炭素生產原料
作者：http://www.hryok.com
發布時間：2022-04-05 12:34:49
2 炭素生產（chǎn）用原材料
生產炭和石墨材（cái）料的原料都是炭（tàn）素原料。由於來（lái）源和生產工藝的不同，其化學結構（gòu）、形態特征及理化性能均存在很大差異。按照物態（tài）來（lái）分類（lèi），它們可以分為固（gù）體原料（即（jí）骨料）和液體原料（即粘結劑和浸漬劑）。其中，固體原料按其無機雜質含量的多少又可（kě）以分為多灰原料和少灰原料。少灰原（yuán）料的灰分一般（bān）小於1％，例如石油焦、瀝青焦等。多灰原料的灰分一般為（wéi）10％左（zuǒ）右，如（rú）冶金（jīn）焦、無煙煤（méi）等。此外，生產中（zhōng）的返回料如（rú）石墨碎（suì）等也可作為固體原料。由於各種原（yuán）料的作用和使用範圍不同，對它（tā）們（men）也有不同的質量要求。在炭素生產（chǎn）中還使（shǐ）用石英砂等作為輔助材（cái）料（liào）。
2.1 固體原料（骨料）
骨料的種類、製（zhì）造方法及主要特征和用途歸納於表2-1。
表2-1 骨料的種類、製法及主要特征和用途
骨料種類 | 製造方（fāng）法 | 主要特征及用途 |
石油焦（jiāo） | 石油重質油輕延遲焦化而製得。 | 灰分較低,石墨化性能好,熱膨脹係數小,用於製造人（rén）造石墨製品等。 |
瀝青焦 | 煤瀝（lì）青用延遲焦化法或爐室法製得。 | 瀝青焦比石油焦易於（yú）獲得密（mì）度高而（ér）各向異性小的製品。石墨化性能較差。用於（yú）製（zhì）造石墨電極、石墨陽極、炭電阻棒、陽極（jí）糊等。 |
針（zhēn）狀焦（jiāo） | 石油重質（zhì）油或煤瀝青脫除雜質（zhì）及原生QI後（hòu），經延遲（chí）焦化而製得。 | 各向異（yì）性明顯，石墨化性能最好（hǎo）、熱膨脹係數小。用（yòng）於製造超高功率石墨電極或高功率（lǜ）石墨電（diàn）極。 |
冶金焦（jiāo） | 煤在煉焦爐中經（jīng）高溫幹餾而製得。 | 機（jī）械強度較高，但灰分（fèn）也較高。用於生產炭電極、炭塊、電極糊等，又是焙燒爐的填充料和石墨化爐的電阻料。 |
石墨化冶（yě）金焦 | 冶金焦（jiāo）經石墨化製得。 | 導（dǎo）熱和（hé）導電性優於冶金焦。在生產炭塊、電極糊時少量加（jiā）入，以提高導熱、導電性。 |
硬瀝青焦 | 天然硬瀝青經焦化而（ér）製得。 | 球狀，硬度（dù）、強度高（gāo），各向同性。用於製造密度各向同性石墨。 |
無煙煤 | 天然礦物（wù），經開采。 | 組織致（zhì）密、氣孔少，耐磨、耐蝕性好。用於製造炭塊，電極糊，填縫及粘結炭（tàn）糊等。 |
天然（rán）石墨 | 天然礦物，經開采。 | 抗（kàng）氧化性、耐熱性、耐堿性好，導電、導熱性良好，有自潤滑性。用（yòng）於製造電炭產品、機械用炭製品，不透（tòu）性石墨、膨脹石墨等。 |
炭墨 | 低分子碳氫化合物由（yóu）氣相炭化而製得 | 作為骨料添加劑，以增加密度（dù）和硬度，減小各（gè）向異性，調整（zhěng）電阻率。用於電刷、核石墨等。 |
2.1.1 石油焦
2.1.1.1 石油焦的來（lái）源
石油焦是各種石油渣（zhā）油（yóu）、石（shí）油瀝青或（huò）重（chóng）質油經（jīng）焦化而得到的固體產物。由於焦（jiāo）化的方式（shì）不同，石油焦可分為延遲焦和（hé）釜式焦。目前，石油（yóu）行業生（shēng）產的是延（yán）遲焦，釜式焦已被（bèi）淘汰。
延遲焦化是將原料油經深度熱裂化轉化為氣（qì）體烴類，輕、中質餾分油及焦炭的加工過程。其原料一般（bān）是深度脫鹽後的原油經減壓蒸餾所得的渣油。有時還在減壓渣（zhā）油中（zhōng）配有一定比例的熱裂化渣油或頁岩油。石油焦的質量主（zhǔ）要取決（jué）於渣油的性質，同時也受焦化條件的影響，我（wǒ）國幾種主要減壓渣油及其所產（chǎn）石油（yóu）焦的性質列於表2-2。
表2-2 幾種主要減壓渣油及其石油焦的性質（zhì）
名稱 | 產（chǎn） 地 | 大（dà）慶 | 勝利 | 遼河 |
減 壓 渣 油 | 收率，% 密度，g/cm3(20℃) 運（yùn）動粘度，mm2/s(100℃) 元素（sù）分（fèn）析，% C H S N 殘炭率，% 軟化點(環球法)，℃ | 42.9 0.922 104.5 86.43 12.27 0.17 0.29 7.2 35.0 | 47.1 0.970 861.7 85.50 11.60 1.26 0.85 13.9 40.5 | 39.3 0.972 549.9 87.54 11.55 0.31 0.60 14.0 42.1 |
石 油 焦 | 揮發分，% 硫含量，% 灰分，% 真（zhēn）密度，g/cm3(1300℃煆後) 熱（rè）膨（péng）脹係（xì）數，10-6/℃(1000℃燒成，室溫~600℃) | 8.9 0.38 0.35 2.105 2.98 | 8.8 1.66 0.10 — — | 9.0 0.38 0.52 2.112 5.62 |
