ВЕСТНИК КУЗБАССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Каменноугольный пек (электродный) во всем мире по многим причинам является основным, приоритетным связующим компонентом для производства различных углеродных композитов: анодных масс, электродов, конструкционных материалов, электроугольных изделий и т. д. Каменноугольный электродный пек как основной сырьевой компонент этой продукции задает уровень физико-механических свойств этих продуктов, во многом определяет их качество. Благоприятное сочетание физико-химических свойств - коксообразующей способности и низкой вязкости в расплавленном состоянии - выгодно отличает электродный каменноугольный пек от других видов связующих веществ, применяемых для создания углеродных композитов, на основе которых получается широкий спектр товарной продукции. Ежегодно существующая потребность в каменноугольном электродном пеке в мире возрастает на 3-4%, а для получения высоко маржинальной продукции, такой, как, например, высококачественные углеродные волокна, потребность возрастает более чем на 10%. Использование каменноугольного сырья - каменноугольной смолы, продукта высокотемпературного коксования каменных углей, для получения каменноугольных электродных пеков по сравнению с другими видами углеводородного сырья обеспечивает лучшее качество электродного пека, большее количество и более высокий выход продукта. При получении каменноугольных электродных пеков из каменноугольной смолы высокотемпературного коксования каменных углей наиболее значимыми и оказывающими влияние на формирование качества пеков являются следующие аспекты: 1) качество каменноугольной смолы и, соответственно, качество каменных углей, идущих на коксование, технология коксования, физический износ печей коксования каменных углей, коксовой батареи в целом и сопутствующей аппаратуры и трубопроводов); 2) температура и период термического воздействия на каменноугольную смолу при разгонке на фракции; 3) состав газовой среды в реакторе, реторте (ее инертность); 4) давление в реакторе или реторте. В работе изучена и установлена возможность получения из каменноугольной смолы ПАО «Кокс» электродных каменноугольных пеков. Определены качественные характеристики пеков, проведен анализ полученных данных, а также сделано соответствие характеристик полученных электродных пеков с требуемыми значениями показателей качества сырья для получения из него электродной продукции согласно с требованиями ГОСТ. Установлено, что при 430 °С и со скоростью нагрева 3 ⁰С/мин без изотермической выдержки получается электродный каменноугольный пек, соответствующий марке В, который пригоден для получения широкой номенклатуры электродной продукции.

В настоящее время углеродные материалы (углеродные волокна, углеродные конструкционные материалы, электроды и т. п.) производятся из смеси углеродного наполнителя со связующим. В значительной мере качество готовой смеси определяют явления, происходящие на поверхности углеродистых материалов при их взаимодействии с каменноугольным пеком. Наряду с влиянием других факторов необходимый контакт связующего и твердых углеродистых материалов возможен при условии смачивания твердой фазы достаточно размягченным пеком. Следовательно, изучение смачивающей способности связующими веществами коксов-наполнителей представляется необходимым и актуальным. В работе приведены результаты экспериментального определения угла смачивания каменноугольным пеком поверхности углеродистых материалов, кокс, полученный при 900оС из бурого угля. Количественно степень используемых в качестве коксов-наполнителей. Определяли смачиваемость поверхности среднетемпературным пеком для следующих углеродистых материалов: нефтяной кокс, искусственный графит и высокотемпературный смачиваемости характеризовали краевым углом статического смачивания методом «лежащей» капли в температурном интервале 60-160оС, замеры производили через каждые 10оС. Изучена температурная зависимость смачиваемости испытуемых углеродистых материалов каменноугольным пеком. Определено, что пек не смачивает образцы при температуре, близкой к температуре его размягчения. Смачивание поверхности начинается при достижении величины краевого угла θ = 90о в интервале температур 92 - 100оС. Совокупность полученных данных позволила установить, что наилучшую смачиваемость имеет нефтяной кокс и искусственный графит. Высокотемпературный кокс характеризуется самой низкой смачиваемостью, так как в исследованном диапазоне температур краевой угол смачивания был всегда больше 90о. Полученные результаты важны, так как позволяют составить более полное представление о технологической ценности исследованных образцов в качестве сырья для получения композиционных углеродных материалов.