中間相理論及其應(yīng)用

中間相理論與其應(yīng)用中間相理論是煤巖學(xué)與現(xiàn)代物理檢測分析的根底上開起來的它對(duì)形成焦過程作出更為科學(xué)的釋。被認(rèn)為是重某某論突破，對(duì)于粘結(jié)理、碳素材料的制備起了巨大推動(dòng)作用。一．研究簡史為了深入掌握或?yàn)r青成焦規(guī)律人們從本世紀(jì)２０代開始用光學(xué)顯微鏡研究焦炭并發(fā)現(xiàn)炭中存在著大小不一的光學(xué)各向異性組織但不能解釋其成因。進(jìn)入６０年代后對(duì)炭過程相變規(guī)律的研究日趨活躍。61在澳利亞煤中發(fā)現(xiàn)了中間相小球體這種小球體在我國某某熱變質(zhì)煤中也有發(fā)并觀察到它的長大，融并和最后生成嵌型光學(xué)組織的過程后對(duì)各種含碳有機(jī)合物在熱解過程中所形成的中間相與其展過程進(jìn)展了廣泛的研究。逐步形成了中相理論成焦機(jī)理。1965年Taylor與Brooks電子衍射等技術(shù)證明了中間相小球體于層迭向到液晶結(jié)構(gòu)并提/

出了brooks-Taylor型中間相球體的結(jié)構(gòu)模型年White究了中間在融并過程中形成的缺陷認(rèn)為它們屬于迭層缺陷，并把這些缺陷按取向的不同而分為四類還闡述了它們的成機(jī)理。White結(jié)論為日本的本田英日所證實(shí)來國的Lewis用熱臺(tái)顯微鏡續(xù)觀察了瀝青的中間相的轉(zhuǎn)化過程。１７２年起，究了煤化度和煉焦件對(duì)所得焦炭光學(xué)組織的影響在中間理論指導(dǎo)下1968年起日本的KOA石油公司生產(chǎn)了石油系狀焦新日鐵化學(xué)公司開生產(chǎn)煤系針狀焦1970年大谷開發(fā)了各向性碳纖維。82年又提出“潛在中間相開發(fā)了制造石油瀝青纖維的技術(shù)。83年日泰弘等發(fā)現(xiàn)了“預(yù)中間相〞，開發(fā)了造煤焦油瀝青纖維的技術(shù)。至今，對(duì)中間的研究仍然十分活躍，但這些研究成果的際應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對(duì)于微晶結(jié)構(gòu)究主要采用X—射線衍射技術(shù)對(duì)于微結(jié)構(gòu)研究主要采用光學(xué)顯微鏡。/

word二．中間相的本概念1.液晶：液晶是指介于相與液相之間的一種特殊相液晶既保了晶體中分子排列整齊呈各向異性的特又具有流動(dòng)性即為液態(tài)晶體是某些機(jī)化合物的一種特殊存在形式，它既不于晶體，也不同于液體。晶體：是原子原子團(tuán)有規(guī)律排列的物體，具有各向異性征稱為遠(yuǎn)程有序。液體子或原團(tuán)在小X圍內(nèi)有規(guī)律的排列具有各向性征稱近程有序、遠(yuǎn)程無序△晶體

混濁的流體

透明液體〔各向異性〕〔向異性〕〔向同性〕某些有機(jī)化合在晶體融化過程中所形成的渾濁流體既液晶。液晶同液體的別：能流動(dòng)但顯示各向異性。液晶同晶體的別：顯示各向異性但能流動(dòng)。/

word液晶的種類很，根本上可以分為二大類：ａ、熱變型液在一定溫度X內(nèi)在純物質(zhì)或混合物中出現(xiàn)。ｂ、溶變性液在一定濃度和度X圍內(nèi)通過極性金屬和特定溶劑互作用而產(chǎn)生故在純物質(zhì)中不存在。液晶的分子都特殊的取向如向列型晶體的分子是碰頭的排列著層間分子排列大致平行。2．中間相某些煤瀝青其它含炭有機(jī)物在加熱到350—500℃時(shí)夠在熔融態(tài)液相中形成由聚合液晶成的各向異性的流動(dòng)物質(zhì)，稱為中間相。中間相屬于熱型液晶根其排列方式不同，有近液晶、向列液晶和膽留液晶三種通常向液晶的特點(diǎn)是桿狀分子沿空間一定方向定排列成行，而這些桿狀分子的中心是無序而碳化過程中出現(xiàn)的熱變/