延遲焦化的主體設備由兩座直徑5.4m的焦炭塔和一座（zuò）直徑（jìng）3.2m的分餾塔組成。原料渣油首（shǒu）先與分餾塔餾出（chū）的（de）餾分氣進行間接換熱，然（rán）後經（jīng）加熱爐加熱（rè）到500±10℃，此溫度已達到渣（zhā）油（yóu）的熱解溫度，但由於油（yóu）料在爐（lú）管（guǎn）中具有較高的流速（冷油（yóu）流速達（dá）1.4-2.2m/s），來不及反應就離開了加熱爐，使焦（jiāo）化反應延遲到焦炭塔中進行，故這種（zhǒng）焦化工藝稱為延遲焦（jiāo）化。隨著油料的進入，焦炭塔中焦層不斷增高（gāo），直到達到（dào）規（guī）定的（de）高度為止（zhǐ）。生產中，一個焦炭（tàn）塔進行反應充焦，另一個已充焦的焦炭塔（tǎ）經吹蒸汽與水（shuǐ）冷後，用10-12Mpa的高壓水通過水龍帶從一個可以升降的（de）焦炭切割器噴出，把焦炭塔內的焦炭切碎，使之與水一起（qǐ）由塔底流入焦炭（tàn）池（chí）中。焦（jiāo）炭池中的焦炭經脫水後即得（dé）生石油焦。每個焦炭塔一次出焦約250t，循環周期約為48h。分餾（liú）塔是分（fèn）餾焦化餾分油的設備，為了避免塔內結焦，要求控（kòng）製塔底溫度不（bú）超過400℃。同時，還須采用塔底油循環過濾的方法濾去焦粉，提（tí）高油料（liào）的（de）流動性。延遲焦化的典型工藝流程如圖2-1所示。
延（yán）遲焦化法生產效率高，勞（láo）動條件好，但所得焦揮發分較高（gāo），結（jié）構疏鬆，機械強度較差。
2.1.1.2 石油焦的性質與質量要求
石油焦是一種黑色或暗灰色的蜂窩狀焦，焦塊（kuài）內氣孔多數呈橢（tuǒ）圓（yuán）形（xíng），且一般相互貫通。
對其（qí）使用影響較大的有灰分、硫分、揮發分和煆後真密度。
（1）灰分 石油焦的灰分主（zhǔ）要來源於原油中的（de）鹽類雜質。原（yuán）油經（jīng）脫鹽處理後殘留的雜質一般都富集於渣（zhā）油中，然後又（yòu）全部轉入石油焦。我國原油（yóu）鹽類雜質較少，故灰分含量較低（dī）。石油焦的（de）灰分（fèn）還與延遲焦化的冷卻水質以及（jí）原料（liào）場的管理水平有關。生產一般炭素製品的石油焦，要求灰分不高於0.5％，生產高純石墨製品的石（shí）油焦，要求灰分不高（gāo）於
0.15％。
（2）硫分 石油焦中的硫來源於（yú）原油，其存在形式可分為有機硫和無機硫兩種（zhǒng），而無機硫又可分為硫化鐵硫和硫酸鹽硫兩類。石油焦中的硫以有機硫為主，其次是硫化鐵硫，而硫酸鹽硫的含量很少。
（3）揮發分 揮發分含量是石油焦焦（jiāo）化成熟程度的標誌。它與炭素製品的最終質量雖然沒有直接關係，但對（duì）煆燒操作影響（xiǎng）很大。
早期生產的釜式焦成焦（jiāo）溫度較高，約700℃，所以焦炭的揮發分隻（zhī）有3％-7％。而延（yán）遲焦的成焦溫度隻有500℃左右，故揮發分含量高達10％-18％，因此，必須經過煆燒。延遲焦在煆燒時不僅實（shí）收率低，而且給煆燒作業帶來不少困難，如在罐式爐中單獨煆燒時容易（yì）結焦堵（dǔ）爐等。目前經過煆燒設備的改造和操作工（gōng）藝的改進，這方麵問題已基本解決。
（4）真密度 石油焦在1300℃溫（wēn）度下煆燒後的真密度大小（xiǎo），可作為其石墨（mò）化難易（yì）程度的表征。一（yī）般認為，石油焦煆後真密度愈大，則愈容易石墨化。這（zhè）是因為石油焦的（de）真密度在一（yī）定程度上反映了其化學結構中芳香碳環的縮合程度（dù）。
我國生產的石油焦的質量要求如（rú）表2-3所示，其中1號焦供生產煉鋼用普通石墨電極和煉鋁用炭素製品（pǐn），2號焦供生產（chǎn）煉鋁用炭素製品，3號焦用於化工。
表2-3 延遲石油焦(生焦)技術要求
項 目 | 4號 | 2號 | 3號 |
A | B | A | B | A | B |
硫分，%不大於 | 0.5 | 0.8 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 |
揮發分，%不大於 | 10 | 12 | 15 | 16 | 18 |
灰（huī）分，%不大於 | 0.3 | 0.5 | 0.8 | 1.2 |
水分，%不大於 | 3 |
2.1.2 瀝青焦
瀝青焦是由煤瀝（lì）青經焦化後得到的固（gù）體產（chǎn）物（wù）。生產瀝青焦的方法（fǎ）有爐室法和延遲（chí）法兩種。由於原料瀝青和焦化方法（fǎ）不同，這兩種（zhǒng）瀝青焦的性質具有明顯的差異。
2.1.2.1 煤瀝青（qīng）焦化過（guò）程
煤（méi）瀝青是煤焦油蒸餾的殘留物。根據軟化點（diǎn）的不（bú）同，煤瀝青可（kě）以分為三（sān）種類型，即低（dī）溫瀝青（又稱軟瀝青）、中溫瀝青、高溫瀝青（又稱硬瀝青），其相（xiàng）應的軟化點（環球法）依次為30℃-75℃、75℃-95℃、95℃以上。
與石油渣油不同，煤瀝青主（zhǔ）要是由多環（huán）芳烴組成的複雜高分子（zǐ）聚合（hé）物，而在石油渣油中芳烴類組分的含量（liàng）僅占三分之一左右。煤瀝青焦化過程的本質（zhì）是（shì）液相熱解反應。這種熱解反應具有熱分解和熱縮聚（jù）兩個（gè）方向，熱縮聚反（fǎn）應可以大（dà）致分為三種類型（xíng）：1）分子內部縮合；2）通過烷（wán）基側（cè）鏈和（hé）官能團進行想鄰分子間的縮合；3）通過芳核（hé）進行相鄰分子（zǐ）間的熱縮聚。縮聚反（fǎn）應的主要方（fāng）式是由活性氫（qīng）轉移（yí）引發的自（zì）由基反應。
一般認為，在煤瀝青焦化時，450℃前主要是低沸點餾分的蒸餾和瀝青的熱分解；450℃-500℃之間熱分解和熱縮（suō）聚並存，同時發生高沸點餾分的蒸餾；大約500℃形成半焦以（yǐ）後，則以熱縮聚為主，半焦出現收縮裂紋；當溫度高於800℃，縮聚反應（yīng）減緩。隨著溫度的升高，瀝青及其固體焦化產物的碳含量、真密度（dù）不斷提高，氫、硫、氮、氧的含量和揮發分減少，電阻率逐漸下降（jiàng）。
2.1.2.2瀝青焦的（de）生產
（1）爐室（shì）法 爐（lú）室法一般采用高溫瀝（lì）青作為生產瀝青焦的原料。這是因為高溫瀝青粘度大、甲苯（běn）不溶物含量高，殘（cán）碳率高，減輕了瀝青在爐室中的外滲（shèn），有利於（yú）保護爐體和安全（quán）生產。同時，高溫瀝青的性狀較（jiào）穩定，揮發分較低，也有利於提高（gāo）焦化生產的（de）效率。高溫瀝青與中溫瀝青的性質比較見表2-4.
