炭阳极用煤沥青改性研究

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第6期·1804·化 工 进 展煤沥青基功能碳材料的研究现状及前景肖南，邱介山（大连理工大学精细化工国家重点实验室暨能源材料化工辽宁省重点实验室，辽宁 大连116024） 摘要：我国煤沥青资源丰富，但深加工技术落后，产品附加值低，实现煤沥青高附加值利用是亟待解决的重大课题。

本文介绍了以煤沥青为原料合成高性能功能碳材料的主要技术,重点阐述了以煤沥青为原料制备中间相沥青、多孔碳材料、碳纤维、二维纳米碳材料及碳基复合材料的研究进展。

分析表明，高芳香性和高缩合度分子结构所引起的强π-π相互作用是阻碍煤沥青基高性能功能碳材料设计合成的瓶颈问题。

通过催化聚合、氧化、共热解等技术手段可有效改善煤沥青分子结构及其物理、化学性质。

结合模板复制、物理/化学活化、界面诱导以及催化石墨化等技术可实现多种功能性碳材料结构设计与表面化学性质调控。

发展煤沥青分子结构调控新技术作为改善煤沥青基碳材料性能的重要策略，需要系统深入研究。

关键词：煤沥青；碳材料；合成；电化学中图分类号：TQ 522.6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）06–1804–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.06.021Progress in synthesis and applications of functional carbon materials fromcoal tar pitchXIAO Nan ，QIU Jieshan（State Key Laboratory of Fine Chemicals ，Liaoning Key Laboratory for Energy Materials and Chemical Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian 116024，Liaoning ，China ）Abstract: Coal tar pitch is abundant as a byproduct of coke production in iron-steel industry in China. However ，the traditional methods cannot efficiently convert coal tar pitch into value-added products and how to make effective use of coal tar pitch remains a big challenge. This review has summarized several techniques for further processing of coal tar pitch ，with a focus on the synthesis and applications of high performance functional materials including mesophase pitch, porous carbons ，carbon fibers ，two dimensional nano-sized carbon materials and carbon based composites. This review highlights that the strong π-π interactions between highly condensed polycyclic aromatic molecules in coal tar pitch is the bottle-neck that hinders the efficient conversion of coal tar pitch into functional carbon materials with tuned structure and properties. The molecular structure and properties of coal tar pitch can be improved through catalytic condensation ，oxidization or co -pyrolysis. With coal tar pitch as precursor ，methods including templating, physical/chemical activation, surface induction and catalytic graphitization have been developed for the controlled synthesis of high performance carbon materials. Novel methods that can tune the molecular structure of coal tar pitch are highly demanded to improve the performance of coal tar pitch based carbon materials and related researches should be intensified.及性能研究。

煤沥青交联改性处理对碳结构的影响程俊霞;满梦瑶;褚宏宇;吴秋萍;宋帅超;文锡量;朱亚明;赵雪飞【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2024(30)2【摘要】沥青基炭制品的碳结构高度依赖前驱体沥青的性质。

采用化学交联的方法对沥青进行改性处理时,尽管化学交联的反应机理为亲电取代反应,但交联剂、催化剂的种类不同,沥青改性程度存在差异,进而影响炭制品结构。

以中低温煤沥青为原料,探索3种交联剂(对苯二甲醇(PXG)、苯甲醛(BA)、对苯二甲酰氯(TPC))、5种催化剂(对甲苯磺酸、浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、硼酸)对沥青交联改性后炭制品结构的影响。

通过TG-DTG、FT-IR研究交联改性后沥青热稳定性及沥青官能团的变化;借助XRD、Raman表征改性后沥青炭制品的微观结构差异。

结果表明:交联剂和催化剂的存在促进了沥青分子的交联,有效阻止了热转化过程中轻组分挥发,提高了沥青的结焦值、软化点、热稳定等指标。

以PXG为交联剂,沥青支链上亚甲基CH2的H不易被取代;而以硼酸为催化剂时,支链末端甲基上的H易被取代;以BA 为交联剂,取代氢的位置明显发生在芳香环上;以TPC为交联剂、浓硫酸为催化剂时,交联产品的C=0官能团含量增加,说明在这种组合下,TPC参加反应较多。