word型液晶為盤狀子盤狀分子是由熱解反響和芳香族聚合響所形成的大的片狀分子平行排列起來組成的中間相存在的時(shí)間很短，很快就化為半焦。但這一階段的行為對(duì)后續(xù)產(chǎn)物半焦，焦炭〕的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)起著決定性的響在許多易石墨化含碳有機(jī)化合物中觀到了中間相的形成與變化過程。如：煤系物料：煤焦油，焦油瀝青，液化煤等石油系物料：油焦油，石油瀝青，天然瀝青等有機(jī)化合物：氯乙烯，蒽，菲等/

word中間相與液晶共性：具有塑性，各異性等中間相與液晶區(qū)別：〔1中間相的成和演變是不可逆過程，并且由盤狀分構(gòu)成?！?中間相在形成和開展過程中不斷發(fā)生著化學(xué)變化如：↑。而液晶一般在化學(xué)質(zhì)上是穩(wěn)定的。〔3一般液晶在溫度下降、動(dòng)能降低的情況下，從液轉(zhuǎn)化而來。而中間相是在碳化過程伴隨著溫度生高發(fā)生熱裂解、熱合，有利于相變的情況下產(chǎn)生的。三：中間相的成，開展與固化1．中間相的形：/

word含有機(jī)化合加熱到350℃時(shí)開始明顯的分解成膠狀態(tài)。解形成的自由基不斷縮聚成稠芳〔環(huán)為十幾到二十幾個(gè)左右〕如圖所示這種片狀的大分子在熱擴(kuò)散的作下不斷聚集堆積于是便在各向同性的液內(nèi)形成類似液晶的新相—具有各向異性球形可塑性物質(zhì)稱為中間相小球體，便初生的中間相。形成中間相的件主要有二個(gè)：1、單體分子的質(zhì)量大〔或單體分的質(zhì)量約為500，可二迭化這些分子具有形成平面的性能假如出現(xiàn)非平型分子，如此不能形成/

word中間相當(dāng)形平面狀的大分子濃度達(dá)到臨界條件時(shí)，才發(fā)生中間相的核晶化作用，形成中間相小體的前軀體。初生的中間相度較低，在外表自由能的作用下，使取最小外表積而呈球型。在正交偏光鏡下明顯的消光紋，表現(xiàn)為各向異性有時(shí)也棒狀蝌蚪狀等〕圖片圖片2中間相結(jié)構(gòu)圖2．中間相小球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)典型的中間相球體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，稱為Browks-Talor型具有這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的中間小球體最穩(wěn)定。/

word它是由大致平的分子層片堆集而成的，層片的中存在一條極軸，各層片于中心處與極軸相所有層片中只有最大層片成一層面其層片由中心向邊緣逐漸彎曲成曲面。越靠兩極的平面彎曲的越厲害。所有層片的邊都與小球體外表正交。這種中間相小球體內(nèi)部結(jié)構(gòu)是通過確定其各部位的用電子射圖象推測出的圖。也可由偏光顯鏡在正交偏光下觀察中間相小球體的消現(xiàn)象確定出。/

3．中間相開展程：如圖8-15所?！?〕熱分解形自由基。/

〔2熱縮聚：由基碎片縮聚成片狀稠環(huán)大分子。〕成球稠大分子因熱擴(kuò)散在液相中遷一而堆積形成個(gè)小球體。(4)長大個(gè)小球體不斷吸周圍各向同性物質(zhì)而成。(5)觸:已成的球體不斷長,新形的球體不斷出,球的間距少而互相接觸(6)融:兩個(gè)或多個(gè)接觸的小體合并成一個(gè)新的大球。(7)重:球體內(nèi)局部子不斷重排列而形成新的規(guī)如此排列而恢復(fù)球形。(8)粘:流性逐漸消失粘度升高球體的外表X力失。(9)變:在出的氣體和剪切的作用下,使彎曲的分子片變形,排列更規(guī)如此化。(10)化:因溫升高而固化形不同的結(jié)構(gòu)單〔焦顯微結(jié)構(gòu)或整體中間相〕三、瀝青的中相轉(zhuǎn)化過程由于瀝青中間轉(zhuǎn)化過程在光學(xué)顯微/