表2-4 高溫瀝青與中溫（wēn）瀝青的性質比較
瀝青種類 | 軟化點 (環球法), ℃ | 甲苯不溶物, % | 揮發（fā）分， % | 氣體析出最多的溫度範圍, ℃ | 流動性相同時的溫度範圍, ℃ | 成焦率， % |
中溫瀝青 高溫瀝青 | 75~95 95~120 | 17~20 44~48 | 65~69 47~49 | 350~510 450~550 | 220~230 380~390 | 52~55 65~68 |
高溫瀝（lì）青主（zhǔ）要由中溫瀝青製（zhì）取。為了資源和合（hé）理利用，有時（shí）也在中溫瀝（lì）青中配入一定比例的瀝（lì）青焦油和瀝青餾出（chū）物。瀝青焦油是指高（gāo）溫瀝青在瀝青焦爐中焦化時產生的二次焦油。瀝青餾出物是指在製取高溫（wēn）瀝青時從揮發性產物中分離出來的冷凝液。
爐室法煉製瀝青焦的主體設備（bèi）是瀝青焦爐，其結構（gòu）簡圖（tú）見圖2-2.
由於瀝青液態裝爐和熱解時的大量吸收，炭化室爐牆溫度波動很大，瀝青容易滲（shèn）入磚縫生成熱解炭，爐牆的年（nián）膨脹量較大，較容易損壞，從（cóng）有利於延長爐齡來考慮，瀝青焦爐的結構與一般冶金（jīn）焦爐相比，有（yǒu）以下（xià）特點：爐型為焦爐煤氣（qì）側入的二分式焦爐，構造簡單，易（yì）於維（wéi）修；每組焦爐（lú）僅（jǐn）由5-7孔炭化（huà）室組成，組（zǔ）與組間由抵抗牆、邊牆隔開，每組可以獨立操（cāo）作（zuò），也便於分組大修；炭（tàn）化室僅（jǐn）高2-3m，加熱水平卻高（gāo）達700-900mm，以降低爐頂（dǐng）空間溫度，炭化室爐牆厚達160-200mm，可以大量蓄熱，以抵抗瀝青（qīng）裝爐時的溫降，使爐牆（qiáng）不至於降溫至矽磚的（de）晶型轉化（huà）點以下。
在生產操作上，為了防（fáng）止高溫瀝青堵塞管道，瀝青裝爐采（cǎi）用循（xún）環管路，瀝青在管道內以較大流（liú）速流動，並保持溫度在320-330℃。為了使瀝青接觸爐牆後能迅速形成一個半焦層，盡量減少瀝青向爐牆（qiáng）磚縫的滲漏，標準火道溫度宜控製在1300-1350℃.在此溫度下，約（yuē）10h焦餅成熟，再燜（mèn）爐3-4h，然後再按計（jì）劃推焦順序推焦，出爐後采用濕法熄焦。
爐室法生產瀝青焦（jiāo）的成焦溫度（1050℃-1100℃）與煆燒溫度相（xiàng）當，因此合（hé）格的瀝青焦隻需烘幹即可使用。有時，出於提高質（zhì）量均勻性或罐式爐煆燒石油焦時減（jiǎn）粘考慮，炭素廠也經常（cháng）將瀝青焦（jiāo）單獨或與石（shí）油焦混配後再煆燒一次。
（2）延遲焦化（huà）法 采用延遲焦化法（fǎ）生產瀝青焦是從石油焦的延遲焦化移植過（guò）來的。延遲焦化克服了爐（lú）室法（fǎ）存在的裝爐時跑油冒火、操作（zuò）條件（jiàn）差，環境汙染爐齡短等缺（quē）點，因（yīn）此是一種比較先進的瀝青焦生產方法。
瀝（lì）青的延遲焦化采用軟化點為30℃-40℃的（de）軟瀝青為原料。軟（ruǎn）瀝青具有良好的流變（biàn）性能（néng），又可得到（dào）足夠高的殘碳率。其熱（rè）解溫度低，在（zài）加熱爐中僅需加熱到450℃-500℃就可在（zài）焦炭塔中實現焦化，設（shè）備的結構與材質較易達（dá）到工藝要求。因此，軟瀝青可以看（kàn）作是瀝青延遲焦化的最佳原料。此（cǐ）外，瀝青的延遲焦化有利於改善瀝青焦的結構。這是因為瀝青焦的生成過（guò）程中形成中間相小球體，中間相小球體的（de）發育與成長大體在400℃-500℃溫度範（fàn）圍，而延遲焦化工藝允許瀝青在該溫度範圍停留（liú）足（zú）夠長的時間。
生產瀝（lì）青焦（jiāo）的延遲焦（jiāo）化工藝與設備和石油渣油的延遲焦化基本相同。如前所述，由於成焦（jiāo）溫度僅在500℃左右，故焦炭塔內的產品是半（bàn）焦。在用於炭（tàn）素生產前，瀝青延遲焦的煆燒是必（bì）不可少的。國內外的慣例都是將煆燒係統與延遲焦化聯合起來，將煆後焦供應市場。
2.1.2.3 瀝青焦的性質與質量（liàng）要求
瀝（lì）青焦是一種（zhǒng）碳含量（liàng）高，機械強度好，低灰低硫（liú）的優質原料。其（qí）結構致密程度和機械強度比石油焦好，灰分和硼含量略高於石（shí）油焦。它也是一種石墨化碳，但可墨化性（xìng）能比石油焦差。
瀝青焦也（yě）屬於少灰原料，在炭素生產中主（zhǔ）要是（shì）利（lì）用其機械強度（dù）好的（de）優點來（lái）提（tí）高製品的機（jī）械性能。例如（rú），我（wǒ）國在生（shēng）產普通石（shí）墨電極時，為了提高製品的機械強度，一般在固體原料中配入20-25％的（de）瀝青焦。此外，瀝（lì）青焦還可用於生產陽極（jí）糊、預焙陽（yáng）極、電（diàn）炭製品以及高爐炭塊等。我國對瀝青焦的質（zhì）量要求列於表2-5。
表2-5 瀝青焦質量（liàng）指標
指標名稱（chēng） | 電（diàn）極冶煉用 | 電（diàn）炭製品用 |
灰分(Ad),% 不大（dà）於 全硫量(St,d),% 不（bú）大於 揮發分(Vdaf),% 不大於 真（zhēn）相對密度（dù）(d20), 不小於 焦末含（hán）量(25mm以下),% 不大於（yú） 水分(Mt),% 不大於（yú） | 0.5 0.5 1.2 1.96 4 3 | 0.8 0.5 1.2 1.80 4 5 |
2.1.3 針狀焦
針狀焦是一種從宏（hóng）觀形態到微觀結構都具有顯著各向異性的焦炭，因其破碎後呈現細長針狀，故稱為針狀焦。針（zhēn）狀（zhuàng）焦的各向（xiàng）異性反映出其分子（zǐ）結構已具有相當程度的有序排列，因而具有良好的可石（shí）墨化性。如一種煤瀝青基針狀焦，經2800℃石墨（mò）化後，層間距ｄ002為3.357Å，石墨化度高達96.5％。因此，針狀焦是生產優質石墨電極，特別是超高功率石墨電（diàn）極必不可少的基（jī）本原料。
