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【关键词】煤沥青;性质机理;制备技术;应用
引言
由于煤沥青的组合成分非常复杂,因此我们对其真正的反应机理并不十分确定,只能根据测试的结果,相应提出一些可能的改性机理。文章首先介绍了煤沥青的基本性质,以及不同种类和组成成分,分析了国内外煤沥青改性的发展情况,并且探讨了改性煤沥青的制备方法及其应用前景。
一、煤沥青的性质与组成
煤沥青是煤焦油沥青的简称,它是煤焦油经过蒸馏并提取馏分后的剩余残留物,这种沥青的资源比较丰富,因此价格相对更加低廉。煤焦油是在民用煤气的生产过程中,煤通过高温干馏之后的副产物,或者是生产炼铁所使用的冶金煤的过程中得到的一种产物。煤沥青是在煤焦油的加工过程中分离出来的一种副产品,其产率一般情况下能够超过百分之五十。在常温状态下,煤沥青通常是以黑色固体的状态存在,它没有一个固定的熔点,并且以玻璃的性状呈现,受热之后会软化,再进一步加热就会熔化。煤沥青广泛应用于金属冶炼行业、碳素工业、耐火材料产业、道路建筑行业等多种领域。
煤沥青的组成成分非常复杂,是多种成分混合组成的一种共熔物,经过科学检测后发现,煤沥青中含有七十多种化合物,大部分都是超过三环的多环芳烃类物质,还包含有氮、氧、硫元素在内的杂环化合物,另外还有少量高分子碳素物质。这些化合物中大概有一半含有甲基、苯基、亚氨基和酚羟基等成分。炼焦煤的基本性质以及杂原子含量直接关系到沥青的组成成分,煤焦油的蒸馏条件会影响沥青的性质,另外炼焦的工艺也会影响到沥青的品质。煤沥青与其他沥青相比,其价格更加低廉,而且具有高流动性和高含碳量的特点,并且比较容易石墨化,因此煤沥青常被用作碳材料的基本前驱体。
煤沥青的化学组成非常复杂,因此必须利用溶剂组分分析法来分析其特征,煤沥青能分离为若干芳香族化合物,用不同溶解力的溶剂,就可以对煤沥青作溶剂抽提,把煤沥青分为不同组分。
二、煤沥青的几种类型与改性煤沥青的制备技术
煤沥青分为很多不同的种类,煤沥青产品可以分为高温、中温、低温三个级别,其中的高温沥青在普通煤沥青中属于高级品,其与改质沥青非常相似,不同之处在于改质沥青的软化点虽然与高温沥青差不多,但是对沥青的组分含量以及结焦值的要求不同,高温沥青只对软化点有一定的要求,改质沥青对质量品级的要求较为苛刻,而且对煤沥青的组成要求非常严格,这些苛刻的要求是针对生产碳材料的有关要求进行设定的。目前我国的很多煤焦油加工企业大多数不进行沥青加工,其价格一般情况下都比原料焦油要低,因此煤焦油加工企业因为效益不佳而陷入困境,部分企业甚至甚至出现亏损状况。因此对煤沥青的深加工进行研究、探索和创新,提高煤沥青深加工产品附加值,可以说是当前煤焦油加工业面临的一项非常重要的课题。
改性煤沥青的制备技术有很多种,在这里我们重点介绍两种,首先介绍氧化法,氧化法主要是在特定环境中通入空气,从而使沥青与氧气相结合产生氧化作用,利用这种方法能够使残化率更高,使流变性能更好,如果在其中添加硫,残炭率会得到进一步的提高。需要注意一点,就是如果氧含量超过百分之七时,就会完全抑制中间相的转化,而获得石墨化焦炭。如果在其中加入硫,就会导致沥青产生过度交联,这样沥青的使软化点就会大幅提高,硫的含量如果达到百分之十的时候,得到的碳也不能石墨化。用氧化法对沥青进行改质后,沥青的软化点会更高,这种改质生产工艺相对比较落后,所以很难产出电极用沥青。
第二种改性煤沥青的制备技术是热聚合法。热聚合法是利用焦炉煤气对沥青加热炉直接进行加热,导入中温沥青后在加压釜内进行高温加热,五个小时后蒸气全部回流,不得使其跑出釜外,用闪蒸塔进行闪蒸并快速导出低沸点物质,这种方法主要是经过了热处理,并且对沥青进行加压处理,因此沥青的β树脂含量非常高,软化点比较低,质量指标比较好。
改性煤沥青的制备方法还有很多种,包括加压热聚处理法、减压热聚处理法和G-T法等。
三、改性沥青的优点与应用
改性之后的沥青具有更好的优点,沥青的高温稳定性能进一步提高,具有较好的粘结力,而且抗水损害能力、低温抗裂能力、抗反射裂缝能力等都有较大的提高,因此使用寿命更长。沥青的抗高温性能越高,在夏季高温对路面的作用和伤害就越小。雨水对路面的损害也非常大,在夏季的阴雨天气中,道路上的雨水会对道路造成一定的损害,导致路面的承载力降低,最终使道路的表面产生很多坑槽或者裂缝。因此,改性沥青的抗水能力就显得特别重要。
