This article mainly introduces needle coke str ucture,coke-making principles,productive technics,and the pro-ductive situation at home and abroad.It puts forw ard my opinion about recently coke-making principle ,and think in my opinion,the application of needle coke in electrochemistry industry needs more r esearch.Key wor ds:needle coke;intermediate phase;liquid phase carbonization theory!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第52页)[5]岑小路.声波吹灰技术在燃煤锅炉上的应用[J].江西电力,2002,4(1):1-3.[6]郑州鑫泰电力机械制造有限公司.XT -18型燃气脉冲吹灰器应用效果及经济效益分析[EB/O L].http ://ww w.zzx intai.co m,2002-01-01.Analysis of the Soot -removing Technology Based onthe Method of Gas -fired PulseLI Wen -ting ,WANG Yu ,XU Na(School of Mechanical Electronic &Inf ormation Engineering,China Univ ersity of Mining Technology ,Beijing ,100083)Abstr a ct:In this article ,an ef fective and secure soot -removal system is deemed to be olesigned the key to solve the serious pr oblem of the soot in boiler.With the analysis of the f easibility and use bound f or vario us soot -blow ers,the predominance and application of the gas -f ired pulse soot -removal control system are expounded and the cost -ef fectiveness ana lysis about gas -f ire d pulse soot -removal control system is compared with other soot -removal systems.K y ;;f 2007年山西大同大学学报(自然科学版)56e w or ds:soot deposit soot -removal gas -ired pulse。
炭处理用煤沥青的
煤沥青的灰分和杂质
2）挥发分和灰分的影响 对于石墨电极：如果氮、硫含量过高，则炭块在石墨化 过程中（特别在1600～1700℃），氮化物、硫化物以气 体形式放出，炭块异常膨胀，产生裂纹。 对于铝用炭素：如果硫含量过高，则硫与铁质导电钢爪 反应，生成电阻很大硫化铁膜，使电能消耗增加。Fe、Si、 Cu、Ti、Ni、V会被还原进入铝液，降低铝的品位。 沥青中的灰分（S、碱金属）是炭材料与CO2、空气反 应的催化剂，对铝用电解阳极非常有害，如掉渣。 碱金属盐类、V、Ni、Pd、Cu对炭材料氧化有较强的催化 作用，P、B、AlF3对炭材料氧化有较强的反催化作用。
