人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法与流程

本发明涉及粘结性测试，尤其涉及一种人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法。

背景技术：

1、人造石墨的原料主要有油系焦和煤系焦，其生产过程对原料焦的品质要求，要比其他炭素行业要求更严格。人造石墨的生产主要包括粉碎、造粒、碳化、整形、石墨化、混批等流程，其中造粒和碳化是将原料粉末与低软化点的包覆剂混合后热处理，将不规则一次颗粒粘结转变为规整的类球形二次颗粒，同时包覆修饰颗粒表面缺陷，大幅改善材料的不可逆锂损失、倍率性能和循环性能，提高材料的综合性能。人造石墨使用的原料焦本身具有一定的粘结性能，其对指导造粒和碳化过程具有重要的意义。

2、原料的粘结性是指物料在高温加热过程中形成具有可塑性的胶质体，粘结本身或外加惰性物质并具有一定强度的性质。它是胶质状物质表面键合和内力(粘附力和内聚力)综合作用的一种表现，一般通过粘结指数表征。目前，人造石墨使用的原料焦粉的粘结性整体偏低，普遍粘结指数小于2，称为不粘结或弱粘结，需要一个有效的方法对这些不粘结或弱粘结的原料的粘结性进行评估。中国国标“gb/t 5447-2014烟煤黏结指数测定方法”中规定了将烟煤试样与无粘结性的专用无烟煤按1：5或3：3质量比混合后加热成焦，然后进行两次转鼓强度检验，来评估煤样粘结无烟煤的粘结能力。该方法对强粘结性和中等粘结性烟煤有较好的评估，但对弱粘结性煤样区分不足，测试重复性差，准确度不高。一些企业和高校为简化测试流程，对黏结指数测试专用设备进行了改进，如中国专利cn104089846a公开了可连续进样型全自动粘结指数测定仪及其使用方法，设计了转盘式连续进样装置，还与天平构成称重系统，不仅实现煤样的连续测定，提高测试效率，还能减小人为因素对结果的影响。

3、目前，对人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦尚没有有效的办法进行粘结性能评估，因此，开发一种简单可行、且能准确地表征不粘结或弱粘结原料粘结性的测试方法对于指导人造石墨产品的研发具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为解决常规黏结指数测试方法对不粘和弱粘结性石墨原料的粘结性区分不足，测试重复性差的问题，本发明提供一种人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，可以实现对粘结性普遍较差的原料进行很好的区分和性能评估，从而指导石墨生产工艺过程。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，包括步骤：

3、(1)将待测样品和添加剂按比例混合，得到混合试样，

4、其中，待测样品为人造石墨的焦原料，添加剂选自沥青、高分子聚合物、树脂中的至少一种；

5、(2)将混合试样与无烟煤放入坩埚中形成混合物，搅拌均匀后用压块将混合物压紧，使混合物表面处于同一水平面；

6、(3)对混合物施加压力；

7、(4)将坩埚置于850℃加热，到达设定时间后取出坩埚，在空气中冷却到室温；

8、(5)取出压块，称量坩埚中焦渣质量为m，然后将焦渣置于粘结指数测试仪中进行第一次转鼓试验，第一次转鼓试验后的焦渣用1mm圆孔筛进行筛分，称量筛上物的质量为m1，然后将筛上物进行第二次转鼓试验，第二次转鼓试验后的焦渣用1mm圆孔筛进行筛分，称量筛上物的质量为m2，按公式g＝(30×m1+70×m2)/5m计算粘结指数g值。

9、其中，需要说明的是，通过计算得到的粘结指数g值大于20，说明原料焦粘结性能较好，造粒效果佳；

10、粘结指数g值小于5，说明原料焦粘结性能较差，造粒过程需添加更多造粒助剂提高造粒效果；

11、粘结指数g值大于5小于20，说明原料焦粘结性能一般，造粒过程可选择添加少量造粒助剂提高造粒效果。

12、与现有技术相比，本发明人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，采用模拟人造石墨的工艺流程，在二元的试样与无烟煤体系中创新的加入少量的高反应性的含碳添加剂(添加剂选自沥青、高分子聚合物、树脂中的至少一种)，然后进行粘结指数测试。该含碳添加剂中沥青质和胶质的含量高，沥青、高分子聚合物、树脂等添加剂具有高的反应活性，在热处理过程中产生沥青质、胶质等提高原料焦的粘结强度，能增强试样与无烟煤的粘附性和耐磨强度，提高测试结果的稳定性，可以实现对粘结性普遍较差的原料进行很好的区分和性能评估，从而指导石墨生产工艺过程。