改性沥青的优势主要有以下几点:第一,改性沥青及其混合料具有较强的高温稳定性能,这就在很大程度上提高了沥青路面的承载力;第二,改性沥青的粘附力大大提高,沥青与集料的粘结力增强,这就在一定程度上提高了路面的抗水能力;第三,使用改性沥青铺设道路能够延长路面寿命,同时还能使路面的养护周期更长,在一定程度上减少道路维护费用;第四,改性沥青的应用范围更广,可以用于薄层磨耗层、开级配沥青面层、机场跑道、桥面伸缩缝、重交通路面、坝体防水、防水卷材等方面。新型路面结构对沥青的要求越来越高,特殊条件下使用沥青的情况也越来越多,因此促进了对改性沥青的研究。
四、改性沥青材料应用前景
目前我国绝大部分道路仍是质量较差的中低级路面,因此今后一段时期内,我国道路建设的投入不会减少,道路等级会不断提高。改性沥青是优质沥青中的优质沥青,根据目前国外经验改性沥青的用量约占沥青总量的10%,我国对改性沥青的需求量会越来越多,如果达到目前工业发达国家的水平,对改性沥青的年需求量将达到100万吨以上。
因改性沥青新材料是由废弃轮胎粉加入合成的,合理利用污染物的同时增强了道路的抗老化、防氧化性能,使道路的寿命延长1~3倍,极大节省了道路的维修费用。目前,我国市政道路建设处于快速发展期,改善道路使用性能,延长道路使用寿命,节约道路维护成本是我国市政道路建设亟待解决的问题之一。因此橡胶粉用于沥青混凝土路面,不仅解决了废旧轮胎带来的社会问题,还可为解决当前市政道路建设存在的一些问题找到合理的技术途径,为使用者提供一条耐久、平整、舒适、安静的路面环境。
五、结论
我国对改性沥青的研究仍处在探索阶段,承担这一工作的多数为一些科研单位和高等院校,产业和研究仍然存在着脱节现象,这就导致我国的工业化的实际应用相比国外存在一定的差距,此外我国改性沥青的生产设备相对滞后,缺乏竞争力,所以对改性沥青反应原理的研究,是当前需要重点解决的问题。
参考文献:
煤焦油主要是指煤在气化以及高温干馏的作用下呈现黑褐色、黑色以及刺激性臭味的粘稠状液体,煤焦油沥青属于碳氢化合物,主要是在煤焦油中进行蒸馏处理而得到的,采用深加工工艺进行处理后,促进产品结构的附加值得到提高。最近几年,由于我国市场受到内部、外部等因素的影响,我国的焦炭产量呈现逐年上涨的趋势。本文就我国煤焦油与沥青深加工工艺进行全面分析,同时探讨其发展趋势。
煤焦油及沥青深加工工艺类型
1 洗油加工工艺
煤焦油加工工艺中洗油加工工艺主要集中着氧芴、芴、苊以及甲基萘等较为重要的化合物,同时还存在着联苯、吲哚、异喹啉以及喹啉等化合物,因为洗油加工具体是在焦炉煤气吸苯的流程上使用,因此,采用化学等方式利用洗油加工工艺相对来说较低。
2 酚油加工工艺
煤焦油中酚类化合物主要是低级酚物质,具体在210~230℃以及170~210℃等馏分中进行集中,焦油大概的总量为15%。通常情况下,提取粗酚时通过减压精馏进行,能够获得二甲酚、对甲酚、间甲酚、邻甲酚以及苯酚等不同类型的产品。
3 轻油加工工艺
轻油加工工艺具体是加工苯材料,主要是通过精制粗苯的方式获得二甲苯、甲苯以及纯苯等不同类型的产品。现今,我国精制焦化粗苯的方法主要分成酸洗法、加氢法两种不同类型。由于酸洗法有着较多的弊端,国外较多的多家逐渐的研制出较多加氢精制的方式,在粗苯加氢的精制的工艺上较为适合,采用加氢法进行精制的煤焦油具有较强经济竞争力、较好的环境、较高收率以及较高产品质量等优势。
4 煤焦油沥青深加工工艺
煤焦油在进行蒸馏后的残渣则会形成沥青,由于有着不相同的蒸馏条件,通常情况下,产率均为55%~65%。煤焦油沥青的多相体系属于相对复杂的,其有95%~97%,有着5%~7%的含氢量。因此,不同碳素材料在制取中的原料不能替代。煤焦油沥青沥青深加工主要的生产工艺如下:采用粉碎机把固态类型的煤焦油沥青进行粉碎处理,确保粉碎的粒状能够满足相应的要求,通过固体沥青传送带在熔炼装置中进行转移处理,使蒸汽在循环过程中的煤焦油沥青能够全面融合。通常情况下,于450℃的高温反应炉中采用常压蒸馏的方式进行熔体有着冷凝回流的情况,待反应炉有着525℃的高温时应该再次将熔体进行蒸馏处理,该加工过程出现轻烃挥发物会发生冷却的情况,同时在熔炼炉中能够起到循环使用等作用。采用通风柱对液态物进行通风处理后,将液态沥青以及沥青固化装置运到存储罐内,沥青的固体颗粒状按照1000kg每袋进行包装,液体沥青则在存储罐内进行保存,在加工时出现的湿气会出现冷却的情况,可以采用排气管进行排放处理。
