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煤沥青结合剂在焙烧过程中热解缩聚行为
浏览: 发布日期:2020-12-22
     煤沥青结合剂的热解缩聚行为不仅会对焙烧过程制品的成品率和碳素制品的性能指标有着直接的影响,而且它的热解缩聚行为特征还为制定制品的焙烧升温曲线提供依据。

     焙烧是指在通入保护气的氛围内,将碳素制品的生坯置于加热炉内,以一定的升温速度加热到一定温度进行高温热处理,将碳制品中的煤沥青结合剂炭化的工艺过程。生坯中的煤沥青在焙烧过程中经过热解缩聚反应形成沥青焦, 沥青焦在骨料颗粒间生成粘结焦网格,粘结焦网格可以将所有骨料粘结在一起,以保证制品具有一定的强度。沥青炭化过程属于液相炭化过程,沥青受热时先熔化成液态,在骨料中间发生迁移,润湿耐火骨料,并在骨料中的空隙中渗透,浇注料随着温度的升高,首先主要发生热分解反应挥发小分子气体,然后主要发生热缩聚反应,随着沥青缩合程度的进一步加深,稠环芳烃的环数逐渐增加,热稳定性也越来越好。


     一般炭化过程可以分为五个阶段:

     (1)煤沥青软化阶段。当温度约为100〜230℃时,煤沥青呈熔融状态,生坯处于塑性阶段,对碳坯起预热作用, 煤沥青产生迁移而扩散和流动。

     (2)分解阶段。当温度约为230〜400℃时,随着温度的升高煤沥青分解反应速度加快,特别在350〜400℃,煤 沥青分解程度很剧烈,逸出大量挥发分。

     (3)半焦生成阶段《当温度约为400〜500℃时,煤沥青中分解反应速度减慢,挥发分减少,以热缩聚反应为主, 煤沥青热解缩聚生成半焦。

     (4)高温焦化阶段。当温度约为500〜700℃时,半焦转变成粘结焦,挥发分再次减少,炭坯体的导热率的到提高。

     (5)石墨化阶段。当温度约为700〜1000℃时,焦化过程基本完成,焙烧制品真密度增加,性能得到进一步完善。

     最终形成的沥青焦会将骨料颗粒牢固的粘结成一个整体,賦予焙烧耐火材料较好的结构强度和机械性能,使耐火材料的抗热震性能优越。因此,在混捏成型过程中,结合剂能够很好地润湿炮泥骨料,赋予生坯一定的机械强度;在焙 烧过程中,炮泥结合剂能够很好地填充在骨料之间的缝隙中,经炭化之后形成粘结焦,赋予炮泥较高的机械强度,形成的石墨化碳,具有较高的导热性能及导电性能,提高了耐火材料的抗剥落性能。

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