GB/T 32158-2015 煤系针状焦

　　ICS 75. 160. 10 H 32

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 32158—2015

　　煤系针状焦

　　Coal-based needlecoke

　　2015-10-09发布 2015-12-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 32158—2015

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国钢铁工业协会提出 。

　　本标准由全国煤化工标准化技术委员会(SAC/TC469)归 口 。

　　本标准起草单位 : 中钢集团鞍山热能研究院有限公司 、冶金工业信息标准研究院 。

　　本标准主要起草 人 : 于 银 萍 、彭 莉 、屈 彬 、于 洪 武 、王 素 秋 、王 磊 、谢 国 威 、高 原 、徐 秀 丽 、张 建 华 、孟庆波 、孙伟 、仇金辉 、郑景须 、赵建斌 。

　　煤系针状焦

　　1 范围

　　本标准规定了煤系针状焦的技术要求 、试验方法 、检验规则 、包装 、运输 、贮存和质量证明书 。

　　本标准适用于以煤沥青为原料 ,经原料预处理 、延迟焦化装置生产的 ,并通过高温煅烧后制成的针状焦,可用做高功率 、超高功率石墨电极 、特炭等的原料 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 3074. 4 石墨电极测定方法 石墨电极热膨胀系数(CTE)测定方法GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 19227 煤中氮的测定方法

　　GB/T 21354 粉末产品 振实密度测定通用方法

　　GB/T 24203 炭素材料真密度 、真气孔率测定方法 煮沸法

　　GB/T 24521 焦炭电阻率测定方法

　　GB/T 24526 炭素材料全硫含量测定方法

　　YB/T 5189 炭素材料挥发分的测定

　　3 技术要求

　　3. 1 煤系针状焦技术指标见表 1。

　　表 1 煤系针状焦技术指标

　　GB/T 32158—2015

　　表 1 (续)

　　3.2 用户对技术指标有特殊需求由供需双方协商确定 。

　　3.3 煤系针状焦粒度按用户要求协商确定 。

　　4 试验方法

　　4. 1 真密度的测定按 GB/T 24203或附录 A规定进行 , 附录 A规定方法为仲裁法 。

　　4.2 硫含量的测定按 GB/T 24526的规定进行 。

　　4.3 氮含量的测定按 GB/T 19227的规定进行 。

　　4.4 挥发分的测定按 YB/T 5189的规定进行 。

　　4.5 灰分的测定按 GB/T 1429的规定进行 。

　　4.6 水分的测定按 GB/T 2001 中的相关规定进行 。

　　4.7 电阻率的测定按 GB/T 24521的规定进行 。

　　4. 8 热膨胀系数(CTE)试样的制备按附录 B 的规定进行 ,测定方法按 GB/T 3074. 4 的规定进行 。

　　4.9 振实密度试样按 GB/T 1997 中 要 求 , 逐 级 破 碎 , 混 合 缩 分 至 1 kg,再 用 二 分 法 缩 分 至 500 g,将500 g 试样全部破碎成 1 mm~ 2 mm(圆孔筛)的试样以供实验 ,测定方法按 GB/T 21354的规定进行 。

　　5 检验规则

　　5. 1 煤系针状焦的质量检验和验收由供方质量监督检验部门进行 。

　　5.2 试样的采取和制备按 GB/T 1997规定进行 。

　　5.3 以 1 000 t为一个批次 ,不足 1 000 t的按一个批次检验 。

　　5.4 当产品出现不合格项时 ,对不合格项应重新取双倍试样进行检验 ,检验合格 ,本批产品判为合格 ,如仍不合格 ,则该批产品为不合格 。

　　5.5 数值的修约按 GB/T 8170规定进行 。

　　6 包装、运输、贮存和质量证明书

　　6. 1 煤系针状焦应用包装袋包装 ,包装袋的基布应有足够的抗拉强度 ,能防水 , 防老化 。

　　6.2 每袋包装重量 :净重量 1 000 kg±10kg。包装袋上还应标明 :产品名称 、产品标准号 、批号 、等级 、净重 、供方名称 、地址和商标 。

　　6.3 运输时应防潮湿及防雨淋 。

　　6.4 应在干燥 、通风 、阴凉的固定仓库内贮存 ,并具有防火功能等 。

　　6.5 每批出厂产品都应附有质量证明书 , 内容应包括 :产品名称 、产品标准编号 、批号 、等级 、净重 、供方名称和地址 、生产日期和本标准规定的各项检测结果 。

　　附 录 A

　　(规范性附录)

　　煤系针状焦 真密度的测定 煤油置换法

　　警告 :本方法中所用试剂煤油有燃爆危险、刺激性气味 ,试验操作建议在通风橱中进行 。 关于煤油的物理性质、使用、储存、灭火等请查阅“煤油安全技术说明书”。

　　A. 1 范围

　　本附录适用于针状焦真密度的测定 。

　　A.2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本附录 。

　　A.2. 1

　　真密度 truedensity

　　煤系针状焦单位体积(不含孔隙和颗粒空隙)的质量 。

　　A.3 原理

　　试样经煤油浸润在真空中排气后 ,用密度瓶法测其在 40 ℃的密度 。

　　A.4 样品制备(准备)