无论与哪种交联剂相结合,浓盐酸为催化剂时,交联反应更易促进苯环上和支链上的C—H 键发生取代反应。

经过交联改性后的沥青,炭化过程中分子间较强的π-π相互作用减弱,有效阻止碳有序结构的形成,碳无序结构含量ID/IG增大。

同时碳微晶层间距d002明显增加,有序堆积平均堆积高度Lc减小,芳香层数降低,说明化学交联不仅影响有序碳结构排列,还可抑制碳微晶结构发育。

其中硼酸作为催化剂时,催化效果更理想。

获得的炭制品d002在同组产品中最大。

PXG、硼酸组合与沥青发生交联时,所得碳材料的d002达0.377 nm。

本研究为进一步定向调控和构筑沥青基碳材料奠定基础。

分析煤沥青的改性及其机理研究进展摘要：煤沥青具有价格低廉、资源丰富等优势，但仍存在残炭率低等弊端，要想对这些弊端进行改善，必须通过改性来实现，文章对改性沥青的制备方法以及近段时间国外以及国内改性煤沥青的发展状况作了简要的介绍，并且深入探讨了其机理。

但是由于煤沥青的组合较为复杂，所以并不能切实知道其真正的反应机理，我们只能根据相应的测试结果对其提出可能的改性机理。

关键词：煤沥青机理改性碳材料是指选用无定型碳或者石墨作为主要的原料，辅以其他原料通过特殊的生产工艺，进而制出的无机非金属材料。

碳材料发展至今，其种类越来越多，综合性能相比从前也非常优异，被广泛地应用于冶金、航空航天、机械和半导体等工业领域。

研究高性能、低成本的碳材料，已经逐渐受到了国际范围内的普遍关注。

研制高性能、低成本的碳材料的关键在于研制综合性能优良的基体前驱体。

文章主要介绍了煤沥青的性质、种类以及组成，对改性煤沥青的制备方法以及国内外改性煤沥青的发展情况作出了深入的探讨。

一、煤沥青的性质煤沥青的全称是煤焦油沥青，是煤焦油蒸馏以后提取馏分以后的残留物体。

煤焦油是生产民用煤气时作为煤高温干馏的副产物或者生产炼铁用冶金煤得到的。

它是煤焦油加工中分离出的产品，根据蒸馏条件的不同，其产率通常在50%以上，煤沥青在常温状态下为黑色固体，没有固定的熔点，呈现出玻璃性状，在受热之后软化进而熔化，在金属冶炼、碳素工业、耐火材料、道路建筑以及建材行业有着广泛的应用。

二、煤沥青的组成其实，煤沥青的组成极为复杂，它是多种组成的共熔混合物体，现已经查明，其中的化合物大概有70多种，绝大部分为三环以上的多环芳烃，其中还有氧、氮、硫等元素的杂环化合物以及少量的高分子碳素物质。

在这些化合物中，约有一半带有甲基、酚羟基、亚氨基、苯基等，沥青组成与炼焦煤的性质和杂原子的含量密切相关，其还受到了煤焦油蒸馏条件以及炼焦工艺制度的影响，与其他物质相比较，煤沥青价格低廉、资源丰富、流动性高、含碳量高以及易石墨化，这些优点决定了煤沥青被常常用来作为碳材料的基本前驱体。