3、煤沥青的种类
普通煤沥青的包括： 低温沥青 软化点 30-75℃ （软沥青）（煤焦油 蒸馏至320℃ ） 中温沥青 软化点 75-95℃ ）（360℃ ） 高温沥青 软化点 95-120℃ （硬沥青、改质沥青） （＞380℃ ） 超高温沥青 软化点 120-350℃ 改质沥青与高温沥青的区别： 高温沥青～软化点 ；改质沥青～ 软化点 沥青组分含量、结焦值
3）高温沥青 高性能炭材料（高功率和超高功率石墨电极、高密高强度 石墨、优质预焙阳极、耐磨炭材料）的粘结剂； 沥青焦和活性炭的原料； 合成耐热性沥青树脂。 炭材料用粘结剂（国外先进国家）
5、煤沥青的污染
1）污染的成分 沥青粉尘（煤沥青在装卸、储运、破碎和熔化过程中产生） 沥青烟气（煤沥青在焙烧、混捏、凉药、熔化和浸渍过程 中产生） A）沥青焦油：多环烃（3，4苯并芘、1，2苯并蒽）和杂 环化合物； B）SO2等； C）炭粉尘：炭黑或烟黑。
5、煤沥青的污染
5、煤沥青的污染
5、煤沥青的污染
5、煤沥青的污染
湿法净化系统流程图
煤沥青
(1)低温沥青(软沥青)，环球法软化点为35～75℃：
(2)中温沥青，环球法软化点为75～95℃；
(3)高温沥青(硬沥青)，环球法软化点为95～120℃；此外，根据用户要求，焦化厂可生产软化点为120～250℃特高温沥青。
(4)改质沥青。
用途低温沥青(软沥青)主要用于筑路材料、加工防水油毡纸、建筑用防水涂料、生产沥青漆(如沥青环氧树脂漆)、干电池的密封材料等；软沥青还是延迟焦化法生产沥青焦的原料，经过特殊处理后可作为生产炭纤维的原料。中温沥青主要作为生产炭素制品的黏结剂和浸渍剂，如生产石墨电极、冶金炉用炭块、炼铝用的阳极糊及冶炼铁合金、电石所需的电极糊等。高温沥青可作为生产沥青焦或活性炭的原料，目前生产—些细颗粒结构的特殊炭素制品如电火花加工所用的高密高强石墨、作为机械密封件使用的耐磨炭和耐磨石墨及高温模压炭砖等产品；可以采用高温沥青(磨成粉状)和炭质骨料及粉料—起混合后直接模压成型。高炉堵出铁口的泥炮材料也需要用软化点为135℃以上的高温沥青做黏结剂。
中国煤沥青的质量标准(GB2290--80)煤焦油经过蒸馏加工得到的低温、中温及高温沥青的质量标准见表1。
表1中国煤沥青的质量标准
煤沥青的工艺性能表征沥青工艺性能的指标主要有组分及其性能、软化点、黏度、密度、表面张力、润湿角、结焦值及加热时的热失重曲线(气体析出曲线)等。
组分及其性能溶剂抽提法是研究沥青组分的主要方法，使用不同的溶剂得出的结果不—样，中国常使用甲苯(或苯)和喹啉为溶剂将沥青分为3种组分：(1)沥青中溶于甲苯的组分称为γ树脂，γ树脂是带黏性的深黄色半流体，平均分子量范围210～1000，γ树脂在沥青中的功能是降低沥青的黏度，使沥青易于被炭质骨料及粉料吸附，增加炭糊的塑性.但过量的γ树脂会降低沥青的结焦值，影响焙烧品的体积密度和机械强度。(2)不溶于甲苯但溶于喹啉的组分称为β树脂，β树脂的平均分子量范围为1000~1800，是沥青中起黏结作用的主要成分，β树脂常温时为固态，加热时熔融膨胀，焙烧后大部分形成焦炭，β树脂的含量对炭糊的塑性起主要作用，并且对焙烧品的物理机械性能如电阻率、热导率、机械强度等都有明显影响。(3)不溶于甲苯也不溶于喹啉的组分称为喹啉不溶物，喹啉不溶物可分为原生喹啉不溶物与次生喹啉不溶物两种。原生喹啉不溶物是在焦化过程中形成的，存在于煤焦油中，煤焦油蒸馏时又转移到沥青中，其中有煤中的灰分颗粒及焦化过程中炼焦煤热解和缩聚时形成的大分子碳氢化合物颗粒，其颗粒大小在0.5~30μm之间。次生喹啉不溶物是煤焦油蒸馏过程中由原生喹啉不溶物以外的其他组分缩聚而形成，其颗粒粒径—般在8μm以上。喹啉不溶物对炭质骨料及粉料没有润湿和粘结能力，是沥青炭化后形成焦炭的主要成分，适量的喹啉不溶物有利于提高焙烧品的体积密度，但过量时将降低沥青的粘结性能。
