沥青焦及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及沥青焦技术领域，公开了一种沥青焦及其制备方法和应用，所述沥青焦的灰分含量＜0.5wt％，Fe元素含量＜20ppm，真密度为1.7

【技术实现步骤摘要】
沥青焦及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及沥青焦
，具体涉及一种沥青焦及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]沥青焦是一种低硫、低灰的焦炭，它是以煤沥青或石油沥青为原料经高温干馏或延迟焦化后所得到的固体，结焦最终温度一般在1100℃以上。
[0003]CN108123116A公开了一种制备特种沥青焦的方法，该方法包括将煤沥青和锂电负极材料按比例混合均匀后装入焦化塔中，控制好焦化塔的体系温度、升温速率、焦化温度和焦化时间，得到特种沥青，满足锂电负极材料使用需求。
[0004]CN106987262A公开了一种各向同性沥青焦的制作方法与制作装置，该制作方法包括将熔融沥青进行雾化处理，得到雾化沥青；然后将雾化沥青与高温气体接触热解，得到各向同性沥青焦。
[0005]CN109735361A公开了一种高显微强度镶嵌结构沥青焦的制备方法，将粉碎至粒度小于80目的重质沥青作为原料，首先依据高分子化合物氧化交联原理，将重质沥青进行轻度常压氧化聚合处理，得到氧化改性重质沥青；再依据深度缩聚原理，降氧化改性重质沥青在常压下制备高显微强度镶嵌结构沥青焦。
[0006]然而，上述制备沥青焦的原料中，煤沥青(灰分含量＜0.6％，真密度＞2g/m3)很大一部分用于出口，可供大力发展沥青焦的煤沥青原料不足；熔融沥青以及重质沥青批次不是非常稳定，灰分含量层次不齐，且上述制备沥青焦的方法存在工序复杂、生产成本高的缺点。
[0007]因此，提供一种新的沥青焦及其制备方法具有重要意义。
>
技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有制备沥青焦的方法存在的原料性能差、工序复杂、生产成本高的缺陷，提供一种沥青焦及其制备方法和应用。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种沥青焦，所述沥青焦的灰分含量＜0.5wt％，Fe元素含量＜20ppm，真密度为1.7-2.2g/cm3，空隙率＜50％，且所述沥青焦以煤液化沥青为原料制备得到。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种沥青焦的制备方法，该方法包括：
[0011](1)在氧化气氛下，将煤液化沥青与碱源混合加热进行预氧化，得到预氧化产物；
[0012](2)将所得预氧化产物水洗至中性后干燥；
[0013](3)在惰性气氛下，将步骤(2)所得产物进行焦化，得到沥青焦。
[0014]本专利技术第三方面提供了一种本专利技术第一方面所述的沥青焦和/或由本专利技术第二方面所述的制备方法制得的沥青焦在工业产品中的应用。
[0015]通过上述技术方案，本专利技术以煤液化沥青和碱源为原料制备得到的沥青焦灰分含量少，Fe元素含量低，产品洁净，粉末热扩散系数较高，电阻率较低，导电性好，导热性好，可
用于生产阳极糊、铝用预焙阳极、导电材料或二次电池负极材料，具有较高经济价值；且本专利技术提供的制备方法工艺过程简单，生产成本低，易于实现。
具体实施方式
[0016]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0017]本申请的专利技术人在研究中发现，以煤液化沥青和碱源为原料制备得到的沥青焦灰分含量少，Fe元素含量低，真密度和空隙率都保持在适当范围内，粉末热扩散系数较高，电阻率较低，导电性好，导热性好，可广泛应用于工业产品中。
[0018]本专利技术第一方面提供了一种沥青焦，所述沥青焦的灰分含量＜0.5wt％，Fe元素含量＜20ppm，真密度为1.7-2.2g/cm3，空隙率＜50％，且所述沥青焦以煤液化沥青为原料制备得到。满足上述限定条件的沥青焦能够获得导电性和导热性好的效果。
[0019]优选地，所述沥青焦的灰分含量＜0.3wt％，Fe元素含量＜15ppm，真密度为1.9-2.2g/cm3，空隙率＜40％。满足上述限定条件能够进一步提高沥青焦的导电性和导热性。其中，灰分含量和Fe元素含量均是以沥青焦的总重为基准，ppm为质量含量。