2.1.3.1 針狀焦的（de）生產
針狀焦在（zài）1950年首先由美國大湖炭素公司用石油係原料研製成功。1964年美國聯合（hé）碳化物公司用針狀焦製造（zào）出超高功率電極。目前，世界針狀（zhuàng）焦產量的大部分由美（měi）國大陸石油公（gōng）司生產。日本水（shuǐ）島工廠也成功地用石油係原料生產（chǎn）出針狀焦（jiāo）。但絕大多數針狀焦是用特（tè）定（dìng）產地的低硫石油重質油生產的，其來源受（shòu）到很大限製。為此，日本、德國等為了擴大（dà）原料（liào）來源，開展了以煤瀝青為（wéi）原料製取針狀焦的研究。1979年10月，日本三菱化學株式會社建成年產3萬（wàn）噸煤係針狀焦的（de）生產裝（zhuāng）置。1980年日鐵化學株式會社一座年產5萬噸煤係針狀焦的（de）生產裝置投產。我國也已做了大（dà）量研究工作。在油係針狀焦方麵，1980-1982年曾以（yǐ）大慶熱裂化渣油為原料，進行了工業試驗，所得焦炭接近國外油係（xì）針狀（zhuàng）焦的質量。在煤係針狀焦方麵也已完（wán）成了中間試驗。
針狀焦製造的關鍵是原料調製。原料（liào）調製的主要目的是除去影響中間相（xiàng）小球體成（chéng）長的原生喹啉不溶（róng）物（QI）。脫去QI的方法很多，主要有以下幾類：
（1）過濾分離法 這種方法是采用加壓加熱過濾或真空過濾將QI除去。但由於瀝青中QI顆（kē）料（liào）很小，易於造成過濾器的孔（kǒng）眼被堵塞。
（2）離心分離法（fǎ） 該法是在離（lí）心力場（chǎng）中藉離心力使（shǐ）煤焦油或瀝（lì）青中QI脫（tuō）除。為了提高分離效率，一般都加入輕質溶劑，使QI組分凝（níng）聚成較大顆粒，加（jiā）速沉降（jiàng）。有的還適當加熱。利用離心法生產油係針狀焦在美國（guó）已經工業化。對煤（méi）係針狀焦正在研製之中。
（3）溶劑法 該法的目的是加入合適的溶劑，使QI顆（kē）粒凝聚成絮狀，經靜置後（hòu），用（yòng）傾析法提取澄（chéng）清液，可以使精製瀝青的QI降至痕量。本法（fǎ）的關鍵在於選取（qǔ）合適的溶劑及（jí）溶劑比。很多試驗都表明，單獨使用芳香（xiāng）溶劑或脂肪溶劑效果都不理想，隻有采用兩者的混合物才能收到較好的效果。
（4）閃蒸分餾法 將原料通過真空閃蒸（zhēng），提取合適的餾（liú）分，再經熱聚合，得到精製瀝青。原（yuán）生QI可脫除到痕量。但其精料收率較（jiào）低。與此相類似的還有二段（duàn）法，該法為將（jiāng）原料進入分餾塔內分餾，把上部餾分（fèn）進行熱縮聚以製取針狀焦，其它部分則用以製取瀝青焦。
除了上述方法外，將煤瀝青輕度氫化或烷基化，也有（yǒu）利針狀焦的生成。這是因為氫化或（huò）烷基化可適當降低瀝青的芳香度（dù），使瀝青改質為具有適量烷基側鏈的多環芳香族化合物，烷（wán）基側（cè）鏈可促進分子的有序取向。
原料預處理後（hòu），焦化與煆（duàn）燒一般均采用延遲焦化與回轉窯煆燒的聯合生產工藝來完成。與石油焦或瀝青焦的延遲焦化相比，在生產針狀焦時，應適當提高焦炭塔內的壓力和（hé）的循環比，同時適當延長（zhǎng）焦化時間，以改善（shàn）係統的流動性，促進中間相的充分發展和長大。
2.1.3.2 針狀焦的性質與質（zhì）量指標
針（zhēn）狀焦熱膨脹係數小，電阻率低，耐熱震性能好，是生產超高功率石墨電極必（bì）需的（de）原料（liào）。目前（qián）國標上各廠生產的針狀（zhuàng）焦質量差別很大。國際上（shàng）根據針狀焦品質高低將其分為ａ（超級針狀焦）；ｂ（高級針狀焦（jiāo））；ｃ（普通（tōng）針狀焦）；ｄ（半針狀焦）四個級別。其中，超級和高級針狀焦是生（shēng）產超高功率石墨電極的理想原料（liào），普（pǔ）通針狀焦和（hé）部分半針狀焦為（wéi）生產高功率（lǜ）石墨電極的原料。
美國大陸石油公司提（tí）出的針（zhēn）狀焦（jiāo）質量參數大致相當高級針狀焦，具體（tǐ）指（zhǐ）標如下：
灰分 不大於 0.1％
水分 不大於 1％
硫分 不大於 0.2％
真密度 不（bú）大於 2.12g/cm3
釩含（hán）量（liàng） 不（bú）大於 3×10-6
熱膨脹係數 不大於 1.0×10-6/℃
2.1.4 冶金焦
2.1.4.1 冶金焦的來源及用途
冶金焦是煉（liàn）焦煤通過高溫幹餾後，經篩分（fèn）得到塊度大於25mm的固體產物。煤的高溫幹（gàn）餾就是將（jiāng）煤（méi）料在隔絕空氣的條件下加熱炭化至950℃-1050℃。煉焦煤在高溫幹餾時除了得到焦炭外，還可得到焦爐（lú）煤氣、煤焦油等一係列化（huà）學產品。
冶金焦（jiāo）最主要的用途是用作高爐煉鐵的（de）燃料、還原劑以及高爐料柱的支撐物。在炭素行業，冶金焦大量用於生產炭塊、電（diàn）極糊等（děng）多灰產品，同時又是焙燒爐的填充料和石墨化爐的電阻料。
2.1.4.2 冶金焦（jiāo）的性質與質量指標
冶金焦的性質主要取決（jué）於原料煤的質（zhì）量，但也（yě）受煉（liàn）焦條件的影（yǐng）響。它們的（de）性質可（kě）用化學成分、機械強（qiáng）度和篩分組成來表征。作為炭素原材料影響比較大的是其化學成分。
工業上用來（lái）評價焦炭質量的化學（xué）成分（fèn）指標主要有灰分、硫（liú）分和揮發分。
（1）灰分（fèn） 冶金焦的灰（huī）分主要來源於煤中的礦物質（zhì）。在冶金焦的各種利（lì）用場合，灰（huī）分都是有害成分。灰分的（de）主要成分（fèn）是SiO2和AlO3，都是導電性較（jiào）差的物質，所以焦炭灰分過高會嚴重影響炭製品（pǐn）的電阻率。
