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學術探討:利用中溫瀝青試制浸漬劑瀝青
瀏覽:3273次    時間:2004年11月29日


    浸漬瀝青是石墨電極生產的重要原料,近年來,隨著石墨電極生產的發展,浸漬瀝青資源日益緊張,現將山東民煤化有限公司甄凡瑜、田成軍、周永濤、李英文、張衛國先生發表在《山東冶金》上的文章摘錄如下,以飧讀者。  

    摘 要:溶劑與軟瀝青的最佳比例為0.80:1。中試生產的浸漬劑瀝青QI為0.1%~0.5%,質量指標接近發達國家水平,產品在生產電極浸漬試驗中的應用效果良好。

    關鍵詞:煤瀝青;浸漬劑瀝青;喹啉不溶物;洗油;煤油

    文獻標識碼:B   文章編號:1004-4620(2004)03-0054-02

    1 前 言

  煤瀝青是煉焦工業的主要產品之一,是冶金、機電、化工行業的優質碳素材料,其應用范圍相當廣泛。山東民生煤化有限公司科藍公司近幾年一直研究特種瀝青特別是浸漬劑瀝青的試驗,并將小試數據擴大到中試試驗,取得了理想的效果。
  由于工藝、設備等原因,石墨電極等碳素制品在配料擠壓成型過程中都不同程度地存在著孔隙,孔隙約占碳素制品體積的25%左右。由于孔隙的存在,使得碳制品真比重降低,機械強度下降,傳熱性、導電性也都比較差。用浸漬劑瀝青浸漬后的炭制品不僅增大了真比重,而且增強其機械強度、導電性及導熱性。由此可見,浸漬劑瀝青是提高碳制品特別是石墨電極性能的重要手段。國外發達國家已大量生產和使用專用浸漬劑瀝青,生產的電極質量高、壽命長。隨著我國電爐煉鋼的飛速發展和國家對環保的要求,電爐煉鋼大型化是發展趨勢,對電極數量及質量的需求將有一個大的提高。因而,今后幾年我國將需用大量的浸漬劑瀝青。

    2 試驗原料及方法

  過去我國碳素行業均用普通中溫瀝青做浸漬劑來浸漬電極,由于普通中溫瀝青中喹啉不溶物(QI)含量高(一般4%~6%),直接影響了浸漬效果,而專用浸漬劑瀝青中喹啉不溶物含量很低(一般小于0.5%),對電極的浸漬效果好。因此,本試驗主要是除去瀝青中的喹啉不溶物,生產浸漬劑瀝青。
  去除瀝青中QI的方法一般有過濾法、離心分離法、溶劑沉降法等。本次試驗是采用溶劑沉降法去除瀝青中的喹啉不溶物。
2.1 試驗原料
  本次試驗所用的原料為普通中溫瀝青,質量指標為:軟化點85℃,喹啉不溶物5.32%,甲苯不溶物15.21%,灰分0.21%。洗油質量指標為:初餾點224℃,230℃前餾出物小于1.5%,300℃前餾出物大于95%,密度1050kg/m3。煤油質量指標為:初餾點160℃,干點240℃,密度800kg/m3。
2.2 試驗條件
  貯槽:直徑1m,高1m,容積0.63m2,2臺;
   沉降槽:直徑0.5m,高5m,容積1.0m3,1臺;
  輕相蒸餾釜:直徑1.2m,長2.05m,容積1.87m3,1臺;
  重相蒸餾釜:直徑0.9m,長1.5m,容積0.82m3,1臺;
  靜態混合器:SX20/80-1000AF型,2臺;
  真空泵:W3臥式,1臺;
  瀝青泵:LQB-10/1.0型,7.5kW,2臺;
  靶式流量計:2臺;
  數顯表:2塊。
  沉降槽側壁上設置了三個取樣口與輕相放料管相對應,按輕相收率從上到下依次為65%、70%、75%。
2.3 試驗方法
2.3.1 試驗原理  以中溫瀝青為原料,用蒽油調配成軟化點為35~40℃的軟瀝青后經混合溶劑處理,靜置沉降分離,使其分成澄清液(輕相)和沉降液(重相)兩部分。澄清液經常壓蒸餾回收溶劑、蒽油后制取浸漬劑瀝青;沉降液經減壓蒸餾回收溶劑和蒽油后制取特種粘結劑瀝青;回收溶劑循環使用。

2.3.2 操作方法  洗油、煤油按一定比例分別用泵打入混合溶劑槽;再用泵打循環,使之混合均勻,蒸汽加熱至140℃。中溫瀝青在熔化釜內熔化加入適當蒽油調制成軟化點為80~90℃的軟瀝青后用泵打入軟瀝青貯槽,蒸汽加熱至140℃。兩個槽內物料分別用各自泵打循環以保證物料的均勻性。30min后,同時打開兩泵進沉降槽的閥門,迅速調整兩泵流量,使軟瀝青和混合溶劑按一定比例進入沉降槽。沉降槽滿后(溢流口流出物料)停止進料。沉降槽開始靜置沉降,繼續用蒸汽保溫至140℃。9h后,從沉降槽取樣口取樣分析瀝青的喹啉不溶物含量。取樣分析合格后,從對應輕相放料口將輕相放到輕相蒸餾釜,之后將重相放入重相蒸餾釜。
2.3.3 蒸餾  蒸餾采用燃煤爐,用鼓風機吹風以提高爐膛溫度。蒸輕相時,控制釜底溫度在350℃左右,釜頂溫度在320℃左右,蒸出溶劑循環使用;蒸出蒽油放入蒽油槽作調配軟瀝青用。從釜內取樣,瀝青軟化點在80~90℃范圍時,;鸾禍,待釜內溫度降至250℃以下后,再將釜內物料放入干凈的水池中冷卻。

    3 試驗結果與分析

3.1 試驗結果
  試驗共列出了10種方案,每種方案進行了多次試驗。
(1)在兩種溶劑比例一定的情況下,溶劑用量越大,沉降越快,反之亦然。溶劑量小到一定程度,瀝青中大顆粒物質(QI)沉降很慢,甚至不沉降;(2)在混合溶劑與軟瀝青比例一定的情況下,煤油的比例越大,沉降速度越快;比例越小,沉降速度越慢,小到一定程度,瀝青中大顆粒物質(QI)沉降很慢,甚至不沉降。雖然煤油比例越大,溶劑用量越多,沉降速度越快,但煤油比例大,必然增加生產成本;溶劑用量多,蒸餾時必然要消耗更多的能源。因此,煤油的比例和溶劑的用量必須選用合適。
  根據試驗結果,并綜合考慮生產成本,煤油與洗油的比例在0.90:1、溶劑與軟瀝青的比例在080:1較為適宜。
3.2 中試生產
  根據試驗得出的最佳容積比例進行了中試生產。對輕相經蒸餾冷卻后的瀝青取樣分析可知,中試生產的浸漬劑瀝青質量指標接近日本等發達國家的水平。重相經重相蒸餾釜蒸出溶劑和蒽油后,所得瀝青經化驗分析為優質的粘結劑瀝青。

4 結 語

  利用煤油、洗油等溶劑可去除瀝青中的喹啉不溶物,生產優質浸漬劑瀝青。中試生產的浸漬劑瀝青質量指標接近日本等發達國家的水平;產品經多家碳素廠使用,效果良好。浸漬劑作為我國新開發的煤瀝青產品,其質量標準也是暫時的。各碳素廠家生產的產品、規格不同,對浸漬劑瀝青的要求也不同,尚有待廠家使用和鑒定。

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