针状焦研究新进展:从原料到制备方法

针状焦作为煤炭和石油工业的高附加值产品,是生产超高功率石墨电极的必备原料,需求与日俱增。由于对针状焦生产过程的认识不够深入,国内尚未做到大规模生产高质量针状焦。近年来,研究转向通过各种方式对原料进行改性,以扩大原料选取范围,改善原料性质,从而生产优质针状焦。综述了原料中不同成分和结构对针状焦制备过程的作用与影响,总结了针状焦生产所需的原料性质与组成要求。好的原料应具有低喹啉不溶物、低杂原子含量和高芳香族含量,反应性适中。通过原料预处理可有效改善原料组成,去除对中间相形成有害的组分。多种原料预处理方法组合使用效果好于单一预处理方法,提前热处理可以减少小分子化合物对后续反应的影响。共炭化方法是最常用的制备方法之一,在3类共炭化剂中,引导成核剂可以在中间相小球体形成过程中起晶核作用,促进中间相的形成,但也可能会引入无法被同化的杂质;缩聚催化剂可以大大缩短反应所需时间,但不利于控制反应稳定有序进行,且难以将催化剂从产品中去除;原料改性剂可以通过优化原料组成的方式改善针状焦产品性能的同时降低产品成本,是工业生产中最具有使用前景的共炭化方法。由萃取反萃取法分离获得的煤密中质组(DMC)是炼焦煤生成中间相小球体的源质,作为一种全新的原料,具有低灰分、低喹啉不溶物含量、高氢碳比等诸多优点,且无需经过预处理过程,是制备针状焦的优质原料,其制备出的中间相与针状焦均具有优良的性能。

添加剂对针状焦成焦结构的影响

针状焦具有热膨胀系数小、导电导热性能良好等特性,是生产超高功率石墨电极、特种炭素材料等高端炭素制品的原料。根据生产原料的不同,针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦。以石油渣油、催化裂化油浆等为原料生产的针状焦为油系针状焦;以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。近年来,对各种原料进行改性来生产针状焦的方法越来越受到人们的关注。本文综述了不同添加剂和原料对成焦结构的影响,并根据其作用机理进行了论述。