《沥青基超级电容器炭电极材料的制备及电化学性质研究》篇一摘要：本文以沥青为原料，通过高温碳化、活化等工艺制备了超级电容器炭电极材料。

研究了制备过程中各参数对炭材料结构与性能的影响，并对其电化学性质进行了深入分析。

实验结果表明，所制备的炭电极材料具有优异的电化学性能，为超级电容器的应用提供了新的材料选择。

一、引言超级电容器作为一种新型储能器件，因其高功率密度、长循环寿命和快速充放电等特点，在电动汽车、可再生能源等领域具有广泛应用前景。

炭电极材料是超级电容器的重要组成部分，其性能直接决定了超级电容器的性能。

沥青基炭材料因其来源广泛、成本低廉、制备工艺简单等特点，成为超级电容器炭电极材料的理想选择。

二、材料制备1. 材料选择与预处理选择合适的沥青作为原料，进行预处理以去除杂质，提高纯度。

2. 碳化过程将预处理后的沥青进行高温碳化，通过控制碳化温度和时间，获得初步的炭材料。

3. 活化处理对碳化后的炭材料进行活化处理，通过化学或物理方法增加其比表面积和孔隙结构。

4. 成型与后处理将活化后的炭材料进行成型，制成适合电化学测试的电极片，并进行后处理，以提高材料的电化学性能。

三、制备参数对材料结构与性能的影响1. 碳化温度碳化温度对炭材料的结晶度、孔隙结构和比表面积有显著影响。

适当提高碳化温度，有利于提高材料的比表面积和孔容，从而改善其电化学性能。

2. 活化方法与程度活化方法（化学活化或物理活化）及活化程度对炭材料的孔隙结构和比表面积有重要影响。

适度的活化可以增加材料的比表面积和孔容，从而提高其电化学性能。

四、电化学性质研究1. 循环伏安测试通过循环伏安测试，研究炭电极材料的充放电性能、比电容及循环稳定性。

实验结果表明，所制备的炭电极材料具有优异的充放电性能和比电容。

2. 恒流充放电测试通过恒流充放电测试，进一步验证了炭电极材料的循环稳定性和实际比电容。

实验结果显示，材料具有较好的循环稳定性和较高的实际比电容。

中温煤沥青的改性及其在炭素捣打料中的应用的开
题报告
一、选题背景
炭素捣打料是一种用于钢铁、铝等行业的重要原料，它可以提高金
属熔炼过程中的反应速率和产量，并且可以减少废料的产生。

然而，现
有的炭素捣打料存在着一些问题，例如易碎、低密度、不可重复利用等，这限制了它在工业生产中的应用。

因此，提高炭素捣打料的性能和附加
值是当前的研究热点之一。

二、研究内容
本研究选取中温煤沥青为研究对象，通过对其进行改性，提高其在
炭素捣打料中的应用价值。

具体研究内容如下：
1.中温煤沥青的物化性质与组成分析
对中温煤沥青的物化性质和组成进行分析，为研究其改性提供基础
数据。

2. 中温煤沥青的改性
选取不同的改性剂，对中温煤沥青进行改性，通过改变其结构和性质，提高其在炭素捣打料中的应用性能。

3. 炭素捣打料的制备与性能测试
根据改性后的中温煤沥青制备炭素捣打料样品，进行相关性能测试，包括抗压性能、耐磨性能、导电性能和可重复利用性能等。

4. 改性中温煤沥青在炭素捣打料中的应用
研究改性中温煤沥青在炭素捣打料中的应用效果，比较其与现有炭
素捣打料的性能差异。

三、研究意义
本研究将有助于改善炭素捣打料的性能和附加值，促进其在产业生产中的应用。

同时，研究中温煤沥青的改性与应用，也将为其他类似材料的改性提供参考。

炭素分厂沥青烟气净化系统技术改造项目可行性研究报告一、前言:(一)项目名称;炭素分厂沥青烟气净化系统技术改造(二)项目性质;环保(三)可研编制人;(四)项目负责部门;炭素分厂(五)项目负责人;二、项目提出的背景及改造的必要性:(一)承担可行性研究的单位;内蒙古大唐国际再生资源开发有限公司炭素分厂(二)项目提出的背景;炭素分厂共有以下2套净化系统及设备存在不同程度的技术问题,需进行技术改造。

炭素成型沥青烟气共有五个产尘排烟点,分别是振动成型机2个点,糊料运输小车2个点,磷板输送机排料1个点。

原沥青烟气净化系统设计该处处理风量总计为16000m3/h,从实际运行情况看该处设计风量偏小,各收尘点烟气收尘罩设计制作不合理,造成各部位所产生的沥青烟气和粉尘无法顺利收集,已在烟气主管上增加一台轴流风机,但效果并不明显,周围工作环境依然很恶劣。