鏡下〔特別是有熱臺(tái)時(shí)〕能清晰觀察到，所研究中間相化過程往往以瀝青作為起始物質(zhì)。瀝青熱熔融，由瀝青熱介斷裂下來的芳香族游基碎片經(jīng)縮聚作用而成形成各向同性母然后在各向同性母體中形成一個(gè)晶核〔種稱為中間相前軀體。這個(gè)過程在初可逆的這是一個(gè)均勻的核晶化過程。中相前軀體一但生成，就從周圍各向同性母中吸收組分分子而逐漸長大此后的晶化程就為不可逆在體系中，一方面已有的體不斷吸收周圍的母體基質(zhì)而逐漸長大另一方面還不斷有新的球體產(chǎn)生。它們之相互吸引，逐漸靠攏而發(fā)生融并球體與體之間的外表X力是球體融并的主要?jiǎng)恿θ诓⒑蟮那蚪?jīng)過重排，形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。即使200um的大球時(shí)圍還有新的球體產(chǎn)生。當(dāng)炭化溫度進(jìn)步提高或保持溫度延長炭化時(shí)間時(shí)，體內(nèi)分子的聚合持續(xù)發(fā)生，整個(gè)體系粘度逐升高。融并后的中間相〔或稱整體中間相達(dá)到固化，形成光學(xué)各向異/

word性炭。如圖片1片2中間相融并程的理狀態(tài)2個(gè)中間小球體觸時(shí)，分子層平行插入，并有足夠的時(shí)間達(dá)到平衡和進(jìn)分子重排。但在實(shí)際融并程中，體系內(nèi)不斷產(chǎn)生新的球體已的球體也可能以不同的角度接觸。理想的況是：在未達(dá)到平衡前，第二個(gè)熔并未發(fā)這樣就可以取得完全無缺陷的熔并中間形成的大球與小球有同樣的消光紋但際上在達(dá)到平衡前不管怎樣緩慢加熱新的球體也會(huì)一個(gè)接一個(gè)地發(fā)生融并，故融的中間相總是有缺陷的。熔并的小球體與球有著不同的復(fù)雜消光花紋。也有可發(fā)三個(gè)或以上的小球體融并，這就會(huì)造成中的迭缺陷根據(jù)White研種迭層缺陷的可分為：X型交叉O型叉U型點(diǎn)與型節(jié)點(diǎn)/

四類。如圖：X型交〔X——typecorotatingcross消光紋隨載物轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，C軸夾角<90度O型交叉O——typecounterrotatingcross消光紋與載物轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，C軸夾角>90度這種情況說明消光交點(diǎn)上有迭層缺陷。/

近年來發(fā)現(xiàn)單個(gè)中間相小球體異型：有本田型、Kovac-Lewise型等。/

wordKovac型是用用ALCL在160-3003下溶聚合成瀝青合成瀝〔反響后，用酸將ALCL介除去〕在加熱成的。3本田型小球體除去QI的煤焦油加3-5%碳黑熱轉(zhuǎn)形成。碳黑中間相瀝青在生成尚未互相疊砌的層三者之間互依不形Brooks-Taylor，本田型或碳黑。四影響瀝青中間相轉(zhuǎn)化的因素①、瀝青本身性質(zhì)瀝青的軟化點(diǎn)粘密組分組成、縮聚活性等中間的熱轉(zhuǎn)化過有很大影響。瀝青在中相熱轉(zhuǎn)化期間，系統(tǒng)的流動(dòng)性尤其是系統(tǒng)粘度影響中相形成的重要因素。瀝在較低溫度下粘度較大，假/

word如在進(jìn)入中間熱轉(zhuǎn)化階段，粘度進(jìn)速下降，如此有利中間相小球體充分長大。中間相小球體出的初始溫度低、固化溫度高，即熱轉(zhuǎn)化溶區(qū)間大，有利于中間相小球體的充分開有利于融并的中間相小球體狀子互穿插排，Browks-Talor構(gòu)。瀝青分子層片化學(xué)活性，分子量大小與平面度對(duì)中相的熱轉(zhuǎn)化過程也有影響。假如化學(xué)縮聚性強(qiáng)如此使縮聚產(chǎn)物分子量迅速增加，片間生成大量交連鍵，使中間相小球體無長大不利于生成大尺寸結(jié)構(gòu)。②、固體雜質(zhì)影響一般瀝青中均有５±%固體顆粒。用喹啉作為溶劑提瀝青時(shí)，這些固體顆粒不溶于喹啉此為喹啉不溶物稱為QIQI又分為原生QI次生原生〔次QI〕是由煤焦中的固體顆粒帶入煤瀝青中的次生Ｑ〔次QI是焦油再蒸溜過程中由熱聚合用形成的。/