　　取有代表性针状焦试样 ,按 GB/T 1997的规定缩减到大约 50 g,50 g试样在圆盘形容器中被研磨直到通过孔径 0. 074 mm (200 目 标 准 筛) , 并 且 在 烘 箱 150 ℃ ~ 200 ℃干 燥 至 恒 重 , 然 后 在 干 燥 器 中冷却 。

　　A.5 仪器

　　A.5. 1 恒温水浴 :可控制在 40 ℃±0. 2 ℃ 。

　　A.5.2 密度瓶 : 50 mL毛细管密度瓶 ,用不同的标识标明一个瓶子 ,记录下每一个装满 40 ℃的标准煤油质量 C(见 A. 7. 6) ,每更换一批不同的煤油时也重新标定质量 C。

　　注 : 如新密度瓶的塞子密封不够完全 ,通常推荐使用碳化硅玻璃磨砂混合物来提高密度瓶的密封性 。

　　A.5.3 真空干燥器 :带防护装置 。

　　A.5.4 真空度 :能维持 0. 09MPa以上的压力 。

　　A.5.5 通用滤纸 :规格不限 。

　　A.5.6 天平 :感量 0. 000 1 g。

　　A.6 试剂

　　A.6. 1 煤油 :无色或淡黄色透明液体 ,无肉眼可见杂质 ;如有杂质 ,可过滤后使用 。

　　A.6.2 煤油保留一份 20 L数值已知并且被标定过的煤油试样以用作煤油标定 。按 A. 7 操作标定煤油密度 ,通过装满煤油的密度瓶的总质量导出煤油密度 。保留的试样如果超过 1 年 ,应重新标定 。

　　A.7 测量密度瓶体积

　　A.7. 1 用铬酸洗液清洗瓶子和塞子 。洗净烘干后 ,称量瓶子和塞子 ,称准至 0. 000 1 g,记录为 A。

　　A.7.2 用新鲜的煮沸蒸馏水充满瓶子 ,放回瓶塞 ,将瓶子直至颈部向上浸在 40 ℃的恒温水浴中 。利用铅的质量阻止倾翻 , 当瓶子热起来并且水膨胀的时候 , 过剩的水将从毛细管部分溢出 , 当溢出停 止 时(10 min~ 15 min) ,温度达到平衡 ,检查毛细管 , 以便确定它是否充满水 ,如果水未充满 ,密度瓶继续保持在水浴中 ,用一个小的注射器添加蒸馏水 。

　　A.7.3 从水浴中移开瓶子 ,移开铅的质量 ,放置瓶子在能吸收的纸上 ,允许它在室温下冷却直到液体从毛细管部分冷却下来 ,小心地擦干瓶子的外部 ,特别注意瓶子和塞子的连接处 , 当完全干燥时 ,称量 ,称准至 0. 000 1 g并记下质量 B。

　　注 : 为了更迅速地冷却和干燥 , 可以用丙酮冲洗瓶颈以下的部位 ,小心操作 ,避免毛细管中染上丙酮 。

　　A.7.4 按式(A. 1)计算密度瓶的体积 Vp :

　　Vp ……………………( A. 1 )

　　式中 :

　　Vp — 密度瓶的容积 ,单位为毫升(mL) ;

　　B — 密度瓶和蒸馏水的质量 ,单位为克(g) ;

　　A — 密度瓶的质量 ,单位为克(g) ;

　　ρ —40 ℃水的密度为 0. 992 24,单位为克每立方厘米(g/cm3 ) 。

　　A.7.5 过滤煤油 ,放置在空气完全排除的真空容器下 。

　　A.7.6 除了瓶中用标定过的煤油外 ,通过重复 A. 7. 1 到 A. 7. 3 步骤 ,测定充满 40 ℃煤油的密度瓶的质量 , 当煤油在 40℃水浴中变暖的时候 ,可以使用滤纸收集从毛细管中溢出的溢出物以免污染水浴 ,该操作可能导致煤油从毛细管中吸出 。 当温度达到平衡时 ,毛细管应充满 。如未充满 ,可用一个小的注射器在水浴中添加煤油使毛细管充满 。然后将密度瓶移出水浴 ,冷却 、干燥后 ,称量 ,称准至 0. 000 1 g,记为质量 C。

　　A.7.7 按式(A. 2)计算煤油的密度 :

　　D ……………………( A. 2 )

　　式中 :

　　D0— 煤油在 40 ℃时的密度 ,单位为克每立方厘米(g/cm3 ) ;

　　C — 密度瓶和煤油的质量 ,单位为克(g) 。

　　A.7. 8 取误差在 0. 000 5 g/cm3 之内的至少 4个结果求算术平均值 ,作为煤油在 40 ℃时的密度 。

　　A. 8 步骤

　　A. 8. 1 称量约 10 g干燥针状焦样(针状焦样制备按 A. 4) ,称准至 0. 000 1 g,记录质量 W s。

　　A.8.2 用标定过的煤油装入密度瓶至一半处 ,并放入真空干燥器中 。抽真空 ,抽至不再有气泡冒出(约0. 5 h) 。仔细观察 ,发现密度瓶有溢出时 ,立即关闭抽真空 。

