一种制备各向同性焦的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于炭素材料领域，涉及软浙青原料的调制和各向同性焦的制备工艺技 术。
【背景技术】
[0002] 高密度各向同性石墨是20世纪60年代发展起来的一种新型石墨材料，其具有一 系列优异的性能，如高体积密度、高强度、耐热性、高导热性、优良的可加工性、较好的各向 同性结构等，可广泛应用于机械、冶金、半导体、原子能、航天等领域。
[0003] 各向同性焦是生产各向同性石墨的优质原料，已成为技术领先的炭素公司生产 单、多晶娃所用的石墨纟甘祸和发热体、核石墨、EDM石墨、错用石墨化阴极的首选材料。
[0004] 目前，各向同性焦的生产及应用技术在国外发展较快，如美国的大湖公司、日本的 三菱、日本新日化、日本的山井等已能生产多种系列的各向同性焦产品，用其生产的碳素制 品已得到广泛应用。
[0005] 中国专利CN1306070采用煤焦油或石油渣油蒸馏液为原料制备各种同性焦。首先 将煤焦油或石油渣油蒸馏液置于反应器中加热，当加热到120°C时，开始搅拌并通入空气， 达到反应温度260~430°C后，恒温5~15小时，得到氧化的煤焦油或石油渣油蒸馏物；将 氧化的煤焦油或石油渣油蒸馏物在460~500°C温度条件下，压力为0. 1~IMPa下，通氮气 保护，炭化制成各向同性焦，所制备的各向同性焦的光学组织为细镶嵌组织或极细镶嵌组 织。但该方法使煤焦油中的很多轻质组分得不到回收，降低了煤焦油的价值，同时，由于大 量轻质组分的存在，使得同性焦的收率大大降低。
[0006] 美国专利US5174891采用低硫的石油渣油和超纯的石油焦颗粒混合，再进行延迟 焦化得到低硫的各向同性焦。但该方法需要对煅后焦进行磨粉加工，增加了生产成本。
【发明内容】
[0007] 本发明是在现有技术的基础上提供一种以调配软浙青为原料，制备高质量各向同 性焦的制备方法。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0009] -种制备各向同性焦的方法，其包括如下步骤：
[0010] a)在浙青中加入含有喹啉不溶物（QI)和甲苯不溶物（TI)的浙青类物质，混匀；
[0011] b)将步骤a)得到的产物在真空条件下，于300~400°C进行热处理，脱除轻组分， 得到软化点为100~200°C的浙青；
[0012] C)将步骤b)得到的浙青产物在压力条件下，于400~500°C下碳化，得到各向同 性焦生焦；
[0013] d)将步骤c)得到的各向同性生焦在1100~1400°C下煅烧，得到各向同性焦产 品。
[0014] 作为优选方案，所述浙青为来自煤焦油蒸馏塔塔底的软化点为60~70°C的塔底 浙青或软化点为30~40°C的软浙青，喹啉不溶物含量为1~5%;所述浙青类物质为针状 焦生产过程中产生的富含高喹啉不溶物和高甲苯不溶物的浙青类物质，喹啉不溶物质量分 数为10~40%，甲苯不溶物质量分数为30~60%。
[0015] 作为优选方案，步骤a)得到的产物中，喹啉不溶物的质量分数为3~15%、甲苯不 溶物的质量分数为20~40%。
[0016] 作为优选方案，步骤b)具体包括如下操作：将步骤a)得到的产物在-40~-90kPa 压力下，以80~200转/分的转速搅拌，按2~TC/min的速率升温至300~400°C，保温 0. 3~3小时。
[0017] 作为优选方案,步骤c)中所述的压力条件中，压力为0? 05~0? 3MPa。
[0018] 与现有技术相比，本发明以塔底浙青或软浙青为原料，并添加针状焦生产过程中 的废弃物，经过原料调配，真空热处理，高温炭化和煅烧等过程制备各向同性焦，本发明制 备工艺简单，适合于工业化生产；同时，原料丰富，来源广泛，价格低，并通过有效利用针状 焦生产中的废弃物，可显著提高经济效益。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合实施例对本发明作进一步详细阐述。
[0020] 实施例1 :
[0021] -、将软化点为35°C的软浙青与QI质量分数为33%、TI质量分数为51 %的浙青 类物质混配，得到含QI质量分数为3%、TI质量分数为20%的浙青作热处理原料；
[0022] 二、将上步得到的热处理原料在压力为-80kPa下，以140~150转/分的转速搅 拌，以5°C/min升温速率加热至330°C，恒温2小时，得到软化点为120°C的高软化点浙青；
[0023] 三、将上步得到的高软化点浙青在440°C、0.IMPa下炭化6h，得到各向同性焦生 焦；
[0024] 四、将上步得到的各向同性焦生焦在1200°C下煅烧20min，得到细粒镶嵌的各向 同性焦。
[0025] 实施例2 :
[0026]-、将软化点为35°C的软浙青与QI质量分数为33%、TI质量分数为51 %的浙青 类物质混配，得到含QI质量分数为10%、TI质量分数为26%的浙青作热处理原料；
[0027] 二、将上步得到的热处理原料在压力为-70kPa下，以160~170转/分的转速搅 拌，以4°C/min升温速率加热至340°C，恒温1小时，得到软化点为140°C的高软化点浙青；
[0028] 三、将上步得到的高软化点浙青在460°C、0. 15MPa下炭化6h，得到各向同性焦生 焦；
[0029] 四、将上步得到的各向同性焦生焦在1200°C下煅烧20min，得到细粒镶嵌的各向 同性焦。
[0030] 实施例3:
[0031] -、将软化点为35°C的软浙青与QI质量分数为33%、TI质量分数为51 %的浙青 类物质混配，得到含QI质量分数为14%、TI质量分数为32%的浙青作热处理原料；
[0032] 二、将上步得到的热处理原料在压力为-50kPa下，以150~160转/分的转速搅 拌，以6°C/min升温速率加热至340°C，恒温1小时，得到软化点为160°C的高软化点浙青；