筆者研究明確煤瀝青中的原生主要由煤粉、焦與熱聚合物組成。見照片。原生QI存在，會(huì)附在生成中間相小球體外表，形成缺陷的中間相小球體，妨礙其長大融并時(shí)分子重排，不利于形成大結(jié)構(gòu)的焦炭顯微構(gòu)。因此，要得得到經(jīng)中間相充分分展的品，如針狀焦的原料，碳纖維原料、中間炭微珠等，必須將除去。除去的方法多種。溶劑處理煤瀝將溶劑抽出物炭化得到精制瀝青，進(jìn)展中間相熱轉(zhuǎn)化〔如日本生產(chǎn)針狀焦的法〕離心處理煤瀝：用高速離心機(jī)，利用QI煤瀝青的比重差異，將QI去〔如美國魯馬公司的法我們也研究了用熱離心機(jī)處理除去瀝青得到了最優(yōu)的工藝條件。比擬了處不同焦化廠煤瀝青的性能等。我們的研究明次生利中間相的生長。我們的研究還現(xiàn)在中間相小球體生成、長大、融形成整體中間相并固化后，/

系統(tǒng)中可流動(dòng)各向同性基質(zhì)可充填整體中間相中的氣、裂隙中，其中又可生成中間相小球體為后生小球體這種后生小球體由于其成、長大、融并不受的影響，故較為美，無缺陷。但由于生成時(shí)溫度較高體系度較大難以長成大球。③、Ｏ、Ｎ、等雜質(zhì)原子的影響一般瀝青中含少量ＯＳ雜原子，以各種鍵與瀝基質(zhì)相連。由于Ｏ、Ｎ、Ｓ原子的電負(fù)性，分子中含有這些雜原子，容易在分子內(nèi)產(chǎn)生極性，在較低溫度下就可進(jìn)展熱介與聚反響，使中間相的生成與開展受到影響如Ｏ原子大多－OH等形式在。由于這些基團(tuán)存在，提高了瀝青粘度，降低了分子層片平面性、取向性，故不利于中間相的生成開展因此Ｏ原子含量高時(shí)易形成難石墨碳。因此要得到間相經(jīng)充分發(fā)開展的產(chǎn)品，需盡量選雜原子少的原料或?qū)⑵涑ァＨ缛毡旧合堤祭w維時(shí)，就用加Ｈ的/

方法除去原料青中的雜原子，再進(jìn)展中間相熱轉(zhuǎn)化。④、催化劑的響瀝青碳化過程在產(chǎn)生中間相晶核以前，催化劑可制液相中的縮聚反響。如添加Ａl有益于中間的開展，成各向異性碳材料添堿金屬作為催化劑如此不利于中間相開展有助于生成各向同性碳。使用Ａ催化劑時(shí)在碳化程中，中間相中可生環(huán)烷結(jié)構(gòu)的化合物然后進(jìn)展脫Ｈ與縮聚響，形成縮合多環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)雖然分子量所提高因有環(huán)烷結(jié)構(gòu)，所以可以得持低的液相粘度，使分子取向與形成片狀結(jié)較易進(jìn)展。故可促進(jìn)中間相的生成與開展使用金屬Ｋ作化劑時(shí)可降低小球體的初生溫度，在碳化初期就伴隨有縮聚反響，快速地進(jìn)脫Ｈ反響，通過芳烴間的縮聚反響，形成環(huán)芳烴并迅速進(jìn)展核晶化，使生成的中間小球體來不與向取向就固化，故不利于成的顯微結(jié)構(gòu)向大尺寸結(jié)構(gòu)/

開展。⑤、磁場影響液晶分子具有磁作用因此在瀝青中間形成過程中施加外界磁場可以改變中間相的定向排列日本學(xué)者Yanada研了磁場中瀝青形成的中間相微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)磁場促進(jìn)中間相結(jié)構(gòu)在較大圍定向排列,使中間相小球體的極軸與磁方向垂直。這些定向排列的中間相小球體容易聚集、容易實(shí)現(xiàn)融并。⑥、加熱速度慢速加熱有利中間相開展。五．焦炭的光組織(微結(jié)構(gòu))焦炭由氣孔與孔壁組成在偏反光顯微鏡下觀察焦光片清楚的看出焦炭的氣孔與氣孔壁形態(tài)粒間的界面結(jié)合情況。1.焦炭顯微結(jié)構(gòu)的分類與命名/

