From Chemistry Towards Technology Step-By-Step From Chemistry Towards Technology Step-By-Step От химии к технологии шаг за шагом 2782-1900 96285 10.52957/2782-1900-2025-6-1-55-64 Научные статьи Scientific articles Научные статьи Vliyanie termookisleniya elektrodnogo peka na izmeneniya ego sostava i svojstv Влияние термоокисления электродного пека на изменения его состава и свойств Ковалев Родион Юрьевич Kovalev Rodion Yuryevich kovaleviuhm@yandex.ru

кандидат физико-математических наук;

candidate of physical and mathematical sciences;

 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН Россия The Federal Research Center of Coal and Coal-Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences Russian Federation 24 03 2025 24 03 2025 6 1 55 64 23 10 2024 13 03 2025 https://chemintech.ru/en/nauka/article/96285/view

В работе проведена серия экспериментов по получению пеков с повышенной температурой размягчения Tр = 110-120 °С методом низкотемпературного термоокисления (до 300 °С) электродного каменноугольного пека категории В (Tр = 91 °С). Определены условия термоокисления, при которых получены данные типы пеков. Также установлены зависимости температуры размягчения и выходы продуктов термоокисления от длительности процесса и скорости расхода воздуха.

В работе проведена серия экспериментов по получению пеков с повышенной температурой размягчения Tр = 110-120 °С методом низкотемпературного термоокисления (до 300 °С) электродного каменноугольного пека категории В (Tр = 91 °С). Определены условия термоокисления, при которых получены данные типы пеков. Также установлены зависимости температуры размягчения и выходы продуктов термоокисления от длительности процесса и скорости расхода воздуха.

 каменноугольный пек термоокисление температура размягчения выход пека фракционный состав связующий пек. Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук» проект № 1022041700072-4.