煤沥青 碳负极材料
煤沥青碳负极材料全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：煤沥青，又被称为焦油或沥青焦，是一种从煤炭热解过程中得到的副产品。
它通常具有黑色或深棕色的外观，是一种不溶于水、半溶于乙醚和甲苯的粘稠物质。
煤沥青的主要成分是碳、氢和少量的氧和氮，具有较高的热值和可塑性。
在过去的几年里，煤沥青被广泛用作建筑和公路材料的成分，但最近它也被发现具有很高的潜力用作碳负极材料。
碳负极材料在锂离子电池、钠离子电池和其他电储能设备中起着至关重要的作用。
在这些设备中，负极材料负责储存和释放电荷，因此其性能直接影响着设备的性能和效率。
传统的碳负极材料主要来自石墨，但由于其成本较高、容量有限和资源有限的原因，科研人员开始寻找新的替代品，其中煤沥青便是潜在的替代品之一。
煤沥青作为碳负极材料具有以下几个优势：第一，成本低廉。
煤沥青是一种常见的副产品，通过煤炭热解就可以得到，因此其成本较低，相比于石墨等传统碳负极材料有着明显的优势。
第二，具有较高的容量和循环稳定性。
煤沥青具有较大的比表面积和孔隙结构，能够提供更多的储存空间，同时其分散性较好，对电荷的扩散速率较快，有利于提高充放电速率和循环寿命。
资源丰富。
煤炭是一种广泛分布的化石能源，世界各地都有丰富的煤炭资源，因此煤沥青作为其副产品也具有较好的资源保障。
除了以上的优势之外，煤沥青还具有一些不足之处，例如其含硫量较高，需要进行硫的去除处理，同时其晶体结构较为复杂，也需要一定程度的改性处理。
煤沥青作为碳负极材料还需要进一步的研究和优化。
在实际应用中，研究人员已经取得了一些进展。
研究表明，通过调控煤沥青的结构和进行一定程度的改性处理，可以获得优良的电化学性能。
研究人员还通过控制煤沥青的石墨化程度和体积膨胀率，进一步提高了其电荷传输速率和循环寿命。
煤沥青作为碳负极材料具有很高的研究和应用价值。
未来随着碳负极材料需求的增加，煤沥青很可能成为一种重要的替代品，为电储能设备的发展和应用提供更多的可能性。
煤沥青用途
煤沥青用途煤沥青是一种由煤炭加工产生的黑色黏稠物质，广泛应用于建筑工程和道路建设领域。
它具有优异的性能和多种用途，在现代社会中扮演着重要的角色。
煤沥青在道路建设中发挥着重要的作用。
它被用作道路表面的覆盖材料，以提供平整的行车路面和良好的车辆行驶性能。
煤沥青能够抵御日晒、雨淋和车辆的磨损，保证道路的耐久性和使用寿命。
此外，煤沥青还能增加道路的抗滑性和减少噪音，提升行车的安全性和舒适性。
煤沥青在建筑工程中也发挥着重要的作用。
它被广泛应用于屋顶防水、地下隧道、桥梁和基础工程等领域。
煤沥青的高粘性和良好的附着性使其能够有效地防止水分渗透，保护建筑物的结构不受损害。
此外，煤沥青还具有耐高温和耐腐蚀性能，可以在恶劣的环境下长期稳定地工作。
除了道路建设和建筑工程，煤沥青还有一些其他的用途。
例如，它可以作为涂料的成分，用于家具、汽车和工业设备的表面涂装，起到美观和保护的作用。
煤沥青还可以作为胶黏剂，用于粘合木材、金属和其他材料。
此外，煤沥青还可以用于制备沥青砖、沥青混凝土和沥青防水材料等，广泛应用于建筑和交通领域。
尽管煤沥青在建筑和交通领域的应用非常广泛，但它也存在一些问题。
首先，煤沥青的生产需要大量的煤炭资源，这对环境造成了一定的压力。
其次，煤沥青在使用过程中会产生挥发性有机物，对空气质量和人体健康造成一定的影响。
因此，煤沥青的生产和使用需要采取相应的环境保护措施，减少对环境的影响。
