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中钢集团鞍山热能研究院有限公司
新型炭材料研究所 中钢热能院煤焦油与炭素材料研究所主要从事煤焦油应用、炭素材料研究、开发及相关领域的技术研发、咨询服务、新产品的验证及生产等工作。 已经成功开发出煤系针状焦、各向同性焦、高性能环保型沥青、新型自焙性中间相炭粉等产品;实现了煤系针状焦、自焙性炭粉、中间相炭微球的工业化生产;成功开发出低温干馏煤焦油的逐级应用技术,使低温干馏煤焦油得带最充分、最高效的利用。1、煤系针状焦 煤系针状焦是制造高功率(HP)和超高功率(UHP)电极必须使用的骨料,也可以作为炼钢、锂离子电池、核能及医用等领域的炭素制品的优质原料。 中钢热能院于1981年开始进行煤系针状焦研制工作,通过多年研究及生产实践,突破了针状焦的生产工艺与技术,并获得国家专利授权多项。 中钢热能院于2009年建成4万吨/年煤系针状焦生产线,目前所生产的煤系针状焦已达到国内最好水平(主要性能指标见表1.1),产品质量稳定、工艺顺行,石墨化后CTE稳定在1.2左右,产品成功应用到600超高功率石墨电极生产,可完全替代进口,填补了国内针状焦产业化空白。表 煤系针状焦性能指标表灰分/% 水分/%挥发分/%硫/%真密度/g/cm3氮/%CTE(20~600℃)/10-6/℃≤0.10≤0.3≤0.290.20~0.272.13~2.140.30~0.401.10~1.20 2、低温煤沥青提取蜡油加氢技术 目前煤化工行业采用低温干馏技术获取煤焦油加氢制取燃料油,大约有50%的煤沥青无法应用。中钢热能院研发的煤沥青提取蜡油技术可从煤沥青中提取40%左右的蜡油并可用于加氢。该技术与装备显著提升了用户的效益。3、各向同性焦(isotropic coke) 各向同性焦,呈镶嵌型光学显微结构,无单一取向性,这种结构决定了焦炭的性质在各个方向都是相同的,显示了宏观各向同性性质。各向同性焦具有良好的宏观各向同性及均质性,是制造各向同性炭材料的优质原料,如制造石墨化阴极、高强高密各向同性石墨等,用其生产的炭素制品被广泛应用到机械、冶金、化工、半导体、核能、宇航等领域。 各向同性焦炭其中一个重要用途是生产各向同性特种石墨,各向同性特种石墨因具有高机械强度和耐高温等特点,主要应用于核工业领域。而作为生产各向同性特种石墨主要原料的各向同性焦,我国基本依赖进口,不但价格昂贵,而且质量稳定性和供应安全性难以保证,严重地制约了我国特炭行业及核工业、航天工业等战略性新兴产业的发展,因此加强产业关键核心技术的研究、实现原料的国有化工业化势在必行。表 各向同性焦指标灰分/% 水分/%挥发分/%硫/%真密度/g/cm3氮/%CTE(20~600℃)/10-6/℃粒子稳定性/%≤0.20≤0.3≤0.30.20~0.271.95~2.05≤0.403.0~6.080~90 4、高性能环保型沥青 煤焦油沥青是重要的炭素生产原料,然而,由于其含有大量有毒物质如苯并芘,含量高达8000~12000ppm,因而备受自环保的指责,对其使用推广造成了很大的制约。 近年来,炭材料制品尺寸的大型化、炭材料的高性能化以及石墨细结构化,同时考虑到煤沥青的运输方便和降低污染程度,现代炭材料工业对煤沥青粘结剂、浸渍剂提出了更严格的要求,因此必须开发高性能环保型沥青以适应现代炭材料工业的需求。 我公司近年来积极加大高性能环保型沥青的开发力度,产品性能指标优秀,在实现资源充分利用的同时,将创造良好的经济和社会效益。表 高性能环保型沥青性能指标SP/℃ TI/%QI/%/%CV/%苯并芘/ppm110~12030.0~35.01.0~5.028.0~35.062.0~68.0280~5005、新型自焙性中间相炭粉 自焙性中间相炭粉是经液相炭化的沥青中分离、加工而成的一种重要的炭素材料,其本身具有优异的粘结性,是制造无粘结剂各向同性高强、高密度炭材料的最佳原料,可应用于航天、机械密封、电火花加工、冶金模具、半导体制造容器和核石墨等方面。 中钢热能院于1993年在国内首次研制和开发出用于生产高强高密炭素材料的自焙性中间相炭粉MCMB(国家863项目),在MCMB的粒度控制、表面状态调节两方面取得突破,形成了不同于同时期的国外工艺技术。应用MCMB制成的80×50mm石墨样品的密度大于1.85g/cm3,石墨样品性能达到日本同期同类产品水平。该项目与上海杉杉集团合作,成功实施产业转化。 目前,我公司在原有生产技术基础上,进一步开展研发工作,较大程度上提高了生产效率、缩短工艺周期、降低制造成本,再次突破了特种石墨原料的关键生产工艺技术。表 新型自焙性中间相炭粉主要性能指标灰分/% 挥发分/%结焦值/%平均粒径/um≤0.208.0~15.085.0~90.05~15
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