[0020]根据本专利技术，所述“煤液化沥青”是指煤直接液化残渣经纯化、聚合后得到的沥青类物质。具体制备工艺为将煤液化残渣与萃取溶剂加入搅拌釜中进行热溶萃取，得到萃取混合物；对萃取混合物进行固液分离，得到分离清液；分离清液进入溶剂回收单元，经溶剂回收后得到煤液化沥青。
[0021]优选地，所述煤液化沥青的C/H摩尔比为1.1-1.6，所述煤液化沥青的软化点为120-220℃。更优选情况下，所述煤液化沥青的C/H摩尔比为1.3-1.4，所述煤液化沥青的软化点为140-170℃，这样更有利于获得导电性和导热性好的沥青焦。
[0022]本专利技术第二方面提供了一种沥青焦的制备方法，该方法包括：
[0023](1)在氧化气氛下，将煤液化沥青与碱源混合加热进行预氧化，得到预氧化产物；
[0024](2)将所得预氧化产物水洗至中性后干燥；
[0025](3)在惰性气氛下，将步骤(2)所得产物进行焦化，得到沥青焦。
[0026]需要说明的是，本专利技术第二方面所述制备方法中涉及的煤液化沥青实际上就是本专利技术第一方面所述的煤液化沥青，在此不再赘述。
[0027]在本专利技术中，当煤液化沥青为粉末时，可以直接与碱源混合加热进行预氧化，当煤液化沥青为块状时，可将煤液化沥青粉碎为粒径为1-2000μm的颗粒，优选为5-200μm，以保证煤液化沥青与碱源更好的混合均匀，加热进行预氧化反应。本专利技术对所述煤液化沥青进行粉碎的方式没有特别的限定，可以采用本领域现有的粉碎方式，例如球磨、气流粉碎或机械破碎等。
[0028]根据本专利技术，步骤(1)中，通过将煤液化沥青与碱源混合加热进行预氧化，可以在将煤液化沥青氧化的同时除掉灰分，得到合适孔道结构的沥青焦，从而提高沥青焦的导电性和导热性。优选地，所述煤液化沥青与碱源的质量比为(1-500)：1，如果煤液化沥青与碱源的质量比低于1：1，则可能会出现沥青焦孔太多，且真密度太低的缺陷；如果煤液化沥青
与碱源的质量比高于500：1，则可能会出现灰分含量高于0.5wt％且孔太少的缺陷。更优选情况下，所述煤液化沥青与碱源的质量比为(10-100)：1，更能保证产品纯度且使产品的空隙率控制在适当范围内。
[0029]本专利技术对所述碱源的选择范围较宽，优选地，所述碱源选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铯和氢氧化钙中的至少一种，更优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
[0030]优选地，所述煤液化沥青的C/H摩尔比为1.1-1.6，所述煤液化沥青的软化点为120-220℃。更优选情况下，所述煤液化沥青的C/H摩尔比为1.3-1.4，所述煤液化沥青的软化点为140-170℃，这样更有利于获得导电性和导热性好的沥青焦。
[0031]根据本专利技术，优选地，步骤(1)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沥青焦，其特征在于，所述沥青焦的灰分含量＜0.5wt％，Fe元素含量＜20ppm，真密度为1.7-2.2g/cm3，空隙率＜50％，且所述沥青焦以煤液化沥青为原料制备得到。2.根据权利要求1所述的沥青焦，其中，所述沥青焦的灰分含量＜0.3wt％，Fe元素含量＜15ppm，真密度为1.9-2.2g/cm3，空隙率＜40％。3.根据权利要求1或2所述的沥青焦，其中，所述煤液化沥青的C/H摩尔比为1.1-1.6，优选为1.3-1.4；所述煤液化沥青的软化点为120-220℃，优选为140-170℃。4.一种沥青焦的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)在氧化气氛下，将煤液化沥青与碱源混合加热进行预氧化，得到预氧化产物；(2)将所得预氧化产物水洗至中性后干燥；(3)在惰性气氛下，将步骤(2)所得产物进行焦化，得到沥青焦。5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(1)中，所述煤液化沥青与碱源的质量比为(1-500)：1，优选为(10-100)：1；优选地，所述碱源选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化铯...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘广宏，梁文斌，刘均庆，梁朋，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：