总的来说，煤沥青是一种重要的建筑材料，具有广泛的用途和良好的性能。
它在道路建设和建筑工程中发挥着重要的作用，保障了交通的顺畅和建筑物的安全。
随着社会的发展和技术的进步，煤沥青的应用将进一步扩大，并不断改进和创新，以满足人们对于建筑材料的需求。
煤沥青的性质及其应用探讨
煤沥青的性质及其应用探讨引言由于煤沥青的组合成分非常复杂，因此我们对其真正的反应机理并不十分确定，只能根据测试的结果，相应提出一些可能的改性机理。
文章首先介绍了煤沥青的基本性质，以及不同种类和组成成分，分析了国内外煤沥青改性的发展情况，并且探讨了改性煤沥青的制备方法及其应用前景。
一、煤沥青的性质与组成煤沥青是煤焦油沥青的简称，它是煤焦油经过蒸馏并提取馏分后的剩余残留物，这种沥青的资源比较丰富，因此价格相对更加低廉。
煤焦油是在民用煤气的生产过程中，煤通过高温干馏之后的副产物，或者是生产炼铁所使用的冶金煤的过程中得到的一种产物。
煤沥青是在煤焦油的加工过程中分离出来的一种副产品，其产率一般情况下能够超过百分之五十。
在常温状态下，煤沥青通常是以黑色固体的状态存在，它没有一个固定的熔点，并且以玻璃的性状呈现，受热之后会软化，再进一步加热就会熔化。
煤沥青广泛应用于金属冶炼行业、碳素工业、耐火材料产业、道路建筑行业等多种领域。
煤沥青的组成成分非常复杂，是多种成分混合组成的一种共熔物，经过科学检测后发现，煤沥青中含有七十多种化合物，大部分都是超过三环的多环芳烃类物质，还包含有氮、氧、硫元素在内的杂环化合物，另外还有少量高分子碳素物质。
这些化合物中大概有一半含有甲基、苯基、亚氨基和酚羟基等成分。
炼焦煤的基本性质以及杂原子含量直接关系到沥青的组成成分，煤焦油的蒸馏条件会影响沥青的性质，另外炼焦的工艺也会影响到沥青的品质。
煤沥青与其他沥青相比，其价格更加低廉，而且具有高流动性和高含碳量的特点，并且比较容易石墨化，因此煤沥青常被用作碳材料的基本前驱体。
煤沥青的化学组成非常复杂，因此必须利用溶剂组分分析法来分析其特征，煤沥青能分离为若干芳香族化合物，用不同溶解力的溶剂，就可以对煤沥青作溶剂抽提，把煤沥青分为不同组分。
二、煤沥青的几种类型与改性煤沥青的制备技术煤沥青分为很多不同的种类，煤沥青产品可以分为高温、中温、低温三个级别，其中的高温沥青在普通煤沥青中属于高级品，其与改质沥青非常相似，不同之处在于改质沥青的软化点虽然与高温沥青差不多，但是对沥青的组分含量以及结焦值的要求不同，高温沥青只对软化点有一定的要求，改质沥青对质量品级的要求较为苛刻，而且对煤沥青的组成要求非常严格，这些苛刻的要求是针对生产碳材料的有关要求进行设定的。
煤沥青分子结构
煤沥青分子结构
煤沥青是通过高温焦煤气化制备而成的一种沥青产品，它是由苯、烷烃和烯烃等类别的烃
组成，以小分子烃、醚、芳香烃、羰基烷等全部或部分化合物组成的憎水不溶质聚合物构
成的低运动的复合物。
煤沥青的结构严格来说包括两个部分：构成它的烃与连接它们的键。
其中，构成煤沥青的烃是分子级的化学单位，也是煤沥青的基本组成部分，包括芳香族烷烃，芳醛烃，烯烃等多种，主要由碳和氢共价结合而成。
构成煤沥青的烷烃主要由苯、烷
烃组成，包括改良石油烷、芳香族烷等，其中改良石油烷是由复合结构的芳香族碳链组成，碳链中有多个双键结合的碳原子，每一个双键结合的碳原子均有两个氢原子，同时芳烃是
一类特殊的烷烃，它们具有芳香取向，由于碳链里有双键式结构，它们形成两个有芳香取
向的芳环。
而连接构成煤沥青的烃的键就是煤沥青的结构单元，有时也称作烃键，主要按其构造不同
将其分为碳键、羧键、醚以及羰基等几类。
它们采用化学键的方式将前面提到的烃两两连
接起来，形成一个大的三维网络结构。
