國內(nèi)外煤瀝青軟化點測定方法的概況

1、國內(nèi)外煤瀝青軟化點測定方法的概況馮潔(東新電碳股份有限公司-四川自貢643000)【摘要】針對煤瀝青軟化點測定方法眾多，叫法不一測定結(jié)果各畀，為避免因 之帶來誤差，對常用煤瀝青軟化點測定方法進(jìn)行了介紹，并對其特點、應(yīng)用、換算等作了霎：關(guān)鍵詞： 煤瀝青煤瀝青 軟化點軟化點 測舫法測定方法 _?j、一 mj；、一、前言 隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，大量的國外先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備的引進(jìn)，國內(nèi)新產(chǎn)品、新設(shè)備的涌現(xiàn)，對碳石墨制品的質(zhì)量要求越來越高。煤瀝青是生產(chǎn)碳石墨制品的主要原材料之一，它的質(zhì)量直接影響碳石墨制品的性能，而軟化點是反映煤瀝青質(zhì)量的主要 參數(shù)之一。因此，它的測試方法是生產(chǎn)廠(焦化廠)和用戶(炭素廠、

2、電碳廠等)生 產(chǎn)中很重要的一項檢測內(nèi)容，是指導(dǎo)企業(yè)生產(chǎn)和評定產(chǎn)品質(zhì)量的一個必不可少的辦法。目前，反映煤瀝青軟化點的確切數(shù)值與完善其測試方法，存在著兩個問題應(yīng)引起 重視：1、方法眾多，數(shù)值各異。 從國內(nèi)外信息分析，煤瀝青軟化點的測定方法名目眾多，叫法不一，主要有環(huán)球法、水銀法、空氣中立方體法、水中立方體法、梅特勒法、杯球法、環(huán)棒法等。環(huán) 球法又以環(huán)與球的英文縮寫第一字母R B法表示；水銀法又叫克列密爾-薩爾諾夫 (Kramer Saraow)法，簡稱KS法或Kc法：梅特勒法(mettler)又稱梅氏杯法。顯然，諸多的煤瀝青軟化點測定方法，除個別外，會影響指標(biāo)的絕對值，給使用者帶 來誤區(qū)。2、順應(yīng)

3、發(fā)展趨勢，探索選用臺適的煤瀝青軟化點測定方法。 碳石墨制品用粘結(jié)劑的發(fā)展趨勢是中溫煤瀝青將逐步被高溫煤瀝青所替代。因為高溫煤瀝青結(jié)焦率高，能提高制品的機械強度，而且在儲存、運輸方面有中溫煤瀝 青不可比的優(yōu)點【1一，目前，高溫煤瀝青軟化點測定方法是用環(huán)球法，并以甘汕作為熱 介質(zhì)，但使用甘油有其不足之處。探索較合適的媒瀝青軟化點測定方法，已受到人們 的重視o”。二、常用的煤瀝青軟化點涮定方法I、環(huán)球法【41 取粒度3mm瀝青259置于熔樣勺中，對低溫煤瀝青在7080。C水浴，中溫煤瀝青在170180：水浴、高溫煤瀝青在220230 4C空氣浴上加熱，使試樣熔化，攪拌， 去除氣泡。將銅環(huán)(圖1)稍熱

4、，置于涂有凡士林的熱金屬板上，并將熔好的煤瀝青倒入銅環(huán)，至稍高出環(huán)上邊緣為止。冷卻至室溫。此時裝有試樣的銅環(huán)置于金屬架中層板上 的圓孔中，裝上定位器和953mm鋼球(重3500059)。再將架放置于盛有112114口17 46甘油水溶液的燒杯中。然后將溫度計插入，使水銀球下端與銅環(huán)的下面齊平(圖2)。再將溶液溫度達(dá)到45時。，保持升溫速度502參吆目燒杯置于有石棉網(wǎng)的三角架上，均勻加熱，當(dāng)鬲 Cmin，當(dāng)試樣軟化下垂，剛接觸金屬架底板1588 時，立即讀取溫度計溫度，取兩環(huán)試樣軟化溫019 05度的算術(shù)平均值，作為軟化點。兩環(huán)誤差不超圖1銅環(huán) 過1，平行試驗誤差不超過15C，不同化驗室誤差不超

