無粘結(jié)劑炭材料制備及其性能的研究.pdf

1、無粘結(jié)劑炭材料與傳統(tǒng)炭材料相比，具有結(jié)構(gòu)均勻致密、強(qiáng)度高、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外制備無粘結(jié)劑炭材料主要采用價(jià)格昂貴每公斤達(dá)數(shù)百元的瀝青中間相小球(MCMB)為原料。因此，尋求性價(jià)比適當(dāng)?shù)脑牧?、?yōu)化炭材料的性能是無粘結(jié)劑炭材料研究開發(fā)能否得到實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵與難點(diǎn)。 本研究以價(jià)格低廉的普通生石油焦、煙煤和自制煤瀝青“類中間相”為主要原料，成功制備出了高強(qiáng)度無粘結(jié)劑炭材料?？疾炝嗽狭６取]發(fā)分和成型壓力對(duì)無粘結(jié)

2、劑炭材料性能的影響，采用掃描電鏡觀察和分析了制品的斷面形貌及其微觀致密性。 原料粉末經(jīng)行星式球磨機(jī)研磨成超細(xì)粉，其平均粒度可達(dá)到5μm以下，使其自燒結(jié)時(shí)具有足夠的驅(qū)動(dòng)力。增大原料粉末的成型壓力，有利于提高粉末的生坯體積密度，降低炭化燒結(jié)制品的電阻率。對(duì)于炭化燒結(jié)制品的體積密度和機(jī)械強(qiáng)度，成型壓力存在一個(gè)臨界值，低于臨界值時(shí)，增大成型壓力可以增大制品體積密度和機(jī)械強(qiáng)度；成型壓力高于臨界值，增大成型壓力反而會(huì)使得制品體積密度和機(jī)械強(qiáng)

3、度降低。生焦粉揮發(fā)分含量在15％較為適宜，制得的無粘結(jié)劑炭材料體積密度為1.59g/cm3、電阻率為65.3μ??m、抗折強(qiáng)度為61.6MPa、抗壓強(qiáng)度為108.1MPa，其抗折和抗壓強(qiáng)度是傳統(tǒng)炭材料的3～4倍。在揮發(fā)分含量低的生焦粉中加入瀝青的喹啉可溶物對(duì)其進(jìn)行改性，可以增強(qiáng)生焦粉末的自燒結(jié)性能。 本研究首次采用配煤法制備無粘結(jié)劑炭材料，其制品體積密度為1.55g/cm3，電阻率為98.5μ??m，抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別為60

4、.3MPa和123.0MPa。用該法制備的無粘結(jié)劑炭材料的性能比單一煤粉制備的制品好。首次采用經(jīng)酸洗除灰處理的煙煤粉末制備無粘結(jié)劑炭材料，酸洗配方為30mlHF、40mlHCl、30mlHClO4時(shí)，酸洗除灰后的煙煤粉的灰分由未處理前的前的9.4％下降到1.1％，相對(duì)于原始煙煤的制品，其制品的電阻率明顯降低，為84.0μ??m，制品體積密度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度有所提高，分別為1.68g/cm3、61.6MPa和125.7MPa。