这些键的作用是将所含的烃分子有机地连接在一起，形成复杂的煤沥青构造网络，起到结构完整性和力学性质的作用，而量子模拟则可以精确
地模拟这些键的构造，从而获得更加准确的煤沥青结构和参数。
总之，煤沥青的结构包括一系列构成它的烃和其连接的键，它们之间的结合受到共价键的
控制，其保护的烃的聚集形成一个低运动的复合物，它们的精确分子结构也适用于量子模拟，不同参数的煤沥青结构可以有效改变煤沥青的性能，以满足合成沥青的性能要求。
煤沥青
煤沥青
煤焦油蒸馏后的黑色半固态或固态残留物，可分为低温沥青、中温沥青和高温沥青
煤沥青Coal Pitch
理化性质：室温下为黑色脆性块状物, 有光泽；臭味, 熔融时易燃烧, 并有毒。
属二级易燃固体。
本产品符合GB/T2290-94中温沥青标准。
煤沥青和石油沥青相比，有明显的额质量差距和耐久性差距。
煤沥青塑性差，温度稳定性差，冬季脆，夏季软化，老化快，燃烧时候有黄色烟雾，有刺激性气味，并且有毒。
用途：用于制造涂料、电极、沥青焦、油毛毡等, 亦可作燃料及沥青炭黑的原料。
包装：纺织袋装、散装都可。
煤沥青是由煤干馏得到的煤焦油再经蒸馏加工制成的沥青。
煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列差异：温度稳定性较低，与矿质集料的粘附性较好，气候稳定性较差，以及含对人体有害成分较多、臭味较重。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
煤沥青综述文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]煤沥青及煤焦油改质沥青综述王东(山西宏特煤化工有限公司浸渍剂沥青装置，山西交城030500)摘要：介绍了煤沥青的性能、用途以及有广泛用途的煤焦油改质沥青的优异特性，改质机理和生产工艺；分析了目前国内煤焦油改质沥青工艺存在的问题，并就这些问题提出了改进措施。
煤沥青是煤焦油沥青的简称，是煤焦油蒸馏后的残渣，为煤焦油加工过程中的大宗产品，是制取各种碳素材料不可替代的原料。
中国是煤沥青生产和应用的大国，目前煤沥青的产量已达200万t，占煤焦油总量的50％以上。
目前，煤沥青主要用于制造冶金业中碳素电极的粘结剂，高附加值的碳材料和针状焦，以及防水和建筑材料，其中以粘结剂的应用最为广泛。
但是，未经改质的煤焦油沥青，其软化点低，挥发份高，结焦值低。
所生产的电极制品比电阻大，抗氧化和热稳定性差，机械强度低。
因此，煤焦油沥青要经过改质，改善其理化性质后，才能满足电极生产的质量要求。
同时，国外焦化行业由于受环保的限制而呈现萎缩，导致改质沥青出口的增加，而国内冶金业的发展也增加了改质沥青的用量。
因此改质沥青产品有着广阔的国内国际市场及较高的利润，近年来国内各大焦化厂相继增建了改质沥青生产装置，使产品的市场竞争日趋激烈。
1煤沥青概述1．1煤沥青的性质煤沥青是5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系和高碳物料，含碳92％～94％，含氢仅4％～5％左右，是制取各种碳素材料不可替代的原料。
由于煤沥青组成复杂、分子量大，常用正己烷、甲苯和喹啉溶剂对煤沥青进行分级。
具体分析如下：(1)甲苯不溶物(BI)BI是沥青中不溶于甲苯的残留物。
其平均相对分子质量为1200～1800，C／H原子比为1．53左右，外观为黑棕色粉末，具有稳定的组分。
该组分具有热可塑性，并参与生成焦炭网格，其结焦值可达90％～95％，对骨料焦结起重要作用。
沥青的结焦值随着BI的增加而增加。
BI对炭制品机械强度、密度和导电率有影响。
(2)喹啉不溶物(仪树脂)(QI)喹啉不溶物是沥青中不溶于喹啉的残留物。
其平均相对分子质量为1800～2600，C／H原子比大于1．67。