[0033] 三、将上步得到的高软化点浙青在470°C、0. 2MPa下炭化5h，得到各向同性焦生 焦；
[0034] 四、将上步得到的各向同性焦生焦在1200°C下煅烧20min，得到细粒镶嵌的各向 同性焦。
[0035] 实施例4:
[0036]-、将软化点为65°C的塔底浙青与QI质量分数为28%、TI质量分数为47%的浙 青类物质混配，得到含QI质量分数为5%、TI质量分数为21 %的浙青作热处理原料；
[0037] 二、将上步得到的热处理原料在压力为-80kPa下，以160~170转/分的转速搅 拌，以4°C/min升温速率加热至330°C，恒温2小时，得到软化点为180°C的高软化点浙青；
[0038] 三、将上步得到的高软化点浙青在475°C、0. 2MPa下炭化5h，得到各向同性焦生 焦；
[0039] 四、将上步得到的各向同性焦生焦在1200°C下煅烧20min，得到细粒镶嵌的各向 同性焦。
[0040] 实施例5:
[0041] 一、将软化点为65°C的塔底浙青与QI质量分数为28%、TI质量分数为47%的浙 青类物质混配，得到含QI质量分数为8%、TI质量分数为26%的浙青作热处理原料；
[0042] 二、将上步得到的热处理原料在压力为-70kPa下，以140~150转/分的转速搅 拌，以5°C/min升温速率加热至340°C，恒温2小时，得到软化点为150°C的高软化点浙青；
[0043] 三、将上步得到的高软化点浙青在460°C、0.3MPa下炭化6h，得到各向同性焦生 焦；
[0044] 四、将上步得到的各向同性焦生焦在1200°C下煅烧20min，得到细粒镶嵌的各向 同性焦。
[0045] 实施例6 :
[0046]-、将软化点为65°C的塔底浙青与QI质量分数为28%、TI质量分数为47%的浙 青类物质混配，得到含QI质量分数为13%、TI质量分数为31 %的浙青作热处理原料；
[0047] 二、将上步得到的热处理原料在压力为-50kPa下，以150~160转/分的转速搅 拌，以TC/min升温速率加热至350°C，恒温2小时，得到软化点为160°C的高软化点浙青；
[0048] 三、将上步得到的高软化点浙青在470°C、0.IMPa下炭化6h，得到各向同性焦生 焦；
[0049] 四、将上步得到的各向同性焦生焦在1200°C下煅烧20min，得到细粒镶嵌的各向 同性焦。
[0050] 上述各实施例所得各向同性焦的质量见表1 [0051] 表1上述实施例所得各向同性焦的质量指标
[0052]
[0053] *分别测定块焦（边长Icm立方体）X、Y、Z三个方向，100~600°C的热膨胀系数，
[0054] **热膨胀系数最大值和最小值的比。
[0055] 最后有必要说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细的说 明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出 的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种制备各向同性焦的方法，其特征在于，包括如下步骤： a) 在浙青中加入含有喹啉不溶物和甲苯不溶物的浙青类物质，混匀； b) 将步骤a)得到的产物在真空条件下，于300~400°C进行热处理，脱除轻组分，得到 软化点为100~200°C的浙青； c) 将步骤b)得到的浙青产物在压力条件下，于400~500°C下碳化，得到各向同性焦 生焦； d) 将步骤c)得到的各向同性生焦在1100~1400°C下煅烧，得到各向同性焦产品。2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述浙青为来自煤焦油蒸馏塔塔底 的软化点为60~70°C的塔底浙青或软化点为30~40°C的软浙青，喹啉不溶物含量为1~ 5% ;所述浙青类物质为针状焦生产过程中产生的富含喹啉不溶物和甲苯不溶物的浙青类 物质，喹啉不溶物质量分数为10~40%，甲苯不溶物质量分数为30~60%。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤a)得到的产物中，喹啉不溶物 的质量分数为3~15%、甲苯不溶物的质量分数为20~40%。4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤b)具体包括如下操作：将步骤 a)得到的产物在-40~-90kPa压力下，以80~200转/分的转速搅拌，按2~TC /min 的速率升温至300~400°C，保温0. 3~3小时。5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤c)中所述的压力条件中，压力 为 0? 05 ~0? 3MPa。
【专利摘要】本发明公开一种制备各向同性焦的方法，其包括如下步骤：a)在沥青中加入含有高喹啉不溶物和高甲苯不溶物的沥青类物质，混匀；b)将步骤a)得到的产物在真空条件下，于300～400℃进行热处理，脱除轻组分，得到软化点为100～200℃的沥青；c)将步骤b)得到的沥青产物在压力条件下，于400～500℃下碳化，得到各向同性焦生焦；d)将步骤c)得到的各向同性生焦在1100～1400℃下煅烧，得到各向同性焦产品。本发明制备工艺简单，适合于工业化生产；同时，原料丰富，来源广泛，价格低，并通过有效利用针状焦生产中的废弃物，可显著提高经济效益。
【IPC分类】C10B55/00, C10C3/00
【公开号】CN105087033
【申请号】CN201410211421
【发明人】单长春, 张秀云, 严天祥
【申请人】上海宝钢化工有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月19日