　　A. 8.3 将密度瓶从真空干燥器中移出 , 添加标定过的煤油至密度瓶完全充满 。静置几分钟 ,然后盖上瓶塞 。确保无空气残留 。将密度瓶放在 40 ℃恒温水浴至温度稳定 。按 A. 7. 6要求用滤纸吸收溢出物 。

　　A. 8.4 将密度瓶移出恒温水浴 ,擦干 、称量 ,称准至 0. 000 1 g。记作重量 Wt。

　　A.9 计算和报告

　　A.9. 1 按式(A. 3)计算真密度 Dr :

　　Dr ……………………( A. 3 )

　　式中 :

　　W s — 试样质量 ,单位为克(g) ;

　　Wt — 密度瓶 +试样 +煤油的质量 ,单位为克(g) ;

　　Dr — 试样的真密度 ,单位为克每立方厘米(g/cm3 ) 。

　　A.9.2 取误差在 0. 01 g/cm3 内的相近重复结果 ,求其算术平均值作为针状焦的真密度 。

　　A. 10 精密度

　　A. 10. 1 重复性 ≤0. 005 g/cm3 (95%置信度) 。

　　A. 10.2 再现性 ≤0. 01 g/cm3 (95%置信度) 。

　　A. 11 试验报告

　　试验报告应至少包括以下内容 :

　　a) 委托单位 ;

　　b) 试样名称及编号 ;

　　c) 试样结果的平均值 ;

　　d) 试验单位 ;

　　e) 试验人员 ;

　　f) 试验日期 。

　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　煤系针状焦热膨胀系数试样的制备方法

　　B. 1 试样制备

　　B. 1. 1 破碎

　　选取有代表性的粒度在 30 mm 以下的煅烧后针状焦,按 GB/T 1997规定缩分至 4 kg左右 。

　　将其全部破碎成 1 mm 以下的焦粒 ,再用四分法从中取 1 kg的试样 ,在球磨机里进行细磨 ,其最后粒度组成控 制 在 : 小 于 0. 075 mm 为 : 40% ±2% , 0. 15 mm ~ 0. 5 mm 为 25% ± 5% , 0. 075 mm ~ 0. 15 mm不控制 。

　　B. 1.2 混捏

　　将磨好的试料与粒度为 1 mm 以下的电极沥青(电极沥青质量指标 : 软化点 80 ℃ ~ 90 ℃ 、甲苯不容物 15% ~ 25%、灰分不大于 0. 3%、喹啉不溶物不大于 3%的干燥中温沥青) 混合均匀 ,然后将此料于预先加热 好 的 混 捏 锅 中 进 行 混 捏 。 混 捏 锅 的 容 积 约 为 1 L, 被 混 捏 的 混 合 样 为 1. 1 kg,混 捏 温 度 为120 ℃ ~ 140 ℃ , 混 捏 时 间 约 为 1 h, 粘 结 剂 (电 极 沥 青) 的 量 根 据 吸 附 性 的 大 小 而 定 , 一 般 约 为27% ~ 28% 。

　　B. 1.3 压型

　　将混捏好的糊料立即在挤压机中挤压成直径为 30 mm、长度为 80 mm 的小圆棒形生制品试样 。

　　a) 模子温度 :糊缸温度约 95 ℃ , 咀子温度约 110 ℃ ;

　　b) 预压条件 :压力为 60 kg/cm2 ,时间为 2 min;

　　c) 压出条件 :调整糊料的温度或挤压压力 ,保持压出速度一致 ,每分钟挤压一根 。

　　B. 1.4 焙烧

　　将生制品试样装入壁厚为 20 mm 的石墨坩埚里 ,用小于 2 mm 的砂子为填充料 ,在高温电阻炉中焙烧成焙烧试样 。操作如下 :

　　石墨坩埚底上放一层约为 25 mm 厚的填充料 ,试样在填充料上面 ,试样之间及试样与坩埚壁之间留下相等的间隙(约 15 mm) ,并用填充料填充好 。如果试样多的话 ,应再加上约 15 mm 厚的填充料 ,以覆盖一层试样 ,然后与装第一层试样相似的方法在填充料上放第二层试样 ,再覆盖好填充料(装好时 ,要记录试样在坩埚中的位置) 。

　　试样在高温电阻炉中焙烧 ,焙烧温度按表 B. 1规定控制 。

　　表 B. 1 焙烧温度

　　表 B. 1 (续)

　　B. 1.5 石墨化

　　焙烧试样在高温炉里 ,于氩气保护气体中进行石墨化 ,其升温控制条件按表 B. 2。

　　表 B.2 升温控制条件

　　B.2 热膨胀系数(CTE)的测定

　　CTE 的测定按 GB/T 3074. 4 的规定进行 。