煤焦油及沥青深加工工艺的发展趋势分析
我国化学工业的发展中煤焦油化工占据着非常重要的位置,在高碳原料以及多环芳烃材料的提供上面有无法取代的位置。目前,我国煤焦油有着较为丰富的资源,每年生产的产量高于270吨,虽然获得较为快速的发展,但还是在环境、加工深度、技术以及加工点方面有着一定的弊端。所以,根据市场的具体需求,通过新工艺、新技术等将较为贵重的化工产品从煤焦油产物中进行提取,不但能够促进综合利用资源得到实现,还在一定程度上使产品的附加值得到提高,获得相对明显的社会、环境以及经济等效益。另外,在高密度、高强以及C/C复合材料等制备时需要通过浸渍进行处理,通常情况下,我国较多厂家在使用浸渍剂时可以通过使用煤焦油改制沥青以及煤焦油沥青,由于这种类型的沥青材料有着较低的产碳量,所以,在浸渍处理上的难度较大,尤其是在对航空公司高性能材料的制备中。某煤化公司通过化学纯升华硫以及理性作为主要原材料,对高产碳沥青进行制备,主要采取蒸馏对煤沥青进行净化,将QI组分进行一次性清除,将煤沥青采用硫化法进行调制,最后多获得的沥青有着较好的热稳定性、较高的产碳率、较好的流动性以及较小的芳香度等,用来做浸渍沥青有着较为明显的优势。
结束语
满怀高兴的心情,我们来到了心中的梦境~~青岛。
第一站,我们来到了栈桥,这里舒适的环境使游客们赏心悦目。远眺,碧蓝色的大海泛起一丛丛白色浪潮,一群群海鸥在海面上追逐嬉戏,他们与海面交相辉映,构成了一副楚楚动人的动态画。有了海鸥的点缀,海面上增添几分神韵,让游客们心旷神怡。
第二站,我们来到沙滩上,一阵阵暖风吹过我的脸颊,滋润着我的心田,望着这蔚蓝色的大海,不仅使我陷入了遐想:2008年北京奥运会的帆船比赛就是在眼前这片蔚蓝色的大海上举行的,他更为这片蔚蓝色的大海增添了一道亮丽的风景线。
我痴痴的望着着诱人的,奇妙的,大海,忘记了周围的一切,这时,姐姐对我说:“还愣着干嘛,快换上泳衣,来洗个凉水澡吧”!“ 可是,水很凉”我慢慢吞吞地说。但我终究摆脱不了大海对我的诱惑,我还是跟随姐姐进入了海中。欢乐之中,让我忘记了海是凉的,只觉得心田是暖的。
最后,我们来到了海底世界这里的海洋生物数不尽数,各种各样的动物们变幻莫测,这里有鱼、虾、海豹、海狮······我们乘坐着海底隧道观看了鲨鱼群,景象十分壮观,为海洋增添了一层神秘面纱,而我们就失去揭开这层神秘面纱的人。
早晨,我从睡梦中醒来,便看见清江被几团白雾笼罩着。一只小船从水面划过,波纹就一圈一圈的荡漾开去。小鸟站在树枝上叫着,使清江显得更加生气勃勃。船声也在为小鸟伴奏,就连岸边的大石头,也笑出了声。看!它们笑的多开心呀!
中午,火红的太阳照到水面上,使水面像盖上了一层金纱,金光闪闪,美丽极了。孩子们在水里捉鱼、摸虾。还在水里打仗,把浪花溅得老高。看着他们那笑嘻嘻的样子,你也会忍不住去和他们一起玩。
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深夜了,人们睡得香香的,做着美好的梦。只有妈妈那双温柔的双手轻轻抚摸着它的宝宝——
清江。
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清明的雨将桃花绽放得异常的闹,那是否是沉思者的笑颜?躲在风中笑?
清明节,清明的风,带来枝头的点点新绿,携来初绽繁花的阵阵芬芳,送来阳春的和煦与妩媚,更引起了我们对我往昔的追忆同,对死去的灵魂的缅怀,对未来的憧憬。
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她们都是为心爱之人而死,却无遗迹可寻。只有用这清明的点点灯烧来凭吊这美丽的灵魂。