Карпин Г. М., Вшивцев В. Г, Тесаловская Т. М. Заболотний А.И., Грабовский А.Э., Егоров В.Н. АC № 1765162 СССР. Способ переработки каменноугольной смолы, 1992. Karpin G. M., Vshivcev V. G, Tesalovskaya T. M. Zabolotniy A.I., Grabovskiy A.E., Egorov V.N. AC № 1765162 SSSR. Sposob pererabotki kamennougol'noy smoly, 1992. Utkin Y.A., Yanko E.A., Soloveichik E.Y., Strakhov V.M. Assessing coal pitch as a binder in anode production. Coke Chem., 2012, 55(9), 342-346. DOI: 10.3103/S1068364X12090098. Utkin Y.A., Yanko E.A., Soloveichik E.Y., Strakhov V.M. Assessing coal pitch as a binder in anode production. Coke Chem., 2012, 55(9), 342-346. DOI: 10.3103/S1068364X12090098. Meier M.W. Anodes: The Impact of Raw Material Quality and Anode Manufacturing Parameters on the Behaviour in Electrolysis. In The 23rd International Course on Process Metallurgy of Aluminium, Trondheim, 2004, P. 203. Meier M.W. Anodes: The Impact of Raw Material Quality and Anode Manufacturing Parameters on the Behaviour in Electrolysis. In The 23rd International Course on Process Metallurgy of Aluminium, Trondheim, 2004, P. 203. Бойтлер М., Пульс К.К. Пат. РФ № 2288251. Связующее для электродов и анодов и способ его получения, 2006. Boytler M., Pul's K.K. Pat. RF № 2288251. Svyazuyuschee dlya elektrodov i anodov i sposob ego polucheniya, 2006. Янко Э.Я. Исследование качества анодной массы, приготовленной на высокотемпературных пеках. Цветмет, 1981, 12, 73-76. Yanko E.Ya. Issledovanie kachestva anodnoy massy, prigotovlennoy na vysokotemperaturnyh pekah. Cvetmet, 1981, 12, 73-76. Ицков M.Л, Свобода Р.В., Фролов В.И. Влияние температуры размягчения связующих материалов на эксплутационные характеристики анодной массы. Цветмет, 1983, 12, 33-35. Ickov M.L, Svoboda R.V., Frolov V.I. Vliyanie temperatury razmyagcheniya svyazuyuschih materialov na eksplutacionnye harakteristiki anodnoy massy. Cvetmet, 1983, 12, 33-35. Ицков M.Л, Дыблина Н.П., Денисенко В.И., Вегнер А.А., Сергин Е.И. О влиянии альфа-фракции каменноугольного пека на эксплутационные характеристики анодной массы. Цветмет, 1986, 8, 51-54. Ickov M.L, Dyblina N.P., Denisenko V.I., Vegner A.A., Sergin E.I. O vliyanii al'fa-frakcii kamennougol'nogo peka na eksplutacionnye harakteristiki anodnoy massy. Cvetmet, 1986, 8, 51-54. Шеррюбле В.Г., Селезнев А.Н., Апалькова Г.Д. Вязкопластические свойства масс на основе пеков с различной температурой размягчения. Химия твердого топлива, 2003, 5, 17-21. Sherryuble V.G., Seleznev A.N., Apal'kova G.D. Vyazkoplasticheskie svoystva mass na osnove pekov s razlichnoy temperaturoy razmyagcheniya. Himiya tverdogo topliva, 2003, 5, 17-21. Barnakov C.N., Khokhlova G.P., Usov O.M. New Materials for Binder-Pitch Production. Coke Chem., 2019, 62(10), 464-467. DOI: 10.3103/S1068364X1910003X. Barnakov C.N., Khokhlova G.P., Usov O.M. New Materials for Binder-Pitch Production. Coke Chem., 2019, 62(10), 464-467. DOI: 10.3103/S1068364X1910003X. Barnakov C.N., Vershinin S.N., Khokhlova G.P., Samarov A.P., Kozlov A.P. Production of coal pitch by the oxidation of coal extracts in anthracene. Coke Chem., 2016, 59(8), 313-315. DOI: 10.3103/S1068364X16080020. Barnakov C.N., Vershinin S.N., Khokhlova G.P., Samarov A.P., Kozlov A.P. Production of coal pitch by the oxidation of coal extracts in anthracene. Coke Chem., 2016, 59(8), 313-315. DOI: 10.3103/S1068364X16080020. Barnakov C.N., Khokhlova G.P., Usov O.M., Naymushina T.M. Pitch Production from Mixtures of Coal Tar and Rubber Crumbs. Coke Chem., 2018, 61(8), 305-307. DOI: 10.3103/S1068364X18080033. Barnakov C.N., Khokhlova G.P., Usov O.M., Naymushina T.M. Pitch Production from Mixtures of Coal Tar and Rubber Crumbs. Coke Chem., 2018, 61(8), 305-307. DOI: 10.3103/S1068364X18080033. Фризоргер В.К., Пингин В.В., Маракушина Е.Н. Крак М.И., Довженко Н.Н., Бурюкин Ф.