word在偏反光顯微下研究明確:炭本身是一種不均的物質(zhì),具有多種結(jié)構(gòu)形態(tài)它的光學(xué)性質(zhì)不同。根據(jù)構(gòu)形態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的差以分為假干顯微組分。主要有二類各向同性結(jié)構(gòu):結(jié)均一，正交偏光鏡下無消光現(xiàn)象轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)不變色。突起，在正交偏光鏡加膏試板的條件下，呈紫紅色。圖3各向異性結(jié)構(gòu)外表看起來突凹不平，轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)有明顯消光現(xiàn)象與消光性，各色區(qū)的尺寸不一形狀也各異；在正交偏光鏡加石膏試板條件下，呈紫紅色、黃色、藍(lán)色，轉(zhuǎn)動(dòng)物顏色改變。有許多同一類單元〔光學(xué)形態(tài)一樣，尺寸接近，形相似〕組成的結(jié)構(gòu)區(qū)域稱為一種顯微結(jié)類型。不同顯微結(jié)構(gòu)型具有不同的光學(xué)特性，這就是焦微觀結(jié)構(gòu)在光學(xué)性質(zhì)上的反映。從光學(xué)征可以推斷出焦炭物質(zhì)的碳排列和定向況。焦質(zhì)的層片分子假如隨機(jī)定向，雜堆砌，如此必然顯示各向同性，假如碳不同程度的局部有序和平行堆砌，必然示各向異性。/

目前國內(nèi)外對(duì)炭顯微結(jié)構(gòu)的劃分尚無同一標(biāo)準(zhǔn)。國外主要是Marsh等人在研究煤，石油瀝青，焦瀝青，溶劑精制煤，煤的抽提物，有機(jī)分子聚合物與模型有機(jī)物等的炭化后提的。其特點(diǎn)是適用于瀝青焦，炭素焦顯結(jié)構(gòu)的劃分，劃分的尺寸偏大。國內(nèi)主要是某熱能所所做了較多的工作。冶金系多采用某某熱能所的分類。/

word圖56圖圖圖圖10圖11圖12圖13圖六．煤的中間轉(zhuǎn)化過程由于在熱變質(zhì)中觀察到中間相小球體，并可解釋炭光學(xué)組織的成因，又在透射電鏡下觀察了煤的中間相轉(zhuǎn)化過程，因此絕大多數(shù)學(xué)認(rèn)為中等變質(zhì)程度煤中的/

word活性組分在炭時(shí)經(jīng)歷了中間相的轉(zhuǎn)化過程。但是至今止，對(duì)煤的中間相轉(zhuǎn)化過程的觀察還不夠分在光學(xué)顯微鏡下還難以觀察到煤炭化生成的中間相小球體。煤的組成較瀝復(fù)雜得多煤中含有惰性組分和雜原，煤化度也各不相。煤的炭化過程也比瀝復(fù)雜得多。瀝青在加熱時(shí)，根本碳化已形液相產(chǎn)物。而煤在炭化過程中如此只能形由液、固、氣三相混合體，在炭化過程中現(xiàn)不同的狀態(tài)，體系的粘度和分子的活性極不一樣。此外，煉焦條件對(duì)煤的中間相化也有一定影響。１、無煙煤等變質(zhì)程度煤在加熱時(shí)不融不存在生成中間相的條件但高煤程度煤中的活性組分本身含有具有一定尺一定形狀和在一定程度上呈三維排列的子，這些組分在碳化時(shí)，只要使分子結(jié)構(gòu)生微小變化即可轉(zhuǎn)化尺寸的光學(xué)各向異碳成為焦炭光學(xué)組織中根底各向異性組。２、低變質(zhì)程煤/

word由于含有較多氧原子組分分子活性高，容易生成維變連鍵，阻礙中間相的生成，故即使熔，也只能形成光學(xué)各向同性碳。３、中等變質(zhì)度的煙煤加熱時(shí)軟化熔，形成膠質(zhì)體，它的流變性與熔融的青有很大差異。首先，熔融的瀝青是根本均一的流動(dòng)相，而煤的膠質(zhì)體如此為氣、、液三相混合物。其次，煤的膠質(zhì)體的粘要比熔融瀝青高得多這就決定了煤生成焦炭的光學(xué)組織要比瀝青小得多。英國的Patrik指出，在瀝青中間相轉(zhuǎn)化過程中，系的粘度對(duì)最終形成光學(xué)各向異性炭的光組織大小有很大影響而在煤的炭化中未找到這種對(duì)應(yīng)關(guān)系如鏡質(zhì)組反射率為1.55-1.80它的基氏流動(dòng)度比擬低，說明系粘度較大，但炭化后的焦炭都具有較大流線形光學(xué)組織而鏡質(zhì)組反射率為0.8-1.46的煤，具較大的基氏流動(dòng)度，即體的粘度小，只得了光系組織/