5、過25C。注j低溫煤瀝青置于5C水浴LP，高溫煤瀝青嘶置于純甘油液中。r注J低溫煤瀝青：開始升溫即調(diào)整升溫速度保 持502Cmim高溫煤瀝青：當(dāng)溶液溫度達(dá)到70時，升溫速度保持502Cmin。2、水銀法嘲 取309煤瀝青置于瓷皿中，緩慢加熱至150，對高溫煤瀝青則加熱至200，除水分與氣泡同時將圖2四只長為100口，內(nèi)徑為6m的玻璃管加熱，并將已制備好的熔化煤瀝青注入管中，高度為5mm。待瀝 青凝固后，稱取5克水銀，裝入玻璃管的瀝青上， 使管固定在內(nèi)盛200m蒸餾水的玻璃杯(250mi) 蓋板孔上要求玻璃管之末端與杯底距l(xiāng)Omm。蓋 中央固定一溫度計，使其水銀球與各管中的瀝青 段在同一高度上。

6、然后將盛試樣的玻璃杯安置在 內(nèi)盛360mi蒸餾水的較大燒杯，見圖3，并放在 電爐加熱到比預(yù)計的瀝青軟化點低20C的溫度時，升溫速度為lmin。當(dāng)瀝青上的水銀突破 瀝青層而落于玻璃杯底部時，立即讀取溫度值。 并以四管試樣軟化溫度的算術(shù)平均值作為其軟化 點，而且此平均值與任何一管的軟化點的誤差不得大于05。圖3瀝青水銀法軟化點測定裝置3、梅特勒法(lettler)取粒度為12煤瀝青209置于容器中，緩慢加熱到高于預(yù)計軟化點50， 去除水分、氣泡。然后將試樣倒入已涂上分離劑(甘油與糊精1：1)板上的試樣杯(見纛愛4脂杯(圖)稍熱，置于涂有凡士林的熱金屬板上，濂凝一隧si臣撇。盛袈f一將熔好試樣倒入脂

7、杯，至稍高出杯的上邊緣為止。待j當(dāng)：一 ：黝 豳SL一1、電加熱爐2、ijl=群杯使?fàn)t子達(dá)到起始溫度。在裝上試樣的脂杯中央放上鋼球(由953質(zhì)量35O19)，然后將脂杯套上夾頭3、電阻溫彥卉4、圮電管5、帶有溫度顯示儀的掛制器及狹縫套組成試樣筒，小心地插入爐子中。插入后：狹縫套底部槽應(yīng)正好落入定位搭子上，使其不能旋 圖5梅特勒法軟化點測定儀深的新鮮蒸餾水(155)置放1j分針然后加熱使水溫上升速率505 6Cmin。 當(dāng)煤瀝膏試樣軟化接觸到容器底面時的瞬時溫度，即為軟化點。重復(fù)試驗程序使數(shù)值 誤差不大于1為止。蘭、特點和應(yīng)用各種煤瀝青軟化點的測定方法，都有其自身的特點。它的應(yīng)用也隨之不同。下

8、面將最常用的幾種方法的特點和應(yīng)用作一簡述：1、環(huán)球法 是一種測試儀器最為簡單、價格低廉、試驗方便的方法。因此在世界各國應(yīng)用較為廣泛。許多國家都制定了煤瀝青軟化點環(huán)球法的國家、專業(yè)級的標(biāo)準(zhǔn)(見表1)h”。標(biāo)準(zhǔn)類別 標(biāo)準(zhǔn)代號 采用測試方法 標(biāo)撞睦質(zhì) 備注 國際標(biāo)準(zhǔn) IS059401981環(huán)球法 專用鋁用炭素材料、煤瀝青GB2294-80環(huán)球法 專用煤瀝青軟化點測定方法GB4507-84環(huán)球法 專用石油瀝青軟化點測定方法 中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB872888杯球法 專用焦化產(chǎn)品軟化點的測定方法GBT2294-97 環(huán)球法、杯球法 專用焦化固體；l鏟品軟化點測定方法ASn36-76環(huán)球法 專用AS疆D61-7

9、5 水中立方體法專用 美國材料ASn231976 空氣中立力體法 專用試驗方法標(biāo)準(zhǔn) AsT如3104-77E 麥?zhǔn)媳?專用 瀝青軟化點Odettler法軟化點)ASn346183 麥?zhǔn)媳蚍▽Ｓ肈IN51920-1984 梅特勒法 專用 用Mettler法測定軟化點 德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN5201l 環(huán)球法 專用51152025水銀法 專用法國標(biāo)準(zhǔn)NF IS05940-86環(huán)球法 專用鋁用炭素材料、煤瀝青r 0(玎1038-65環(huán)棒法 非專用 前蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn) r OCT9950-73環(huán)棒法 專用r 0cTl020083環(huán)棒法 非專用 電極煤瀝青的技術(shù)條件BS4697：197l環(huán)球法 專用 英國標(biāo)

