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煤炭可以制造什麽新材料?

新型煤基材料簡介煤作為壹種復雜的有機碳氫大分子,具有特殊的芳香結構,難以從石油或人工合成中獲得。目前,新型高性能高分子材料大多具有復雜的芳香族結構單元,這無疑為煤基高分子材料的發展帶來了新的機遇。在深入了解煤的結構及其性質的基礎上,充分認識和利用煤的特殊性,必然會為煤的利用開辟壹條獨特的新途徑。20世紀80年代以來,高分子材料科學領域最引人註目的發展方向之壹是煤基碳材料(碳纖維、針狀焦、炭黑)。煤基炭材料不僅具有單壹聚合物無法比擬的優異性能,而且制備工藝簡單,開發周期短,生產成本低,性價比高,市場前景廣闊,因此國內外煤基炭材料的發展極為廣泛和迅速。

近年來,隨著煤焦油深加工行業的興起,我們以煤化工和高分子科學的交叉領域作為加工。

利用這個新的生長點,對煤基高分子材料進行了研究。在石油能源日益緊張的形勢下,日本、

德國等發達國家也在積極尋求石油替代能源,其中煤基材料是壹個熱門的研究方向。目前主要研究項目有:碳纖維、針狀焦、炭黑。

1.碳纖維是壹種含碳量高於90%的無機高分子纖維,可通過煤炭深加工獲得。作為壹種力學性能優異的復合材料,它是壹種強度比鋼高、密度比鋁低、比不銹鋼耐腐蝕、比耐熱鋼耐高溫、導電性像銅壹樣的新型材料,具有許多有價值的電學、熱學和力學性能。廣泛應用於航天、航空等先進領域,在工程等方面具有廣闊的應用前景,市場需求旺盛。165438+10月16,河南煤業化工集團詠梅千噸碳纖維項目成功生產出合格的MH300高性能碳纖維產品。

這也標誌著中國最大的高性能碳纖維生產基地建成。該項目由河南煤化集團和中國科學院山西煤化工研究所共同建設。建成投產後,詠梅碳纖維公司將是河南省唯壹壹家生產碳纖維產品的企業。壹期工程投資7.4億元,年產500噸MH300高性能碳纖維。與此同時,由日本華聯株式會社張生、中國華政公司董事長孫翰率領的中日合資煤炭深加工碳纖維項目考察團,來到山西省陽泉市考察開發該項目。

2011 2月中旬,山西宏特煤化工有限公司投資1億元的5000噸煤基瀝青基碳纖維項目在交城經濟開發區開工建設。預計今年7月建成投產。該項目占地500畝,年產值654.38+0.5億元,將結束我國煤基瀝青基碳纖維長期依賴進口的局面,打破國外企業對該產品的壟斷。由北京化工大學碳纖維發展研究所名譽所長、博士生導師沈增民教授和國家碳纖維工程技術研究中心首席科學家葉教授領銜的研究團隊全力以赴,僅用壹年時間就使該項目在實驗室試驗中取得成功。

2.針狀焦是制造高功率和超高功率電極的優質材料。針狀焦制成的石墨電極抗熱震性強,機械強度高,氧化性能好,電極消耗低,允許電流密度大。目前生產的針狀焦按所用原料可分為石油系列和煤炭系列。石油部以美國為代表,煤炭部以日本為代表。日本三菱化學公司和新壹化學公司的生產設施於20世紀70年代末和80年代初投入生產。

美國五大湖炭素公司1950首次研制成功。1964年,美國聯合碳化物公司成功制造出針狀焦超高功率電極。據最新統計,國內大功率和超大功率電極需求量為65438+萬t/a,相應的針狀焦需求量為12萬t/a,目前由於進口針狀焦數量有限,錦州石化公司產量僅為3萬t/a。因此,我國超高功率焊條的產量不得不由針狀焦的數量來決定。針狀焦的生產工藝主要有減壓蒸餾法、溶劑萃取法、M-L法和閃蒸縮聚法。目前,寶山鋼鐵股份有限公司化學分公司正在進行中試,針狀焦質量已達到與日本新日鐵和三菱相同的水平。鞍山熱能研究所也在進行中試,並取得了很大進展。山西朔州三元炭素有限公司的小試報告也已經通過了山西省科技廳的鑒定。山西宏特煤化工有限公司已投入工業試生產。雖然CTE不達標,但已有近3000噸產品供應給蘭州碳素廠和南通碳素廠,作為生產400只大功率電極的原料。

3.炭黑主要用於橡膠制品。炭黑的粒徑越細,其補強性能越好。炭黑的結構度越高,其模量和模數就越高。細粒補強品種主要用於輪胎胎面,賦予輪胎優異的耐磨性。

輪胎的其他部位,如胎側、簾布層、帶束層緩沖層和內襯層,要求膠料耐屈撓龜裂、耐臭氧氧化、回彈性好、生熱性能低,壹般選用半補強爐黑,粒度粗(比表面積小於40m2/g)。

由於橡膠市場將從經濟危機中反彈,2010年增長7.3%,2010至2015年長期增長3.6%,預測2015年全球炭黑消費量將達到1150萬噸。

進步將由亞洲推動,尤其是中國、印度、印度尼西亞和泰國。Notch咨詢集團目前預測,2015年中國炭黑需求總量將達到370萬噸。隨著轎車子午線輪胎產量的增加成為主要驅動力,中國市場的各個領域都在擴大。由於全球對以炭黑為填料的主要產品需求不旺,特種炭黑產品市場已經滯後。

可見,煤基新材料在未來煤化工產業中具有明顯的發展優勢,也是煤焦油深加工技術升級的重要方向。煤基新材料在能源替代、環境保護、新材料優異性能等方面成為眾多煤化工專家關註的焦點。