Введение 6
1 Обзор и анализ научно-технической 8 литературы
1.1 Применение пека, факторы, определяющие его качество
1.1.2 Недостатки использования традиционного процесса получения связующего для алюминиевой промышленности. Проблемы цены и качества пека 12
1.1.3 Требования, предъявляемые к пекам 14
1.2 Традиционный процесс получения каменноугольного пека.
Фракционирование смолы. Термическая обработка пека 17
1.3 Способы повышения эксплуатационных показателей качества пека.. 21
1.3.1 Получение гибридных связующих 21
1.3.2 Использование «зеленых» технологий. Био-пек 24
1.3.3 Модифицирование каменноугольного пека 25
1.3.4 Пластификация каменноугольного пека 26
1.3.5 Термоокислительная обработка 29
2 Экспериментальная часть 33
2.1 План и методика эксперимента 33
2.2 Выбор модифицирующих добавок 35
2.3. Результаты исследований полученных образцов 37
2.3.1 Используемые методы анализа 38
2.3.2 Определение температуры размягчения 37
2.3.3 Определение зольности и выхода летучих веществ 38
2.3.4 Определение коксуемости расчетным путем 39
2.2.5 Массовая доля веществ нерастворимых в толуоле и хинолине 40
3 Анализ полученных результатов 41
3.1 Анализ данных по температуре размягчения, выходу летучих
веществ и зольности 42
3.2 Анализ по массовые доли веществ нерастворимых в толуоле и
хинолине 46
Заключение 52
Список сокращений 53
Список использованных источников 54
Современные мировые тенденции в модернизации черной металлургии направлены на снижение выработки металлургического кокса. Так как масштаб выработки пека связан с производством каменноугольной смолы, являющийся побочным продуктом при производстве металлургического кокса, то выпуск пеков также сокращается. Вследствие этого, имеется сильный дефицит этого продукта на отечественном рынке и, как следствие, рост цен на него.
Другим важным аспектом является наличие бенз(а)пирена в пеках каменноугольного происхождения, который проявляет высокую канцерогенную активность, что, впоследствии, отрицательно сказывается на здоровье людей.
Всё это создает предпосылки для поиска альтернативных путей при производстве пеков. Как например использование нефтяных остатков, что поможет заменить каменноугольное сырье, так и использование различных добавок и физико-химических процессов, которые помогут улучшить качество этого дефицитного продукта без вовлечения особо крупных затрат.
В данной работе для наработки полученных образцов применялась методика низкотемпературного термоокисления с вовлечением смол каменноугольного происхождения в условиях возврата дистилятов в зону окисления. Главное преимущество данной методики, является простота реализации и высокий выход конечного продукта. Благодаря чему, решался главный вопрос - привлечение дополнительных ресурсов при производстве пека, тем самым увеличивая выход связующего, а значит, в перспективе это позволит снизить напряженность на рынке, вызванную дефицитом электродного пека.
Целью работы является исследование влияния дисперсных углеводородных добавок на качество электродного пека
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить традиционные и существующие альтернативные способы получения пеков;
- изучить теоретические основы процесса термоокисления;
- собрать установку для наработки проб связующего материала;
- выбрать сырьё, используемое в качестве добавки;
- определить основные показатели свойств полученных проб пека.
- Установить соответствие полученного связующего требованиям ГОСТ.
В соответствии с поставленной целью в дипломной работе раскрываются
теоретические основы методики термоокисления, собрана установка для получения образцов пека, выбраны добавки, определены основные показатели свойств полученных проб.
Теоретическими основами написания работы являются государственные стандарты, труды отечественных и зарубежных авторов.
Таким образом, в результате проведенной работы по термоокислению пека с добавлением смол газификации или полукоксования был получен связующий материал, который по ряду свойств (зольность и содержание а я а± - фракции) удовлетворял требованиям ГОСТ 10200-83 «Пек каменноугольный электродный. Технические условия». Благодаря этому можно сделать вывод о применимости использования смол газификации и полукоксования в производстве пеков с помощью термоокисления, позволяя увеличить их выпуск и добиться решения проблемы его дефицита на рынке.
Проведены экспериментальные исследования по низкотемпературному термоокислению пека. Получены образцы при различном выборе добавки (смолы газификации и полукоксования, резиновой крошки), выборе концентрации смолы и времени проведения термоокисления. Для получения проб пека была собрана установка.
Благодаря термоокислению заметен рост показателей по содержанию а и а1 - фракции и снижению выхода летучих веществ. Также доказано, что на эти показатели влияет и длительность проведения данного процесса. Однако, результат определения температуры размягчения получился высоким, относительно требований ГОСТ 10200-83, хотя для смолы полукоксования он оказался ниже, чем для смолы газификации, что, в свою очередь, позволяет сделать вывод о предпочтительности выбора смолы полукоксования в качестве добавки. Помимо этого, в ходе экспериментов был получен образец связующего с использованием резиновой крошки, но результаты определения его свойств оказались неудовлетворительными по большинству показателей.
Полученные образцы угольного пека характеризуются температурой размягчения от 107 до 133 °С, содержанием веществ нерастворимых в толуоле от 50 до 60 % и хинолине от 5,7 до 11,8, зольностью от 0,20 до 0,38 % и выходом летучих веществ от 41,5 до 47,6 %. Данные показатели отличаются от требований по ГОСТ 10200-83 пек каменноугольный электродный.