А. Пат. РФ № 2614445. Способ получения угольного пека-связующего для производства анодной массы углеродных электродов, 2017. Frizorger V.K., Pingin V.V., Marakushina E.N. Krak M.I., Dovzhenko N.N., Buryukin F.A. Pat. RF № 2614445. Sposob polucheniya ugol'nogo peka-svyazuyuschego dlya proizvodstva anodnoy massy uglerodnyh elektrodov, 2017. Marakushina E.N., Frizorger V.K., Lazarev D.G., Krak M.I., Kuznetsov P.N., Buryukin F.A. Study of Alternative Methods for Preparing the Pitch Binder for the Anode Paste. J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2016, 9(5), 714-723. DOI: 10.17516/1999-494X-2016-9-5-714-723. Marakushina E.N., Frizorger V.K., Lazarev D.G., Krak M.I., Kuznetsov P.N., Buryukin F.A. Study of Alternative Methods for Preparing the Pitch Binder for the Anode Paste. J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2016, 9(5), 714-723. DOI: 10.17516/1999-494X-2016-9-5-714-723. Фризоргер В.К., Пингин В.В., Маракушина Е.Н., Гурьев Н.Н., Крак М.И., Лазарев Д.Г., Андрейков Е.И., Диковинкина Ю.А. Пат. РФ № 2601766. Способ получения компаундного электродного пека для изготовления углеродных материалов и изделий из них, 2016. Frizorger V.K., Pingin V.V., Marakushina E.N., Gur'ev N.N., Krak M.I., Lazarev D.G., Andreykov E.I., Dikovinkina Yu.A. Pat. RF № 2601766. Sposob polucheniya kompaundnogo elektrodnogo peka dlya izgotovleniya uglerodnyh materialov i izdeliy iz nih, 2016. Фризоргер В.К., Пингин В.В., Маракушина Е.Н., Крак М.И., Лазарев Д.Г., Барнаков Ч.Н., Самаров А.В., Вершинин С.Н., Хохлова Г.П., Козлов А.П., Исмагилов З.Р. Пат. РФ № 2586135. Способ получения связующего пека, 2016. Frizorger V.K., Pingin V.V., Marakushina E.N., Krak M.I., Lazarev D.G., Barnakov Ch.N., Samarov A.V., Vershinin S.N., Hohlova G.P., Kozlov A.P., Ismagilov Z.R. Pat. RF № 2586135. Sposob polucheniya svyazuyuschego peka, 2016. Вершинина Е.П., Гильдебрандт Э.М., Селина Е.А. Тенденции развития производства связующего для анодов алюминиевых электролизеров. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, 2012, 5(7), 752-759. Vershinina E.P., Gil'debrandt E.M., Selina E.A. Tendencii razvitiya proizvodstva svyazuyuschego dlya anodov alyuminievyh elektrolizerov. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Tehnika i tehnologii, 2012, 5(7), 752-759. Cutshall E., Mailet L. Vertical stud Soderberg emissions using a petroleum pitch blend. Light Met., 2006, 547-552. Cutshall E., Mailet L. Vertical stud Soderberg emissions using a petroleum pitch blend. Light Met., 2006, 547-552. Perez M., Granda M., Garcia R., Menendez R., Romero E. Preparation of binder pitches by blending coal-tar and petroleum pitches. Light Met., 2001, 38, 573-579. Perez M., Granda M., Garcia R., Menendez R., Romero E. Preparation of binder pitches by blending coal-tar and petroleum pitches. Light Met., 2001, 38, 573-579. Perez M., Granda M., Garcia R., Moinelo S.R., Romero M.E. Petroleum derivatives as an alternative to binder coal-tar pitches. Light Met., 2000, 531-536. Perez M., Granda M., Garcia R., Moinelo S.R., Romero M.E. Petroleum derivatives as an alternative to binder coal-tar pitches. Light Met., 2000, 531-536. Фризоргер В.К., Маракушина Е.Н., Пингин В.В., Крак М.И. Пат. РФ № 2582411. Способ получения связующего для изготовления углеродных материалов и изделий из них, 2016. Frizorger V.K., Marakushina E.N., Pingin V.V., Krak M.I. Pat. RF № 2582411. Sposob polucheniya svyazuyuschego dlya izgotovleniya uglerodnyh materialov i izdeliy iz nih, 2016. Чешко Ф.Ф., Шустиков В.И., Клешня Г.Г., Скрипченко Н.П. Изучение влияния отдельных технологических факторов на процесс термоокислительной обработки среднетемпературного пека. Углехимический журнал, 2018, 5, 7-16. Cheshko F.F., Shustikov V.I., Kleshnya G.G., Skripchenko N.P. Izuchenie vliyaniya otdel'nyh tehnologicheskih faktorov na process termookislitel'noy obrabotki srednetemperaturnogo peka. Uglehimicheskiy zhurnal, 2018, 5, 7-16. Petrovykh A.P., Moskalev I.V., Kisel'kov D.M., Valcifer V.A., Strelnikov V.N. Analysis and comparison of properties of air-blown and of thermally treated pitches. Coke Chem., 2015, 58(1), 23-31. DOI: 10.3103/S1068364X1501007X. Petrovykh A.P., Moskalev I.V., Kisel'kov D.M., Valcifer V.A., Strelnikov V.N. Analysis and comparison of properties of air-blown and of thermally treated pitches. Coke Chem., 2015, 58(1), 23-31. DOI: 10.3103/S1068364X1501007X. Choi K.H., Lee S.Y., Hong I., Son S., An J.C., Kim S. Molecular-level investigation of coal-tar pitch treated