沥青的结焦值随QI的增加而增加。
沥青中含有一定量的QI有利于提高炭制品的机械强度和导电性，对炭制品焙烧中的膨胀有一定限制作用。
但沥青的QI过高，会致使沥青的流动性降低；QI过低，会导致电极用沥青中糊料偏析分层。
(3)β树脂(甲苯不溶但喹啉可溶)β树脂是煤沥青中不溶于甲苯而溶于喹啉的组分，其值等于BI与QI之差，其平均相对分子质量大致为1000～1800，C／H原子比为1．25～2．0，B树脂是中、高分子量的稠环芳烃，黏结性好、结焦性好，所生成的焦结构成纤维状，具有较好的易石墨化性能，所得的炭制品电阻系数小，机械强度高。
(4)γ树脂γ树脂是甲苯可溶物，其相对分子质量大约为200～1000，C／H原子比为0．56～1．25，呈带黏性的深黄色半流体。
γ树脂在煤沥青中的功能是降低沥青的黏度，使沥青易于被炭质骨料吸附，增加糊料的塑性，有利于成型，但过量的γ树脂会降低沥青的结焦值，从而影响焙烧品的密度和机械强度。
1．2煤沥青的应用煤沥青没有确定的熔点，只有从固态转化为过渡态的温度范围，通常用软化点代表。
根据软化点的高低，煤焦油沥青分为低温沥青(软沥青)、中温沥青(普通沥青)、高温沥青(软沥青)。
因其软化点和物化性质不同，用途各异，具体介绍如下：(1)作电极粘结剂作电极粘结剂的沥青一般是中温沥青，它在电极成型过程中使分解的碳质原料形成塑性糊，压制成各种形状的工程结构材料，沥青在焙烧过程中发生焦化，将原来分散的碳质原料粘结成碳素的整体，并具有所要求的结构强度。
(2)型煤粘结剂用20％～30％的煤焦油高沸点馏分稀释中温沥青所得的软沥青就可作为型煤的粘结剂。
但是，软沥青价格高，作为配型煤技术的基本粘结剂，具有价格高的缺点，而且软沥青是一种贵重的沥青资源，可以广泛用于生产沥青焦、针状焦等高附加值产品。
现在国外已开发出石油改质粘结剂(ASP)来代替软沥青。
(3)生产沥青焦沥青焦主要为电解法炼铝的阴极以及炼钢用的石墨电极制备。
为改善焦炉沥青焦工艺恶劣操作条件，减少对环境的污染，国外开始发展煤沥青延迟焦的生产工艺，宝钢焦化厂最早引进该工艺生产高质量沥青焦。
目前国内一些装置通过改进该工艺技术生产针状焦取得了巨大成功。
(4)制造沥青清漆沥青清漆是焦油沥青溶液。
为了增加漆面光泽，在熬制油时增加一些松香或松节油，同时为改进塑性，还加入了填料。
这种沥青清漆宜于在室外做钢结构、混凝土及砌体的防水层和保护层，并能在室外常温下涂刷及喷漆。
(5)其它用途煤焦油沥青还可增加塑性、制备沥青碳纤维、用于铺路、制造防水剂、炭黑、沥青炸药等。
2 改质沥青改质沥青又称石墨电极沥青、电极粘结沥青(HQP)以及高质量沥青，多用作电炉炼钢的超高或高功率电极，电解铝的阳极糊以及碳素制品的粘结剂。
2．1 改质沥青特性改质沥青具有较高的苯不溶物(BI)，一定的喹啉不溶物(QI)，较低的挥发分含量及较高的树脂含量等，因此使用改质沥青作粘结剂原料，生产出的炭素制品具有电阻小、导电性好、电容密度大、耗电低，强度高、不掉渣、寿命长、热膨胀小等优点。
它具有以下的优异特性：①用作炭石墨制品的粘结剂，能显着改善产品质量，增加体积密度与机械强度；②铝用阳极糊。
若用改质沥青代替中温沥青，不但能降低单耗，而且能改善侧插槽铝厂的环境卫生；③解决了中温沥青的夏季储运中因温度而引起的软化，从而造成对运输工具如车箱，船舱等的污染；④开发高、精、尖的炭石墨制品，提供较佳原料。
通常用于评价改质沥青的技术性能指标。
如表1所示。
2．2沥青改质机理及生产工艺前已述及，煤焦油沥青中的主要组分有仪组分、β组分、γ组分，也即仪树脂、β树脂、γ树脂。
国内外目前生产改质沥青工艺主要有氧化法、热聚合法括管式炉法和釜式法)、真空闪蒸法等。