焙烧烟气净化共有2台电捕焦除尘器,这2台电捕焦除尘器的原有电源为工频电源,现在使用的电捕焦除尘器1号电场运行时二次电压为4.17KV,二次电流为95mA;2号电场运行时二次电压为4.15KV,二次电流为64mA;烟气排放时检测到粉尘浓度值为97 mg/m3,《铝工业污染物排放标准》(GB25465-2010)中粉尘浓度的排放标准为30mg/m3,超出标准值三倍多,该项指标严重影响到炭素的在线监测,另外,由于二次电流小,烟气中的焦油无法很好的,收集,而是直接进入干法除尘器,通过氧化铝吸附焦油,这样焦油容易结焦在布袋上,降低了布袋除尘器的使用效率,减少布袋使用周期,且烟气排放标准超标。

(三)进行技术改造的必要性;生阳极炭块制造过程中,每天周围的工作人员至少有5-8人,混捏设备、糊料输送设备、振动成型设备等生产设备都会有沥青烟气排放,沥青烟气中含有焦油、炭粉等主要污染物质,排放浓度和排放量必须严格控制,大量的沥青烟气如果不进行有效的处理,影响操作人员和检修人员的人身健康。

焙烧烟气净化系统中的烟气(烟气的主要成分是苯并芘、焦油、SO2,NOx等)是先经过电捕除尘器,除去烟气中的焦油,再经过布袋除尘器除去粉尘,然后排放到大气中,如果电捕除尘器效果不好,将影响后续的布袋粉尘的除尘效果,也影响布袋的使用寿命,当今环保情况处于高压的局势,粉尘浓度超标不及时处理,会被环保局通报。

无钠低灰煤沥青对预焙阳极质量的改善发布时间：2023-01-04T02:51:28.770Z 来源：《新型城镇化》2022年23期作者：陈春元[导读] 介绍了采用德国进口超级离心机脱水脱渣，引进法国IRH先进的后加碱煤焦油加工技术，生产的“无钠低灰”煤沥青产品质量指标。

百色皓海碳素有限公司广西百色 533000摘要：介绍了采用德国进口超级离心机脱水脱渣，引进法国IRH先进的后加碱煤焦油加工技术，生产的“无钠低灰”煤沥青产品质量指标。

详细阐述了煤沥青在预焙阳极生产中的作用，重点分析了煤沥青中的灰分和钠离子对预焙阳极质量的影响。

通过分析“无钠低灰”煤沥青的灰分及钠离子含量的数据，预测在电解铝过程中，该煤沥青可降低阳极炭耗约15kg/t铝，为优质煤沥青的利用找到一条出路。

关键词：煤沥青；无钠低灰；预焙阳极；炭耗随着我国煤炭资源的大力开发，使国民经济水平大幅度增长。

我国地理位置较为独特，可将我国的能源结构形式归结为“富煤、贫油、少气”。

煤炭是否合理化利用可直接决定我国战略的实施情况。

伴随煤油产量的持续提高，在一定程度上可促进我国煤炭焦化产业的发展。

煤焦油在加工过程中可产生大量不同规格的煤沥青，但是我国的技术水平无法充分发挥煤沥青的价值，如何提高煤沥青的科技含量值成为科技人员关注的焦点之一。

1 煤沥青在预焙阳极生产中的作用 1.1 煤沥青的性质煤沥青应用于预焙阳极等炭材料的生产，是由于其具有以下几方面的性质：（1）常温下为固体，稍加热就能熔化成液体，在适当温度下熔化成液态的煤沥青，具有良好的黏结性能。

（2）煤沥青属于亲油憎水物质，混捏时能很好地浸润和渗透各种炭质物料的表面和孔隙，使炭质干物料塑化而形成具有良好塑性状态的糊料，容易压制成一定形状的、具有足够密度和强度的生坯，生坯冷却后即能硬化而固定。

（3）煤沥青具有较高的结焦值，焙烧时煤沥青热解缩聚生产较多的黏结焦，把炭质骨料牢固地固结成整体。

同时赋予焙烧品较高的机械强度和导电导热性能。

煤沥青的改性工艺研究进展作者：胡春燕王方丽闫桂林来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第12期摘要：煤焦油加工过程中的大宗产品煤沥青对国民经济发展有着举足轻重的作用。