10、準(zhǔn)BS6043：1983英國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)IP58-83 環(huán)球法 專用STPTCpT2-57水銀法 專用 英國焦油產(chǎn)品STPlPT3-57環(huán)球法 專用標(biāo)準(zhǔn)S卯叮CpT4_57 半英寸立方法 專用焦油瀝青及鋪路柏油JISK2425環(huán)球法 專用環(huán)球法軟化點測定方法JISK2531專用石油瀝青軟化點試驗方法 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)-ISK240755水銀法 非專用JISK2471-66 環(huán)黼水銀法 非專用JISK2439-66環(huán)球法 非專用在我國煤瀝青與石油瀝青軟化點測定方法大部分是采用環(huán)球法。去年我國制定與 公布的焦化固體類產(chǎn)品軟化點測定法新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB22941997。就規(guī)定了焦化固體類 產(chǎn)品煤瀝青、固體

11、古馬隆茚樹脂軟化點可采用的兩個測定方法環(huán)球注與柘球法， 并明確環(huán)球法為仲裁法(此新標(biāo)準(zhǔn)19970901生效之日起，同時代替GB229卜80、GB872888)。2、水銀法 該法與環(huán)球法具有類似的特點，價廉、操作方便。國內(nèi)外對它的應(yīng)用也鞍多，僅次子環(huán)球法。法國、挪威、羅馬屁亞、英國鋁業(yè)公司、原西德煤焦油利用公司、日本昭和電工等采用水銀法來測定煤瀝青的軟化點“。國內(nèi)，少數(shù)的焦化廠、較多的炭 素廠與部份鋁廠也采用水銀法測定煤瀝青的軟化點。3、空氣中立方體法該方法所采用的測試設(shè)備自動化程度高，精確，但價格較貴。它更適用于高溫 煤瀝青軟化點的測試。美國、英國、加拿大等國都有公司采用此方法。4、梅特勒法(

12、Mettler法)這是被美國材料試驗協(xié)會認(rèn)定為煤瀝青軟化點測定的一種理想方法。此方法是 瑞士Metter公司于七十年代初開發(fā)的，故稱之Mettler法。它的特點有：自動測定， 精確性高特別適用于高溫煤瀝青軟化點的測定，但儀器價格較貴。美國大湖炭索公 司、加拿大炭素公司、德國、澳大利亞等采用該方法。5、杯球法該方法與環(huán)球法比較，雖試樣質(zhì)量、試驗條件等方面都有很大的不同，I皇i試驗 獲得的結(jié)果沒有顯著性差異(高溫煤瀝青兩方法之差為O，25。C、中溫煤瀝青兩玎法乏 差為044。C)。它具有精度高、操作方便、清潔感強、不需要人工控制升溫速度等特點。 鑒于杯球法具有突出的優(yōu)點，現(xiàn)已被我國納入軟化點測定方

13、法的國家標(biāo)準(zhǔn)中。僵。棒球 法儀器價格要比環(huán)球法儀器貴30倍。四、幾點體會l、認(rèn)識到影響軟化點絕對值的一些周囊。如環(huán)球法測定煤瀝青軟化點對蘆 升溫速度慢于國家標(biāo)準(zhǔn)，測定的軟化點就要偏低。湖南大學(xué)曾測定韶鋼煤瀝青軟K尊 時-以l03Cmin的升溫速度，測定軟化點為79C。改用505。C，mln的升斟迓 度，測定軟化點為887，兩者相差97。C 。東碳公司也曾對昆鋼瀝青進(jìn)行斌班， 發(fā)現(xiàn)困升溫速度饅(1王_5。Cmin)與采用雙層燒杯。廠標(biāo)與國標(biāo)不同)，測定的戟兜 點差值最大為ll-c最小為4C，平均相差7 】。另外，英國1P5865i 75)拭準(zhǔn) 雖與美國ASTMD36同為環(huán)球法測定瀝青軟化點標(biāo)準(zhǔn)，

14、但英國在熔樣時使用攪拌器，經(jīng) 反復(fù)對照試驗后，認(rèn)為在技術(shù)上不能等同有i5之差(莢國要比英國高l。5C)呲 同樣采用空氣中立方體法，在熔樣前采用的i式攆其粒度的粗細(xì)也對測定軟化點靛煮值有影響，最高為15。C，最低為o4。C?！?、干刀步分折各種21五岢軟化點測了法 冀化童蹦，j聞的差異是右r一：嘲 聿可循的。國內(nèi)外盔返方麗都有所披導(dǎo)、7、德國介紹了幾種1狽4試方法所得軟化點數(shù)值的近似換算：K s(水銀法)一(E PM(密特勒法)-13)095E P R u K(環(huán)球法)E PM(密特勒法)-5C i A(空氣中立方體法)E PM(密特勒、法)、俄羅斯報導(dǎo)了測定煤瀝青軟化點采用“環(huán)棒法”儀器。該方