氧化法原理：氧化法制取改质沥青是借助于空气中的氧气在一定温度(不低于250％)下使沥青中低分子芳烃聚合，使分子量增大。
常压热聚合法原理：沥青在热聚合过程中，由于其中芳香族的碳氢化合物分子不断受热分解和脱氢，以及脱侧链(如烷基)引起缩聚，使得原料沥青中的β树脂的一部分转化为仪树脂，增加了决定粘结剂粘结性的组分。
总括起来分析，沥青经过热聚合过程，其内含组分是在向改善、提高粘结剂性能的方向转化；从改质机理来看，整个反应的过程是受芳香族化合物的聚合和热裂解程度控制着。
近几年，国内各厂均成功地生产了优质的改质沥青，其中大部分都是采用热聚合法。
热聚合法又分为管式炉加热工艺和釜式加热工艺，国内各厂普遍采用釜式加热工艺，认为该工艺成熟，投资省，操作简单。
改质沥青工艺又分为间歇聚合制造工艺和连续聚合制造工艺。
(1)间歇聚合生产改质沥青中温煤焦油沥青分别装入聚合反应釜，以煤气为燃料在加热炉内燃烧，加热反应釜内的沥青。
同时，用聚合釜内搅拌器进行搅拌，以保持釜内沥青受热均匀。
聚合热反应在常压下进行，反应生产气体从釜顶逸出，经冷却后，分离出闪蒸油作为副产品(可作为优质炭黑生产原料)。
待反应结束后将产品送往造粒装置，得到粒状固体改质沥青产品。
(2)连续聚合生产改质沥青如图2所示，连续制造工艺必须由2～3台反应釜串联组成，每台反应釜根据设计要求和实际情况处在不同的操作温度下，但温度范围在370％～400％之间，操作压力还是常压。
其它步骤与间歇反应类似。
2．3存在的问题及改进措施国内生产改质沥青有单釜，2釜，3釜，4釜串联或2釜，3釜，4釜并联工艺。
通过各厂的生产实践及各厂的特殊情况发现，以上几种工艺均有采用，如：包头钢铁公司焦化厂在改质沥青项目建设中考察了2釜串联工艺和3釜串联工艺，最后决定采用4釜串联工艺流程；山西焦化股份有限公司采用两反应釜串联常压热聚合工艺；新余钢铁有限责任公司焦化厂选择2釜串联连续式生产方式；国内也有一些焦化厂如新疆八钢煤焦化分公司因成本原因受投资限制，而采用单釜流程生产改质沥青。
虽然以上各种生产方式都已投产成功，但经过多年的生产实践发现，它们都普遍存在着一些问题：(1)产品质量波动较大，不易控制，大部分只能达到二级品。
(2)沥青液下泵寿命短，原因是沥青温度高，轴易变形，轴套易磨损。
(3)釜间沥青流动不畅，管道堵塞严重，沥青软化点高，高温易结焦，低温易凝固，管道保温不好及液位差小是造成管道堵塞的原因。
改质沥青生产各有特点，能否正常生产完全取决于能否正确掌握设备和工艺特性。
各厂经过多年的生产，不断总结经验，找到了改质沥青生产中常见事故的原因，并针对性地采取相应的方法，使改质沥青质量和安全生产得到了保障，大大降低了生产成本，延长了生产周期，使设备的生产能力达到设计要求。
例如有些厂采用电保温自动调节管道温度，解决了管道保温不好的缺点，并减少蒸汽消耗，减少管线堵塞次数，增加效益。
许多厂家目前都采用DSC系统集中控制，在很大程度上减少了事故的发生。
另外，单釜流程生产的改质沥青中甲苯不溶物和喹啉不溶物均不稳定，软化点波动范围也较大。
昆明长胜能源开发燃料油厂对煤焦油减压间歇单釜式改质沥青生产技术进行多年研究并成功应用，降低了操作温度，增大了蒸馏塔各馏分段回流比，简化了操作，延缓了釜内结焦现象，确保了产品质量稳定且符合标准要求。
但对于处理量较大的，为防止物料在反应釜中停留时间过短，最好采用多釜连续生产方式。
3 结语煤焦油沥青有着广阔的前景‘5I，随着冶金工业的发展，电极粘结剂和沥青焦的使用大大增加，另外，目前我国对钢铁及铝产品结构有所调整，高功率及超高功率电极的需求日益增加，因此对改性沥青的需求也会增加。
现在对煤沥青的研究已成为国际性的课题，是现代煤化工中的一个重要研究领域。
可以预见，随着煤沥青科学研究的不断深入，煤沥青的利用将进入一个崭新的阶段。