但是，我国煤沥青应用还处于国际中低端水平，煤沥青作为高附加值炭素材料的原料，将成为提高我国炭素行业的国际竞争力的关键。

我国煤沥青的发展方向应趋向于精细化、集中化、规模化、绿色化。

鉴于此，本文主要分析煤沥青的改性工艺研究进展。

关键词：煤沥青;改性工艺;进展0 引言煤沥青是煤焦油经过处理之后形成的一种固态物，结构组成具有复杂性，包含有碳氢化合物，其中有超过3环的芳香碳氢化合物，有氧元素以及硫元素等组成的化合物。

煤沥青突出的优点是对各种类型的碎石料有非常好的润湿性能和粘附性能，抗油侵蚀、路面摩擦系数大。

1 煤沥青的性质与组成煤沥青为黑色脆性块状物，有光泽、味臭，为二级易燃物，致癌，无固定的熔点，呈玻璃相，受热后软化继而熔化，密度为1.25～1.35g/cm3，不溶于水、丙酮、乙醚、稀乙醇，溶于二硫化碳、四氯化碳、氢氧化钠等溶剂。

燃烧分解产物成一氧化碳、二氧化碳、成分未知的黑色烟雾。

温度性能比较低，与其他矿质的粘附性较好，冷热变化大。

主要由5000多种三环以上多环芳烃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，分子量分布范围较宽，一般在200～2000之间，最高可达3000。

含碳量高达92%～94%，氢含量4%～5%，还有少量氧、氮、硫等元素，元素含量受炼焦煤自身、杂原子含量、炼焦工艺、蒸馏条件等因素影响。

常用分析方法有族组分分析法和仪器分析法，族组分分析法利用相似相溶原理，即煤沥青的各族组分在不同溶剂中的溶解度不同。

仪器分析法是把煤沥青分别在不同温度下进行热解，并实时监测热解过程，观查结构变化，还可以利用气相-质谱法联合表征煤沥青的组分。

2 煤沥青的种类煤沥青是煤焦油经过处理之后形成的一种固态物，结构组成具有复杂性，包含有碳氢化合物，其中有超过3环的芳香碳氢化合物，有氧元素以及硫元素等组成的化合物。

第32卷第3期武汉科技大学学报V ol.32,N o.32009年6月Journal of Wuh an U niversity of Science and T echnology Jun.2009 收稿日期:2009202219 基金项目:武汉市科技计划项目(200812121558) 作者简介:李其祥(19542),男,武汉科技大学高级工程师.E 2mail :lqx195400@.SBS 和EVA 对炭沥青的改性研究李其祥1,柏红学2,张继军3,方红明1,王　刚1,向东栋1(1.武汉科技大学煤转化与新型碳材料省级重点实验室,湖北武汉,430081;2.武汉高川科技开发有限公司,湖北武汉,430083;3.湖北国创高新材料股份有限公司,湖北武汉,430074)摘要:采用SBS 和EVA 对路用煤2石油基混合沥青进行改性处理,对SBS 和EVA 引起的炭沥青改性效果进行了研究。

结果表明,SBS 改性后的炭沥青具有更好的高温抗车辙、低温抗裂性能和感温性能,采用4.5%～6%的SBS 改性炭沥青(软化煤沥青比例为15%),所得性能最优。

关键词:煤沥青;石油沥青;改性炭沥青;SBS/EVA 聚合物中图分类号:U414 文献标志码:A 文章编号:167423644(2009)0320293203 我国现阶段石油沥青路面普遍存在低温抗裂性差、高温抗车辙能力弱等问题。

进口沥青虽然有较好的路用性能,但价格较高。

因此,开发国产路用沥青势在必行。

目前开发国产路用沥青的主要方法有:①提高道路沥青的高低温流变性能,延长其路面使用寿命;②拓宽原料来源。

将石油沥青与软化煤沥青按一定配比在适宜条件下共混制成一种新型筑路黏结材料,称炭沥青(Carbobit u 2men ,CB )或煤石油沥青(Pitch 2Asp halt ,PA )。

