Модифікація властивостей кам’яновугільного електродного пеку
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпро
Abstract
UKR: Розглянуто використання електродного пеку як зв'язуючого матерiалу та способи оброблення його з метою полiпшення експлуатацiйних властивостей як електродного матерiалу. Існуючi способи модифiкацiї електродних пекiв не достатньою мiрою забезпечують формування властивостей електродних мас та, вiдповiдно, експлуатацiйних характеристик самообпалювальних електродiв. Tому було запропоновано технологiчний прийом, спрямований на полiпшення цих властивостей шляхом його модифiкацiї поверхнево-активною речовиною. Модифiкацiя поверхнево-активною речовиною дозволила встановити структурно-хiмiчну модифiкацiю електродних мас, оцiнюючи по структурним змiненням основнi характеристики та фiзико-хiмiчнi властивостi, що визначають їх поведiнку в процесi карбонiзацiї робочого кiнця самообпалювального електрода. Як поверхнево-активну речовину застосовували фенолформальдегiдну смолу. Результати дослiдження показали, що використання фенолформальдегiдної смоли як модифiкатора електродного пеку дозволило знизити питомий електроопiр вуглецевих мас на 11% i пiдви- щити межi мiцностi на розрив на 9% за рахунок змiни дифузiйних властивостей в системi «наповнювач–зв'язуюче». Встановлено, що модифiкатор сприяє iнтенсифiкацiї процесiв асоцiацiї надмолекулярних речовин (графiтосом) i виявлено взаємозв'язок мiж реологiчними показниками та рацiональним складом полiдисперсної системи органiчної маси пеку. Запропоновано додавання модифiкатора у кiлькостi до 2% за рахунок середньотемпературного пеку марки Б1 у складi вуглецевих мас. Це дозволило зменшити використання середньотемпературного пеку, покращити експлуатацiйнi властивостi вуглеграфiтових виробiв та знизити навантаження на навколишнє середовище.
ENG: We considered the use of electrode pitch as a binding material and the ways of processing it in order to improve its operational properties as an electrode material. The existing methods of modifying electrode pitches do not sufficiently ensure the formation of the properties of electrode masses and, accordingly, the operational characteristics of self-igniting electrodes. Therefore, in this research, a technological method was developed aimed at improving these properties by modifying it with a surface-active substance. The modification with a surface-active substance made it possible to establish the structural and chemical modification of the electrode masses by evaluating, based on the structural changes, the main characteristics and physicochemical properties that determine their behavior in the process of carbonization of the working end of the self-igniting electrode. Phenol-formaldehyde resin was used as a surfactant. The results of the study showed that the use of phenol-formaldehyde resin as a modifier of electrode pitch allowed reducing the specific electrical resistance of carbon masses by 11% and increasing the tensile strength limits by 9% due to the change in diffusion properties in the «filler–binder» system. It was established that the modifier contributes to the intensification of the processes of association of supramolecular substances (graphitosomes); the relationship between the rheological parameters and the rational composition of the polydisperse system of organic pitch mass was revealed. It was proposed to add a modifier of up to 2% at the expense of medium-temperature pitch B1 in the composition of carbon masses. This made it possible to reduce the use of medium-temperature pitch, improve the operational properties of carbon graphite products and reduce the burden on the environment.
ENG: We considered the use of electrode pitch as a binding material and the ways of processing it in order to improve its operational properties as an electrode material. The existing methods of modifying electrode pitches do not sufficiently ensure the formation of the properties of electrode masses and, accordingly, the operational characteristics of self-igniting electrodes. Therefore, in this research, a technological method was developed aimed at improving these properties by modifying it with a surface-active substance. The modification with a surface-active substance made it possible to establish the structural and chemical modification of the electrode masses by evaluating, based on the structural changes, the main characteristics and physicochemical properties that determine their behavior in the process of carbonization of the working end of the self-igniting electrode. Phenol-formaldehyde resin was used as a surfactant. The results of the study showed that the use of phenol-formaldehyde resin as a modifier of electrode pitch allowed reducing the specific electrical resistance of carbon masses by 11% and increasing the tensile strength limits by 9% due to the change in diffusion properties in the «filler–binder» system. It was established that the modifier contributes to the intensification of the processes of association of supramolecular substances (graphitosomes); the relationship between the rheological parameters and the rational composition of the polydisperse system of organic pitch mass was revealed. It was proposed to add a modifier of up to 2% at the expense of medium-temperature pitch B1 in the composition of carbon masses. This made it possible to reduce the use of medium-temperature pitch, improve the operational properties of carbon graphite products and reduce the burden on the environment.
Description
А. Старовойт: ORCID 0000-0001-7280-6538; Є. Малий: ORCID 0000-0002-7025-0561; М. Чемеринський: ORCID 0000-0002-0767-7028
Keywords
електродний пек, модифiкацiя пеку, фенолформальдегiдна смола, вуглецевi маси, крайовий кут, carbon masses, contact angle, electrode pitch, phenol-formaldehyde resin, pitch modification, КМПтаВ
Citation
Старовойт А. Г., Малий Є. І., Чемеринський М. С., Старовойт М. А. Модифікація властивостей кам’яновугільного електродного пеку. Питання хімії та хімічної технології. 2023. № 6. С. 187–195. DOI: http://dx.doi.org/10.32434/0321-4095-2023-151-6-187-195.