（2）硫（liú）分 硫也是焦炭中的有害雜質。對（duì）炭素生產而言（yán），冶金焦中的硫大部分轉入到炭素材（cái）料中。硫對炭（tàn）素材料質量（liàng）的影響已在本章2.1.1.2節中作了討論。
（3）揮發分 焦炭的揮發分（fèn）是其成熟度（dù）的表征。成熟的焦炭（tàn）揮發分在1％左右，外觀呈（chéng）銀灰色，敲擊有金屬聲，這種焦炭（tàn）在炭素生產中隻需烘幹即可使用。如揮（huī）發份過高，顏色發黑，敲擊時（shí）聲音發啞，說明焦炭未成熟，使用（yòng）這種焦炭（tàn）時必須煆（duàn）燒後才（cái）能使用。
對於冶金焦的（de）質量可參照國家標準（GB1996-80），如表2-6所示。
表（biǎo）2-6 冶金焦質量指（zhǐ）標
種（zhǒng） 類 | 灰分(Ag)，% | 硫（liú）分(Sg)，% | 機械（xiè）強度（dù），% | 揮發分(VT),不大於 | 水分 (WQ), % | 焦末含（hán）量%不大於 |
牌號Ⅰ不大（dà）於 | 牌號Ⅱ | 牌號Ⅲ | Ⅰ類 不大於 | Ⅱ 類 | Ⅲ 類 | 抗碎強度（dù），M40 | 耐（nài）磨強度，M40 |
Ⅰ組 不（bú）小於 | Ⅱ組 不小於 | 組 不小於 | Ⅳ組 不（bú）小於 | Ⅰ組 不大於 | Ⅱ組 不大於 | Ⅲ組 不大於 | Ⅳ組 不（bú）大於 |
大塊焦（jiāo） (大於40mm) | 12.00 | 12.01 ~ 13.50 | 13.51 ~ 15.00 | 0.60 | 0.61 ~ 0.80 | 0.81 ~ 1.00 | 80.0 | 76.0 | 72.0 | 65.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 11.0 | 1.9 | 4.0 ±1.0 | 4.0 |
大中（zhōng）塊焦(大（dà）於25mm) | 5.0 ±2.0 | 5.0 |
中塊焦(25~40mm) | — | — | 不大於12.0 | 12.0 |
2.1.5 無煙煤
無煙煤是變質（zhì）程度最高（gāo）的一（yī）種煤。無（wú）煙煤具有（yǒu）固定碳含量高，揮發分低，密度大，硬度高，燃燒時不冒煙，外觀光澤較強等特征。在我國現行煤炭分類國家標準（GB5751-86）中，以無水無灰基氫含量（Hdaf）或無水無灰基揮發分（Vdaf）為分類指標，將無煙煤分成三類，見表2-7。
無煙煤（méi）廣泛用作民用、發電和鋼鐵冶煉的燃料（liào），造氣和生產合（hé）成氨的原料。在炭（tàn）素生產中，用（yòng）於（yú）生產各種炭塊和電極糊等炭材料。當用於炭素生（shēng）產時，無煙煤應具有以下性（xìng）質。
（1）灰（huī）分含量低 在生產炭材料過（guò）程中，無煙煤的灰分全部進入炭材料。灰分過高將降低（dī）產品質（zhì）量。如生產炭塊時，要求（qiú）無（wú）煙（yān）煤灰分不大於8％，而且要盡可能沒有矸石。
表2-7 無煙（yān）煤分類
類別 | Vdaf,% | Hdaf,% |
無（wú）煙煤一號 | 0~3.5 | 0~2.0 |
無煙煤二號 | ＞3.5~6.5 | ＞2.0~3.0 |
無煙煤三號 | ＞6.5~10.0 | ＞3.0 |
因為矸石在煆燒後有的成（chéng）為石灰（huī），顆粒（lì）狀石灰混入炭塊，遇水即膨脹，使炭塊（kuài）表麵崩裂。用於生產電極糊的無煙煤，灰（huī）分也應小（xiǎo）於（yú）10％-12％。
（2）機械（xiè）強度高 無煙煤的機械強度與用它生產的炭材料（liào）的機械強度（dù）有密切關係。
無煙煤的機械強度應包括抗碎、耐磨和抗壓等機（jī）械性質。炭（tàn）素（sù）行業多（duō）采用轉鼓試驗（yàn）法（fǎ）（也稱抗磨試驗法（fǎ）），即（jí）將一定量（liàng）大於40mm的無煙煤塊在轉鼓中滾磨後，以仍保（bǎo）持40mm以上塊度（dù）的煤占入鼓煤的質量百分數來（lái）表征其機械強度。一般（bān）要求轉鼓試驗後大於40mm的殘留量（liàng）不小於35％。
（3）熱穩定性好 無（wú）煙煤的熱穩定性是指煤塊在高溫作用下，保持（chí）原來（lái）塊度的性（xìng）質。熱穩定性（xìng）好的無煙煤，煆燒後塊度與強度變化不大；熱（rè）穩定性（xìng）差的煤煆燒後易碎（suì）成小塊。熱穩定性（xìng）的測定可按國（guó）家標準GB1573-79的方（fāng）法進行。
（4）硫含量少 炭素生產要求無煙煤的硫含（hán）量不大於1％-2％。
我國炭素行業常用的無煙煤主要來自山西陽泉礦區（qū）、山西晉城礦區、河南焦作礦區、寧夏汝箕溝礦區、湖南金竹（zhú）山礦區等。它們的（de）變質程度列於表2-8。
表2-8 炭素工業常用無煙煤的變質（zhì）程度及類別
礦區（qū） | Hdaf,% | Vdaf,% | 類別 |
河南焦（jiāo）作 | 2.45~3.08 | 3.58~5.56 | 無煙（yān）煤二號 |
山西晉城（chéng） | 2.62~3.10 | 4.38~6.00 | 無煙煤二號 |
湖南金竹山 | 2.65~3.04 | 3.51~5.20 | 無煙煤二號 |
山西陽泉 | 3.54~3.94 | 6.58~8.21 | 無煙（yān）煤三號 |
寧夏汝箕溝 | 3.51~3.64 | 6.56~6.97 | 無（wú）煙煤三號（hào） |
2.1.6 其他固體原料
天然石墨和炭黑在（zài）冶金用炭素（sù）製品生產中用得較少，但卻是電炭產品和（hé）機械用炭素製品（pǐn）的重要原料。
2.1.6.1 天然石（shí）墨