煤2石油沥青综合了石油沥青和煤沥青二者的优点,形成比单一沥青性能更优良的改性沥青。

改性沥青对石料黏附能力强,抗老化性能可保持在合乎要求的水平上,胶体体系稳定性好,可保证储运期间性质不变。

煤沥青对炭阳极质量的影响和建议作者：杨波来源：《山东工业技术》2015年第14期摘要：煤沥青是炭阳极生产的重要原料之一，煤沥青的处理和配比将于粉料相互作用共同贡献于炭阳极的品质，煤沥青的组成和各方面的理化性质将直接影响炭阳极的质量，本文将简单介绍我国煤沥青的生产现状，然后对煤沥青的品质对炭阳极的影响展开各个方面的阐述，最后，将结合其中的部分问题提出建议。

关键词：煤沥青；炭阳极；成型；焙烧1 煤沥青的生产现状煤沥青是煤焦油经过蒸馏加工等操作后去除液体馏分所得到的残留物，由于原煤来源及性质的不稳定和焦化厂的炼焦方式不同，煤沥青中具有复杂多样的多环、稠环芳香烃及其衍生物。

此外，除了原煤中自带的杂质，由于煤沥青属于大部分工业生产中的副产品，煤沥青的品质在各项煤焦油的深加工中并不受重视，煤沥青的质量和生产过程缺乏监测和调控，导致在其生产过程中由于污染又增加了许多杂质。

改质沥青可由普通沥青经高温热聚合法、氧化热聚法、真空闪蒸法等方法提高品质后获得，是炭阳极生产原料的最佳选择，并在国外的炭阳极的生产中得到推广使用，然而国内由于发展水平落后和沥青质量不稳定等客观原因，改质沥青的生产量低，在炭阳极的生产中通常以软化点与之相近的高温沥青代替。

2 煤沥青对碳阳极的质量的影响煤沥青在炭阳极的生产中主要有以下两个作用：（1）当煤沥青的温度达到软化点左右的时候，将由固态变为半流体状态，具有一定的流动性和浸润性，加之煤沥青具有粘性，在流动相的煤沥青与固相的焦粒表面相互作用时，能够将焦粒粘连在一起，同时煤沥青可以填补焦粒间的孔隙，糊料在沥青的作用下具有可塑性，经混捏成型和冷却后得到密实的生阳极；（2）在生阳极的焙烧过程中，受高温的影响凝固的煤沥青会再次融化，产生一定的迁移，但随后便会和石油焦一起碳化，煤沥青因含有大量的芳香烃而具有较高的结焦率结，沥青焦将起着粘结桥的作用将不同粒度的焦粒粘结在一起，使生阳极在固化的同时拥有一定的物理硬度和导电导热性能，成为铝电解用碳阳极。

-铝用炭素-高结焦值沥青在阳极生产应用实践张伟琦（中铝矿业有限公司，湖北赤壁437300）摘要：煤沥青作为预焙炭阳极生产的粘结剂，其质量的好坏影响着预焙阳极的质量。

通过生产过程中，试验不同指标的煤沥青，对生产过程进行了调整和跟踪，并通过两种沥青生产的预焙阳极理化指标分析比对，论述了不同指标煤沥青对产品质量的影响。

关键词：预焙阳极;质量；沥青指标中图分类号：TQ522文献标识码：B文章编号：202-252(2020)11-0036-24DOn：12.13662/j.akU qjs.2220.12619Applichtion prbctice of high coking value asuhait in anode prrductionZhapg Weiqi(Chinalch Mining Co,LeL,CTU437300,Chinn)Abstrrct:As the bindeu cf pro一baPed carbon anoUes,the qualig cf coal asphalt aPects the qualig cf pm一baPed anofes.The coal asphalts wit different inkexes are tested throufh the proXuction process,the process is anjusted ank The influence cf high cofing value asphait on profuct quality is discyssed throufh the analysis ank comparison cf physical ank cyemicai inkexes cf tap kinks cf pro-baPed anofe.Key words：pm-baPed anofe；quality；asphait inOex预焙阳极被称铝电解槽的“心脏”，既作为阳极导体，又参与电化学反应，是目前铝电解工艺中不可替代的消耗材料，国内预焙阳极毛耗约480kg/t-Ai预焙阳极质量直接影响着铝电解的成本、原铝质量,包括电解电流效率、毛耗、铝品质以及环保指标等均有一定的影响。