13、在一些实施例中，人造石墨的焦原料选自石油焦、煤焦、针状焦、弹丸焦、海绵焦、冶金焦、煅后焦中的至少一种。示例地，该人造石墨的焦原料为针状焦或弹丸焦，但不以此为限。

14、在一些实施例中，添加剂的粒度控制为小于0.2mm，示例地，添加剂的粒度为0.01mm、0.05mm、0.1mm、0.15mm，但不以此为限。

15、在一些实施例中，添加剂的用量为待测样品质量的1-10％，示例地，添加剂的用量为待测样品质量的5％、10％、或2％，但不以此为限。

16、在一些实施例中，沥青选自高温沥青、中温沥青、低温沥青中的至少一种，高温沥青的软化点大于95℃，中温沥青的软化点为75-95℃，低温沥青的软化点小于75℃。沥青为煤焦油蒸馏加工去除液体馏分后的残余物，加热到一定温度呈软化状态。根据软化点的不同，软化点高于95℃的煤沥青为高温沥青，软化点处于75-95℃之间的沥青为中温沥青，软化点低于75℃之间的沥青为低温沥青。作为示例地，采用软化点为150℃的高温沥青作为添加剂，但不以此为限。

17、在一些实施例中，树脂为热塑性或热固性树脂，进一步地，树脂为酚醛树脂类、环氧树脂类、糖醇树脂类、不饱和聚酯类、聚氨酯类中的至少一种，示例地，采用酚醛树脂为添加剂，但不以此为限。

18、在一些实施例中，高分子聚合物为聚苯胺、聚对苯、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。

19、需说明的是，无烟煤为烟煤黏结指数测定方法中的无粘结性的专用无烟煤。

20、在一些实施例中，混合试样与无烟煤的质量比为1-5：1-5，示例地，混合试样与无烟煤的质量比3:3，但不以此为限。

技术特征：

1.人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，人造石墨的焦原料选自石油焦、煤焦、针状焦、弹丸焦、海绵焦、冶金焦、煅后焦中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，添加剂的粒度控制为小于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，添加剂的用量为待测样品质量的1-10％。

5.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，沥青选自高温沥青、中温沥青、低温沥青中的至少一种，高温沥青的软化点大于95℃，中温沥青的软化点为75-95℃，低温沥青的软化点小于75℃。

6.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂类、环氧树脂类、糖醇树脂类、不饱和聚酯类、聚氨酯类中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚苯胺、聚对苯、聚吡咯、聚噻吩中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，其特征在于，混合试样与无烟煤的质量比为1-5：1-5。

技术总结
本发明公开人造石墨的不粘结或弱粘结原料焦的粘结性的测试方法，包括步骤：(1)将人造石墨的焦原料和添加剂(沥青、高分子聚合物、树脂中的至少一种)按比例混合得到混合试样；(2)将混合试样与无烟煤放入坩埚，搅拌均匀后用压块将混合物压紧；(3)对混合物施加压力；(4)将坩埚置于850℃加热，一定时间取出坩埚，冷却；(5)取出压块，称量坩埚中焦渣质量为m，然后将焦渣进行第一次转鼓试验，对焦渣筛分，称量筛上物的质量为m1，然后将筛上物进行第二次转鼓试验，对焦渣筛分，称量筛上物的质量为m2，按公式G＝(30×m1+70×m2)/5m计算G值。该方法能实现对粘结性普遍较差的原料进行很好的区分和性能评估，且测试结果稳定性高，对指导石墨生产有重要意义。

技术研发人员：李旭丹,王宁飞,仰韻霖
受保护的技术使用者：广东凯金新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16