[其他]超級(jí)針形焦的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85107292
• 申請(qǐng)日: 1985-10-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85107292A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 村上惟司;中庭幹雄;中山順?lè)?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 日本鋼管株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): C10B57/00
• 分類(lèi)號(hào): C10B57/00;C10G69/08;C01B31/02
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 巫肖南,李雒英

本發(fā)明是關(guān)于從煤焦油（以下稱(chēng)CT），煤焦油瀝青（以下稱(chēng)CP）制取高質(zhì)量針形焦的方法，煤焦油瀝青是從煤焦油，或煤衍生的重油，或諸如此類(lèi)的物質(zhì)分離出來(lái)的，所說(shuō)的針形焦適于制備石墨電極，此種電極是用于電爐煉鋼需要的超高功率操作（UHP-操作）這種針形焦是適于制備能耐受快速熔化條件的石墨電極。本發(fā)明也涉及制備高質(zhì)量針形焦或超級(jí)針形焦的方法，這種針形焦也適于制備近來(lái)引起注目的縱長(zhǎng)石墨化系統(tǒng)（LWG系統(tǒng)）的石墨電極。

為了制出一種石墨電極在電爐超高功率操作能耐受快速熔化條件，并在實(shí)踐中表明有好的性能，要求焦炭有一低電阻率和一低的熱脹系數(shù)（以下稱(chēng)CTE），同時(shí)要求石墨化產(chǎn)品具有低彈性模數(shù)和高強(qiáng)度。鑒于電極尺寸傾向于愈來(lái)愈大，也要求焦炭原料在質(zhì)量上應(yīng)是均勻的。

為了適應(yīng)這種要求，對(duì)來(lái)源于石油或煤的所謂針形焦（以下稱(chēng)N-焦）取質(zhì)量作了明顯的改進(jìn)。鑒于對(duì)N-焦所要求的性質(zhì)，名叫容易石墨化的焦或高度結(jié)晶焦也是已知的。

一般通過(guò)焦化煉焦原料，典型地在430°到470℃的焦化溫度，制備的炭素原料，也叫粗N-焦或新鮮的N-焦，是由平均為1nm（10）數(shù)量級(jí)的大小六角形體系的像石墨一樣的細(xì)晶粒凝聚體所構(gòu)成。

如上所述，制備高質(zhì)量的石墨電極的N-焦的性質(zhì)，已知取決于這些晶粒的方向和作用于這些晶粒之間的結(jié)合力。

這些晶粒的構(gòu)造明顯地以已知的方式受到細(xì)的光學(xué)上各向異性的中間相小球產(chǎn)生狀況的影響，通過(guò)小球聚結(jié)和其增長(zhǎng)，由此形成大部分中間相。加熱焦化原料最終地得到的是焦的前驅(qū)。

另一方面，中間相小球受這樣一些因素的影響，如焦化原料，組成，妨礙中間小球增長(zhǎng)的雜質(zhì)，和焦化條件，因此詳細(xì)說(shuō)明N-焦的結(jié)構(gòu)決不是容易的事情。

不過(guò)，熱脹系數(shù)是N-焦的獨(dú)有的特性，該特性單獨(dú)決定于在焦化反應(yīng)中的原焦形成階段，其變化過(guò)程按熱脹系數(shù)甚至延伸到石墨化階段以后，并且再不能有改善的余地。

由于這個(gè)緣故，在商業(yè)領(lǐng)域央現(xiàn)行的作法主要是凝用熱脹系數(shù)數(shù)值作為函數(shù)對(duì)N-焦炭分等級(jí)。

雖然N-焦等級(jí)未必是完全取決于熱脹系數(shù)值，通常在溫度范圍100至400℃把這種具有平均熱脹系數(shù)值為1.00到1.15×10^-6/℃數(shù)量級(jí)的N-焦炭定為優(yōu)質(zhì)N-焦或PN-焦炭，而那些具有熱脹系數(shù)值在1.15到1.25×10^-6/℃范圍內(nèi)的則被定為普通級(jí)針形焦，普通N-焦炭或RN-焦炭。

與RN-焦炭相比，PN-焦炭具有大的晶體尺寸，超級(jí)晶體定向和很高的真密度，因此可以說(shuō)石墨化性能是優(yōu)質(zhì)的。

當(dāng)煤焦油或由煤焦油衍生的煤焦油瀝青名符其實(shí)的通過(guò)直接焦化進(jìn)行煉焦時(shí)，生成的焦炭明顯的是低等的RN-焦炭，對(duì)于制備石墨電極是不能用的。

可用于制作超高功率操作目的的石墨電極的高級(jí)N-焦炭，其制備基本條件是細(xì)致的分選或選擇和精制焦化原料。

例如，在日本專(zhuān)利上，公布號(hào)為78201/1977，描敘了從煤焦油瀝青當(dāng)中，通過(guò)混以煤焦油瀝青的芳烴溶劑比率的選擇，分離或除去喹啉不溶物（QI），并通過(guò)常規(guī)的延遲焦化，對(duì)制得的原料進(jìn)行焦化。在日本公布號(hào)為28501/1977的專(zhuān)利上，描敘了通過(guò)使用一種溶劑，其沸點(diǎn)低于330℃的部分占95體積百分?jǐn)?shù)，其BMC1值在5到70的范圍內(nèi)，從含有所說(shuō)的喹啉不溶物組分和稠環(huán)炭氫化合物的炭氫化合物原料中去掉喹啉不溶物組分，然后去掉溶劑，通過(guò)慣用的延遲焦化，對(duì)得到的產(chǎn)物進(jìn)行焦化，制取所要的N-焦炭。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，在這二份出版物中描敘的方法是要去掉喹啉不溶物，并且在這些已知方法制備的原料用于焦炭生產(chǎn)時(shí)，按照熱脹系數(shù)值雖然的確可能得到PN級(jí)的焦炭，不過(guò)按照縱長(zhǎng)石墨化體系在用這種焦炭制作石墨電極時(shí)，不希望觀察到膨脹或泡起現(xiàn)象。

這樣的泡起現(xiàn)象也可看到發(fā)生在N-焦炭，該N-焦炭級(jí)本質(zhì)上是與從石油原料獲得的焦炭級(jí)相同。

不過(guò)，這種泡起現(xiàn)象主要是起因于焦炭中含有硫，一般加入鐵的氧化物作為抗泡起劑可以很容易地控制。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，這種預(yù)防起泡的措施，就由煤衍生的焦化原料來(lái)說(shuō)，是無(wú)效的。

由煤衍生的原料生產(chǎn)PN-焦炭制出的石墨電極，機(jī)械強(qiáng)度是卓越的，但其彈性與由石油衍生的原料生產(chǎn)的類(lèi)似電極相比要稍微差一些也是已知的。

雖然對(duì)這些缺陷的理由不能精確的知道，通常認(rèn)為是，從含有焦炭中的雜原子解析出來(lái)的氣體，如N、O或S以及炭素材料的結(jié)構(gòu)在石墨化過(guò)程中起了一些作用。