天然石墨是由地層內含碳化合物經過（guò）氣成作用或深度變質作用而形成的非金屬礦物。
氣成作（zuò）用是（shì）指地球深處高溫高壓的氣態含碳化合物，沿著地殼縫（féng）隙上（shàng）升，在接近地殼表麵壓力較低的地方分解為高純度大晶體石墨礦脈的過程。由氣成作用生成（chéng）的石墨，通常為肉眼可見的磷片狀晶體，所以稱為顯晶石（shí）墨，也稱磷片（piàn）石墨。鱗片石墨外觀為黑色或鋼灰色，有金屬光（guāng）澤，具有良好的導電性和潤滑性。我國黑龍江柳毛、山東南野（yě）、內蒙古興（xìng）和、湖北宜昌等地（dì）都有豐富的鱗片石墨資源。氣成作用除生成鱗片石墨礦外，還可生成數量極少的顆粒晶體狀的致密塊（kuài）狀石墨。
深度（dù）變質作（zuò）用是指地層中的（de）煤或天（tiān）然瀝青，在高壓（yā）和異常高溫（如大量岩漿侵入）作用下，發生熱解而得到的深度變質產物。深度變質作用（yòng）生成的石（shí）墨（mò）晶體很小，平均顆粒隻有0.01-0.1μm，即使在普通光學顯微鏡下，也難以（yǐ）辨別其（qí）晶體形態，所以稱為隱晶石墨，也（yě）稱土狀石墨。土狀石墨（mò）的（de）無機礦物雜質含量較高，顏色深黑，無金屬光澤，導電性與潤滑性均較鱗片石墨差。土（tǔ）狀石墨礦床分兩種，即分散型土狀石墨礦和致密塊體土狀石墨礦。前者品位低，一般（bān）僅（jǐn）含石（shí）墨2％-3％，因此不具有工業開采價值。
從石墨礦（kuàng）采出的天然石（shí）墨，一般都（dōu）含有相當多的無機礦物雜質，有時雜質含量高達（dá）50％以上。因（yīn）此，在使用（yòng）前必（bì）須經過浮選或磁選，使灰（huī）分含量降（jiàng）低到20％或10％以下。我國（guó）對天然鱗片石墨已提（tí）出（chū）國家標準（GB3518-83），根據固定碳含量的不同將鱗片石墨分為四大類：高純石墨、高碳石墨、中（zhōng）碳石墨、和低碳石墨，見表2-9。
表2-9 鱗片（piàn）石墨的種類及代號
名 稱 | 高純石墨 | 高碳（tàn）石墨 | 中碳石墨 | 低碳石墨 |
固定碳，% | 99.9~99.99 | 94.0~99.0 | 80.0~93.0 | 50.0~79.0 |
代 號 | LC | LG | LZ | LD |
在炭素生產中，高純石墨主要用於生產柔性石墨，高碳石墨主要用於生產電炭（tàn）製品。
2.1.6.2 炭黑
炭黑（hēi）是（shì）由碳（tàn）氫化合物不完全燃燒而製（zhì）得的，具（jù）有高度分散性的（de）黑色粉狀產物。它的純度很高，灰分一般均小於0.5％，粒度極（jí）小（xiǎo），一般僅10.0-500.0/nm，比表麵積（BET法）高（gāo）達30-150m2/g。
炭黑的品種十分繁（fán）多，其製造方法也多種多樣。按照製造方法分類，炭黑大致可分為接觸法炭黑、爐法炭黑和熱解法炭黑三大類。
(1)接觸法（fǎ）炭黑 烴類氣體燃燒（shāo）的火焰與溫度較低的收集麵（miàn）接觸，使（shǐ）裂解產生的炭（tàn）黑冷卻並附著在收集麵上，即為接觸法炭黑。槽法炭黑、滾筒（tǒng）法炭（tàn）黑和圓（yuán）盤法炭黑均屬（shǔ）此類。
（2）爐法（fǎ）炭黑 以氣態氫、液（yè）態氫或其混合物為原（yuán）料，供以（yǐ）適當的空氣，在特製的反應爐內燃燒與裂解，生成的炭（tàn）黑懸浮在煙氣中，然後加以冷卻與收集，即為爐法炭黑。氣爐炭黑、油爐炭黑（hēi）、以（yǐ）及曆（lì）史悠久的燈煙炭黑等均屬此類。
（3）熱解（jiě）法炭黑（hēi） 這是一（yī）種以氣態烴為原料，在反應爐內隔絕空氣進行熱裂解而生成的炭黑，如熱（rè）解炭黑、乙炔炭黑等。
由於原料和生產方法不同，上述三類炭黑的性質也有（yǒu）很大差異。例如，接觸法炭（tàn）黑（hēi）平均粒徑（jìng）最小（9-29nm），揮發份（fèn）最高（4.5％-16％），比表麵積最大（100-950m2/g）。熱解（jiě）法炭黑的平均料徑最大（180-470nm），揮發分最低（0.5％），比表麵積最小（6-13 m2/g）。爐法炭黑的性質則介（jiè）於兩者之間。
炭（tàn）黑常用來製取電阻率較大，機械強度高，純度高的各向同性電炭製（zhì）品。另外，在（zài）高密度炭（tàn）素製（zhì）品時，也可加入少量（liàng）炭黑，用來填充焦粒間的微（wēi）孔，起密實化和（hé）補（bǔ）強的作（zuò）用。炭黑的質量指標可參考橡膠用炭（tàn）黑標（biāo）準（HG4-48-74）或色素炭黑標準（HG4-564-74）。
2.2 粘結劑和浸漬劑
在炭素生（shēng）產中，作為粘結劑和浸漬劑的主要有煤（méi）瀝青和樹脂。有時也使用（yòng）少量煤（méi）焦油（yóu）和蒽油（yóu），作為煤瀝青的調質之用。
2.2.1 煤（méi）瀝青
2.2.1.1 煤瀝青的（de）來源與組（zǔ）成
煤瀝青來源（yuán）於煉焦工業的副產品（pǐn）-煤（méi）焦油。煤在高溫幹餾時，由於熱解反應的結果，除了生成焦炭、焦（jiāo）爐煤氣以外（wài），每噸入爐幹煤還產生（shēng）30-45kg煤焦油。煤焦油是一種高芳香度的碳氫化合物（wù）的複雜混合物，絕大部分為帶（dài）側鏈或不帶側（cè）鏈的多環、稠環（huán）化合物和含氧（yǎng）、硫、氮的雜環（huán）化合物，並含有（yǒu）少量脂（zhī）肪烴、環烷烴和不飽（bǎo）和烴。煤瀝青是（shì）煤焦油蒸（zhēng）餾加工過程中的產物（wù）。
按煤焦油—塔式連續蒸餾所切取的餾分（fèn）及其產率如下（xià）：
輕油，165℃以前的餾分，產率為0.3％-0.6％；
酚油，165℃-185℃的餾分，產（chǎn）率為1.5-2.5％；
萘油，200℃-215℃的餾分，產率為11-12％；
洗（xǐ）油，225℃-245℃的餾分，產率為5-6％；
