改质沥青存在的质量问题及对策

（河南神火集团铝业电力有限公司炭素厂，河南 永城 476600）

改质沥青主要用于电解铝行业生产预焙阳极块，制造高功率电极棒，也可作为电极黏结剂。改质沥青是以中温沥青为原料，经过加热反应，析出小分子气体，同时沥青中原有的β 树脂一部分转化为二次α 树脂，苯溶物的一部分转化为β 树脂，α 成分增长，黏结性增加，沥青得到了改质。近年来，炼铝工业和钢铁工业快速发展，冶炼及电极制造行业对炭素制品的要求越来越高。特别是我国新能源电动汽车的快速发展，生产高功率电极的厂家对改质沥青的需求量不断增大，再加上国家环保对化工企业的严管，生产改质沥青原料的煤焦油装置开工率低，产能增加有限，改质沥青现有产量远不能满足市场需求的快速增长，因此选择一条规模合适、节能减排、合理的工艺尤为重要。

一、改质沥青质量影响因素分析

（一）改质沥青生产操作参数的影响

在沥青改质过程中，沥青的BI 受温度的影响较大，在相同的时间内，降低反应釜的温度可以降低改质沥青BI 的含量;在一定的温度下，BI 值与聚合时间呈良好的线性关系。QI 可分为一次QI(原生QI)和二次QI(次生QI)，在390℃以前，二次QI 增加得很少，几乎没有什么变化，在390℃以后，改质沥青的QI 与聚合温度呈指数关系变化。

（二）原料焦油质量的影响

原料焦油的BI 和QI 含量直接影响改质沥青产品质量。YB/T 5075—2010规定原料焦油一级品BI 含量在3.5%～7.0%，二级品BI 含量≤9%，原料焦油QI 一般在1.5%～3%。改质沥青的原料焦油中BI 和QI 均大幅超标。影响原料焦油BI 和QI 的主要因素是炼焦工艺操作和后续焦油冷凝、分离、脱渣等工序。

二、改质沥青主要组分对质量的影响

煤沥青(coal-tar pitch)是碳素行业的重要原料,是以芳香族为主、结构复杂的多环芳烃化合物构成的混合体,在隔绝空气的情况下把煤沥青进行高温聚合就形成改质沥青。改质沥青有两个非常重要的质量指标：甲苯不溶物BI(benzeneinsolubles)和喹啉不溶物QI(quinoline insolu-bles)。

BI(甲苯不溶物)是沥青不溶于甲苯的残留物，由多种不同化学成分的高分子碳氢化合物组成的混合物,在碳材料生产中主要起粘结作用。焦化温度越高，热解越深，BI 含量越高。BI 组分虽然粘结性不好，但在加热后有可塑性且参与生成焦炭网格形成。其焦化值可达90%～95%，在一定范围内，沥青的结焦值随着BI 的增加而增加。

QI(喹啉不溶物)可以分为原生QI 和次生QI 两部分,采用中等真空蒸馏技术，降低蒸馏温度，可以降低次生QI。一定量的分布均勾的原生QI 粒子，有利于提高制品的机械强度和导电性能。增加QI 含量，可使沥青焦炭结构增强，但是QI 过高，会使沥青流动性降低;过低的QI 含量会使糊料偏析、分层。

三、采取措施

（一）降低炉顶空间温度

一是在现有条件下，每炉炭化室装煤后严格进行平煤操作，严禁缺角，保证煤线均匀，提高煤线高度，炉顶空间保持在200～300 mm，且严格控制每炉装煤量±0.6%。二是增加热工调节、监测、补漏等频次。三是根据高炉对焦炭的需求，平衡新、老焦炉结焦时间，适当延长二期焦炉结焦时间。通过以上措施保证炉顶空间温度为800±30℃，特殊炉号不超过850℃。

（二）降低高压氨水压力

对焦炉装煤除尘设施进行清理，清透管线，更换除尘布袋，降低除尘阻力，提高除尘吸力，并对部分设施优化改造。在保证除尘效果的前提下，降低高压氨水压力，最高不超过3.5MPa。

（三）提高焦油脱渣能力

更换超级离心机，转速由1700r/min 提高至2000r/min；修复原有2 台离心机，采取2 开1 备方式，保证除渣效果。

（四）提高管式炉二段出口温度

将管式炉二段出口温度由380～400℃提高到400～405℃，缩短反应釜热聚合时间，减少次生QI 的产生。

总结：综上所述，从改质沥青生产主要操作参数和原料焦油质量方面进行了分析，通过采取多种措施，改质沥青质量达到了二级品要求，创造了良好的经济效益。一是严格控制炉顶空间温度800±30℃，特殊炉号不超过850℃。二是改造炼焦装煤除尘设施，优化现有除尘系统，提高除尘吸力，降低高压氨水压力，最高不超过3.5MPa。三是采用德国超级离心机，转速由1700 r/min 提高至2000 r/min，采取2 开1 备方式，降低焦油含渣量。四是将管式炉二段出口温度由380～400℃提高到400～405℃，缩短反应釜热聚合时间，减少QI 的产生次数。五是外购优质原料焦油均匀掺混到我厂原料焦油中，可小幅降低焦油的BI 和QI 含量。