15、法所得軟化點的數(shù)據(jù)與用水銀法測得的軟化點接近，認(rèn)為別的國家、公司采用“環(huán)球法”，給出的數(shù)據(jù) 偏高。 提出了環(huán)棒法與其它測定方法的近似換算“u：一環(huán)棒法空氣中立方體法一22環(huán)球法一18*K S(水銀法)一6、在我國環(huán)球法與水銀法鍘宅煤瀝青軟化點的相互換算公式已在專業(yè)書介紹“5j， 具體如：E P kk=i035 E P ks+96()式中：E P kk環(huán)球法測定的軟化點()；E P ks水銀法測定的軟化點()。另外，也提及用空氣中立方體法測定煤瀝青軟化點要比用水銀法測定的略低一些。3、煤瀝青軟化點測試方法正在向方便、快速、準(zhǔn)確、自動化發(fā)展。、原蘇聯(lián)煤瀝青軟化點測定方法主要是環(huán)棒法。由于各試驗室之

16、間測試時產(chǎn) 生很大的誤差，經(jīng)常造成煤瀝青制造廠家與用戶之間的爭執(zhí)。為避免這種情況出現(xiàn)， 原蘇聯(lián)東方煤化學(xué)研究所研制出自動測定煤瀝青軟化點的新設(shè)備并進(jìn)行了數(shù)月試驗和 驗證得到了滿意的效果，其誤差不超過2C，該設(shè)備現(xiàn)已投入使用J“。、日本三菱化成公司坂出廠為節(jié)省人力和使高頻率測定軟化點成為可能，開發(fā)了在線測定儀。該法正好與環(huán)球法相反，采用冷卻熔融態(tài)瀝青的方法來測定軟化點。 在線軟他點測定儀測定的軟化點數(shù)據(jù)由傳輸系統(tǒng)(I)CS)送入工藝過程計算機中，此計 算機中計算出的最佳運行條件，再經(jīng)I)CS調(diào)整后返饋回生產(chǎn)裝置。通過對三臺軟化點 測定儀的運行實踐表明，各測值沒有變動，測定精度完全述到要求】”。

17、-、我國蘭州炭素廠早在1979年的炭素生產(chǎn)中的工業(yè)分析一書中就介紹了釧瀝青軟化點的快速測定方法。它的要點是在1000ml燒杯內(nèi)盛約600ml蒸餾水，插入水 銀接頭溫度計，連通屯子繼電器控制水溫恒定在854-O5時，立即將瀝青環(huán)連同支架 放入。此時用秒表記下瀝青軟化時所需要的時聞，再從水溫85的曲線表中查出瀝青 軟化點的結(jié)果。4、煤瀝青軟化點測試方法的統(tǒng)一，雖然人們對其有很大的愿望，而且很多國家作 了不懈的努力，如日本測定瀝青軟化點的方法過去曾采用水銀法、環(huán)球法、空氣中立 方體法三種，自1978年后，統(tǒng)一采用了環(huán)球法。另外制鋁用煤瀝青軟化點測定方法也 已于1981年制訂了國際標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一采用環(huán)球法

18、。盡管妞此，要實現(xiàn)統(tǒng)一瀝青軟化點測 定方法，看來還需要時間。隨羞科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，方法的統(tǒng)一，是必然的趨勢。而目 前不管采用何種方法，以環(huán)球法為仲裁法這不失為一種權(quán)宜的舉措。98參考文獻(xiàn)l、馮勇祥等，國內(nèi)改質(zhì)瀝青的現(xiàn)狀及其發(fā)展第15屆炭索技術(shù)交流會論文匯編，199710354392、連善之，用杯球法取代環(huán)球法測定軟化點燃料與化工，1992(2)82843、羅翰林。測定高溫瀝青軟化點的試驗報告空氣立方體法，冶金炭素交流會論文，198381164、武漢鋼鐵公司起草，煤瀝青軟化點測定方法的國家標(biāo)準(zhǔn)，GB2294805、蘭州炭索廠研究所炭紊生產(chǎn)中的工業(yè)分析，1979866686、用-Mettle；：法澳4定軟化點的西德工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN519201984#炭素材料及石墨制 品國外標(biāo)準(zhǔn)匯編，冶金部情報標(biāo)準(zhǔn)研究總所7、連善之等起草，焦化產(chǎn)品軟化點的測定方法杯球法國家標(biāo)準(zhǔn)，GB8728888、L