一蒽油，270℃-290℃的（de）餾分，產率為（wéi）14-16％；
二（èr）蒽（ēn）油，320℃-335℃的餾分，產率為8-10％；
煤瀝青，蒸餾（liú）殘（cán）留物，產率為54%-56%。
煤瀝青常溫下為黑色固體，無固定熔點。煤瀝青是一（yī）種複雜的混合物，大多數為三（sān）環以上的多環（huán）芳烴，還有（yǒu）含（hán）氧、氮、硫的雜環化合物和少量高分子碳物質（zhì）。煤瀝青中化合物含量（liàng）眾多，已查明的有70餘種。煤瀝青（qīng）的分（fèn）子量為（wéi）170-2000，其元素組成為C92-93％，H3.5％-4.5％，其餘為（wéi）N、O、S。在研究瀝（lì）青時，常以不同溶劑將煤瀝青進行抽提，分為（wéi）不同組分（fèn）。由於所采用的溶劑組合不同，所（suǒ）得到（dào）組分也是不同的。經典的（de）方法是用苯和石（shí）油醚為溶劑，將煤瀝青分離為α、β、γ三（sān）種組（zǔ）分。近（jìn）年來常用的方法則是以甲苯、喹啉作溶劑，得到甲苯不溶物（TI）和喹啉不溶物（QI）。
（１）α組分既（jì）不熔於（yú）苯，又不溶於石油醚的組分。α組分的分子量（liàng）在800以上。一般認為（wéi），α組分沒有粘結性，石（shí）墨化性能較差，但α組分又是煤瀝青焦化後殘（cán）炭的主體。因此，α組分（fèn）不宜過多或過少，炭素生產（chǎn）中一般要（yào）求煤瀝青中α組分的含量為17-28％。
（2）β組分是溶於苯而不溶於石油醚（mí）的組分，也稱瀝（lì）青質。β組分是煤瀝青中主要粘結成分，有較好的石墨化性（xìng）。在（zài）炭素生產中，它的（de）含量直接（jiē）影響炭素製品的密度（dù）、強度和電阻率。一般用於炭素生產的煤瀝青中β組分（fèn）含量應達到20-35％。
（3）γ組分為溶於苯和石油醚的（de）組分。它具有較好的流動性和浸潤性，但粘結性不如β組分，殘炭率低於α和β組（zǔ）分。γ組分主要起到改善瀝（lì）青流變性的作用，γ組分增加，可以改善糊料（liào）塑性，易於成形，但含量過多，會降低瀝青炭化後的析焦（jiāo）量（liàng）。
（4）甲苯（běn）不溶物（wù）與α組分性質相近，其測定方法可參照國家標準GB2292-80。
（5）喹啉不溶物是瀝青中的惰性成分。原生QI會阻礙中間相的成長和（hé）發展（zhǎn），因此煤瀝青中QI以較（jiào）少為（wéi）宜。其測定方法可參照國家標準（zhǔn）GB2293-80和GB8726-88。
2.2.1.2 煤瀝青的性質（zhì）
煤瀝青與炭素生產（chǎn）有關的性質（zhì）主要有軟化點、粘度（dù）、密度和殘炭率等。
（1）軟化點 煤瀝青是一種非晶態熱（rè）塑性材料，嚴格地說，它沒有固定（dìng）的熔（róng）點。軟化點是（shì）一（yī）個在特定測定條件下的溫度值，其測定方法（fǎ）有環球法、梅（méi）特勒法、水銀法、空氣中立方體法、環棒法和熱機（jī）械法。由於梅特勒法已在溫度測（cè）控和（hé）數據顯（xiǎn）示等方麵采用了自動裝置，升（shēng）溫速度均勻，數據精度較高等優點，已在歐美各國廣泛采用。而（ér）環球法由於使（shǐ）用儀器簡單，被普遍用作現場監測方法，環球法（fǎ）可參照國家標準GB2294-80。煤瀝青的組成對軟化（huà）點有直接影響，隨著α、β組分增加，γ組分減少，軟（ruǎn）化點升高。根（gēn）據軟化點的不（bú）同，把煤瀝青分為低溫瀝青、中溫（wēn）瀝青和高溫瀝（lì）青。
（2）粘度 粘（zhān）度可以更直接地表（biǎo）征煤瀝青的流動性。由於測定方法不同，煤瀝青的粘度也有多種表示方法，如動（dòng）力（lì）粘度、運動粘度和（hé）恩氏粘（zhān）度等。不同軟化點的瀝青（qīng）在相同的粘度範圍，具有相似的溫度（dù）敏感性，溫度上升，粘度迅速下降。對任何瀝（lì）青（包括（kuò）調質後瀝青）粘度與溫度間存在如下（xià）近似關係：
公式（shì）（2-1）
式中 ηt--t℃時的（de）動力粘（zhān）度，10-1Pa·s；
ts—環球法軟化點，℃；
t—溫度，℃。
由（yóu）式（2-2），還可以從煤瀝青的軟化點估算出不同溫度下的粘度。對於工程計算，上式有足夠（gòu）的準確度。
（3）密度 煤瀝青的密度（dù）是其化學結構與組成的表征。α組分較多，碳含（hán）量較高的煤（méi）瀝青有較高的密度。煤瀝青用作粘結劑時，密度較大則有利於提高焙燒品的體（tǐ）積密度和機械強（qiáng）度。
各種煤瀝青的密度均隨溫度上升而（ér）略有下降，存在如下關係：
ｄt=A-B×10-3t （2-2）
式中 ｄt—煤瀝青（qīng）在t℃下的密（mì）度，gcm3；
A、B—常數，見表2-10；
t—溫度，℃。
（4）殘炭率 殘炭率也稱焦化值。它（tā）是指煤（méi）瀝青在一定條件（jiàn）下幹（gàn）餾所得固體殘渣占（zhàn）瀝青的質量百分數。由於（yú）測定殘炭率（lǜ）的方法有很大的差異（yì），故在報出結果時應標明（míng）測試條件。
煤瀝青（qīng）的（de）殘炭率與其組成密切關係，γ組分愈多（duō），殘（cán）炭（tàn）率愈低。殘炭（tàn）率是指粘結劑瀝青的重要質量（liàng）指標，使用殘炭率高的瀝青，有利於提高炭素製品的體（tǐ）積密度’機械強度和（hé）導電性（xìng）。
表2-10 煤（méi）瀝青的密度溫度常數
煤瀝青種類 | 軟化點，℃ | A | B | 適用溫度，℃ |
中（zhōng） 溫 瀝 青 | 60 67 70 75 | 1.297 1.299 1.296 1.286 | 0.629 0.625 0.688 0.600 | 140~240 140~240 140~240 137~210 |