by air blowing: Revealing the restructure of aromatic compounds via radical reactions. Carbon, 2023, 203, 377-385. DOI: 10.1016/j.carbon.2022.11.022. Choi K.H., Lee S.Y., Hong I., Son S., An J.C., Kim S. Molecular-level investigation of coal-tar pitch treated by air blowing: Revealing the restructure of aromatic compounds via radical reactions. Carbon, 2023, 203, 377-385. DOI: 10.1016/j.carbon.2022.11.022. Bermejo J., Fernández A.L., Prada V., Granda M. Menéndez R. Monitoring the synthesis of new pitches from coal tar and its fractions by chromatography and related techniques. J. Chromatogr. A, 1999, 849(2), 507-519. DOI: 10.1016/S0021-9673(99)00608-1. Bermejo J., Fernández A.L., Prada V., Granda M. Menéndez R. Monitoring the synthesis of new pitches from coal tar and its fractions by chromatography and related techniques. J. Chromatogr. A, 1999, 849(2), 507-519. DOI: 10.1016/S0021-9673(99)00608-1. Сидоров О.Ф. Канцерогенная активность каменноугольных пеков в зависимости от технологии их получения. Кокс и химия, 2006, 6, 36-39. Sidorov O.F. Kancerogennaya aktivnost' kamennougol'nyh pekov v zavisimosti ot tehnologii ih polucheniya. Koks i himiya, 2006, 6, 36-39. Ковалев Р.Ю., Гаврилюк О.М. Оптимизация технологии получения высокотемпературного пека. Инновационный конвент "Кузбасс: образование, наука, инновации": Материалы XII Инновационного конвента. Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2024. С. 356-357. Kovalev R.Yu., Gavrilyuk O.M. Optimizaciya tehnologii polucheniya vysokotemperaturnogo peka. Innovacionnyy konvent "Kuzbass: obrazovanie, nauka, innovacii": Materialy XII Innovacionnogo konventa. Kemerovo: Kemerovskiy gosudarstvennyy universitet, 2024. S. 356-357. Ковалев Р.Ю., Никитин А.П. Установка по получению высокотемпературного пека. Инновационные технологии и решения в промышленности: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). Ишимбай-Стерлитамак: ФГБОУ ВО "Уфимский университет науки и технологий ", 2024. С. 396-398. Kovalev R.Yu., Nikitin A.P. Ustanovka po polucheniyu vysokotemperaturnogo peka. Innovacionnye tehnologii i resheniya v promyshlennosti: Sbornik materialov Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii (s mezhdunarodnym uchastiem). Ishimbay-Sterlitamak: FGBOU VO "Ufimskiy universitet nauki i tehnologiy ", 2024. S. 396-398. Сидоров О.Ф. Современные представления о процессе термоокисления каменноугольных пеков. 1. Механизм взаимодействия кислорода с углеводородами пека. Кокс и химия, 2002, 9, 35-43. Sidorov O.F. Sovremennye predstavleniya o processe termookisleniya kamennougol'nyh pekov. 1. Mehanizm vzaimodeystviya kisloroda s uglevodorodami peka. Koks i himiya, 2002, 9, 35-43. Сидоров О.Ф. Современные представления о процессе термоокисления каменноугольных пеков. Ч.3 Влияние условий окисления на характер термохимических превращений и структуру пека. Кокс и химия, 2004, 6, 24-30. Sidorov O.F. Sovremennye predstavleniya o processe termookisleniya kamennougol'nyh pekov. Ch.3 Vliyanie usloviy okisleniya na harakter termohimicheskih prevrascheniy i strukturu peka. Koks i himiya, 2004, 6, 24-30. Kovalev R.Yu., Gavriljuk O.M., Nikitin A.P., Ismagilov Z.R. Thermal Oxidation of Electrode Coal Pitch. Coke Chem., 2023, 66(7), 351-354. DOI: 10.3103/S1068364X23700941. Kovalev R.Yu., Gavriljuk O.M., Nikitin A.P., Ismagilov Z.R. Thermal Oxidation of Electrode Coal Pitch. Coke Chem., 2023, 66(7), 351-354. DOI: 10.3103/S1068364X23700941. Ковалев Р.Ю. Исследование зависимости температуры размягчения продуктов низкотемпературного термоокисления электродного пека от их состава. Химические проблемы современности 2024: Сборник материалов VIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Донецк: ФГБОУ ВО «Донецкий государственный университет», 2024. С. 348-352. Kovalev R.Yu. Issledovanie zavisimosti temperatury razmyagcheniya produktov nizkotemperaturnogo termookisleniya elektrodnogo peka ot ih sostava. Himicheskie problemy sovremennosti 2024: Sbornik materialov VIII Mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii studentov, aspirantov i molodyh uchenyh. Doneck: FGBOU VO «Doneckiy gosudarstvennyy universitet», 2024. S. 348-352.