高 溫 瀝 青 | 113 139 145 155 165 | 1.336 1.338 1.306 1.310 1.317 | 0.582 0.571 0.422 0.417 0.417 | 240~310 240~310 240~310 240~310 240~310 |
2.1.1.3 煤瀝（lì）青的（de）質量要求
我國炭素工業使用的煤（méi）瀝青有電極用中溫瀝青、高溫瀝青及改（gǎi）質瀝青。根據國（guó）家標準GB2290-80，GB8730-88，它們的質量標準列於（yú）表2-11。如果（guǒ）進廠原料瀝青的軟（ruǎn）化（huà）點過高，可用煤焦油或蒽油稀釋調質。
表2-11 煤瀝青質量指標
指（zhǐ） 標 | 中溫瀝青 | 高溫瀝青 | 改質瀝青 |
電極用 | 一般用 | 一（yī）級 | 二級 |
軟化點(環球法),℃ 甲苯不溶物，% 喹啉不溶物，%不大於 β樹脂，%不小（xiǎo）於 結焦值，%不小於 灰分，%不大於 水分，%不大於 揮發分，% | ＞75.0~90.0 15~25 10 0.3 5.0 60.0~70.0 | ＞75.0~95.0 ＜25 0.5 5.0 55.0~75.0 | ＞95.0~120.0 5.0 | 100~115 28~34 8~14 18 54 0.3 5.0 | 100~120 ＞26 6~15 16 50 0.3 5.0 |
2.2.2 樹（shù）脂
人造樹脂是由各種單體聚合物或由天然高分子化合物加工而成的一種高分子有機化合物（wù）。人造樹脂種類（lèi）繁多，在炭素生產中主要（yào）用作粘結劑和浸漬（zì）劑，常用的（de）有酚醛樹脂、環氧樹脂和呋喃樹（shù）脂（zhī）等。
2.2.2.1 酚醛樹脂
酚醛樹指是由苯酚及其同係物（甲酚、二甲酚）和甲酚反（fǎn）應而製成。由於原料種類與配比、催化劑的不同，可分為熱固性和熱塑（sù）性兩類樹脂。熱固性樹脂在一定受熱後即固化；熱塑性樹脂受（shòu）熱時僅熔化，需加（jiā）入固化劑，才可轉變（biàn）為熱固性。在炭（tàn）素生（shēng）產中主要采用熱固性（xìng）酚醛樹脂。
熱固性酚醛（quán）樹脂一般分為高、中、低三種粘度產品，相（xiàng）應的質量指標列於表（biǎo）2-12。高
表（biǎo）2-12 熱固性酚醛樹脂質量指標
粘度分級 | 遊（yóu）離酚，% | 遊離醛，% | 水分，% | 粘度(測定方法) |
高粘度（dù） 中粘度 低粘度（dù） | 13~17 14~17 19~21 | 1.3~1.5 1.8~2.5 3~3.6 | ＜8 10~12 ＜ | 1~3h(落球法) 5~20min(落球（qiú）法) 20~60s(7mm漏鬥法) |
粘度樹脂可用作化（huà）工（gōng）用石墨材（cái）料（如（rú）石墨管）的粘結劑；中粘度樹脂常用作化工石墨設備接頭的粘合劑；低粘度樹脂（zhī）適用於作浸漬劑。
2.2.2.2 環氧樹（shù）脂
環氧樹脂是環氧氯丙烷和雙（shuāng）酚A或多元醇的縮聚產物。其特征是含有環氧基 公式
由於環氧基的化學活性，可用多種含有活潑氫的固化劑（jì）使其開環、固化交聯而生成網狀結（jié）構。因此，它是一種粘（zhān）結性極強（qiáng）的樹脂。
目前國內外生（shēng）產環氧樹脂的品種（zhǒng）多，其中（zhōng）最主要的品種是雙（shuāng）酚A型環（huán）氧樹脂，約占全部生產總量的90％。我國生產（chǎn）的環氧（yǎng）樹脂的質量（liàng）按化工部標準HG2-741-72（表2-13）。
表2-13 環氧樹脂質量標準
型號（hào） | 外觀（guān） | 色澤 HCB2002-59 ≤ | 軟（ruǎn）化點 (環球法)，℃ | 環氧值(鹽酸吡啶法),當量/100g | 有機（jī）氯值(銀量法),當量/100g≤ | 無機氯值(銀量法),當量/100g≤ | 揮發物（wù） (110℃,3h) % ≤ |
E-51(618) E-44(6101) E-42(634) E-35(637) | 黃色至琥珀色高粘度透明液體 | 2 6 8 8 | — 12~20 21~27 — | 0.48~0.56 0.41~0.47 0.38~0.45 0.26~0.40 | 2×10-2 2×10-2 2×10-2 2×10-2 | 1×10-3 1×10-3 1×10-3 1×10-3 | 2.0 1.0 1.0 1.0 |
E-20(601) E-14(603) E-12(604) E-06(607) E-03(609) | 黃（huáng）色至琥珀色透明固體 | 8 8 8 8 8 | 64~76 78~85 85~95 110~135 135~155 | 0.18~0.22 0.11~0.18 0.09~0.14 0.04~0.07 0.02~0.045 | 2×10-2 2×10-2 2×10-2 — — | 1×10-3 1×10-3 1×10-3 — — | 1.0 1.0 1.0 — — |
2.2.2.3 呋喃樹脂
呋喃樹脂是由糠醇或糠酮製成的熱固性樹脂。其特點是（shì）含有呋喃環，能耐強（qiáng）酸、強堿和有機溶劑的腐蝕，耐熱性也較好，因此是不透性（xìng）化工石墨設備的優質粘結（jié）劑與浸漬（zì）劑，也可作（zuò）為玻璃（lí）炭等新型炭材料（liào）的原料。
2.3 輔助材（cái）料
炭素生產用的（de）輔（fǔ）助（zhù）材料主要包括焙燒用填充料，石墨（mò）化用電（diàn）阻（zǔ）料（liào）和（hé）保溫料。輔助材料（liào）和種類（lèi）主要有冶金（jīn）焦粒、冶金焦粉、石英砂等。
複（fù）習思（sī）考題
1、石油焦的石墨化性優於瀝青焦與同級石油針狀焦的質量優於煤瀝（lì）青針狀焦這二（èr）件事有何聯係？
2、煤瀝青萃取所得各部分在炭素生產（chǎn）中起什麽作用？為什麽？
3、我國炭素生產存在什麽問題？如何解決？