尺寸較小的鑲型的焦炭這一現(xiàn)可局部地用低煤化度煤氧高易于生成交連鏈來解釋。但解釋得夠完滿。煤成焦過程中升溫速度與維溫時(shí)間對(duì)煤的中間相化有明顯作用。提高升溫速度后，有利于間相轉(zhuǎn)化，可使焦炭的光學(xué)組織尺寸變大這也不同于瀝青的中間相轉(zhuǎn)化過程。延長煤碳化過中的朔性溫度區(qū)間有利于中間相的大與融并，而使焦炭光學(xué)組織增大。增大化壓力，可使常壓下逸出的小分子體系留體系內(nèi)參與反響有利于減小體系的粘度從而促使中間相的長大與溶并。用中間相理論可指導(dǎo)生產(chǎn)冶金焦的配合煤的選擇。七．煤成焦過程的中間相程與焦顯微結(jié)構(gòu)關(guān)系煤中不同顯微巖組分所經(jīng)歷的中間相歷程不同，形了不同的焦炭光學(xué)組織。煤成焦過程的中相歷程與焦炭顯微結(jié)構(gòu)關(guān)系如下列圖：/

word氣相氣體逸，產(chǎn)生壓力和剪切力焦氣孔熱解炭活性組分熔融液相中間歷程固化各相異碳焦〔各向同性〕〔各向異性〕煤惰組不融保固相各同同性的破、絲碳煤中的活性組鏡組與穩(wěn)定組〕在℃±時(shí)分解為氣相與一局部液相〔為各一樣性而性組分保持原來的形態(tài)。隨著熱分與熱縮合的進(jìn)展，從液相中形成一局部間相〔各向異性其余局部仍為各向同的液相550℃±形成半焦。中間相固后形成各向異性結(jié)構(gòu)。各向同性的液相部與惰性組分構(gòu)成了焦炭中的各向同性構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成了焦碳物質(zhì)。此可見：炭的各向異性結(jié)構(gòu)都經(jīng)歷中間相過程。焦中的各向同性結(jié)構(gòu)由形成中間相的液相與惰性/

word物質(zhì)所形成。炭中各向異性的比例主要取決于中間相數(shù)量。各向異性的強(qiáng)弱如此與中間相的狀稠環(huán)的聚合程度有關(guān)。中間相只能由性組分形成。因，鏡質(zhì)組的性質(zhì)在很程度上決定著能否形成中間相、中間相數(shù)量與小球體的聚合程度。其次煤的膠體的粘度要比熔融瀝青高得多這就定了煤生成的焦炭的光學(xué)織尺寸要比瀝青的小得多。焦炭中各向異性比例主要取決中間相的數(shù)量。煤的組成比瀝青復(fù)雜得多煤中還含有惰性組分和雜原子，媒化度也不一樣，炭化過程也比瀝青復(fù)雜得多。瀝加熱時(shí)，根本上成為流體，而不同煤化度煤因其分子量和化學(xué)組成有很大差異，炭化討程中呈現(xiàn)不同的狀態(tài)體系的粘度分子的活性也不同此外，煉焦條件對(duì)煤間相轉(zhuǎn)化也有一定影響。圖15圖16圖17煤鏡質(zhì)組的性又取決于變質(zhì)程度：〔1〕無煙煤等變質(zhì)程度煤高變質(zhì)程度煤熱時(shí)不熔融不存在形成中間相的條高變質(zhì)程度煤中的某些活/

word性組分本身就有一定尺寸一定形狀和在一定程度上呈維排列的分子。這些分子在炭化時(shí)只要使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生微小的變化即可轉(zhuǎn)化為光各向異性炭這就是焦炭光學(xué)組織中的根各向異性組織、較強(qiáng)各向異性結(jié)構(gòu)的片狀〔2〕煤化度低煙媒：芳構(gòu)化程度低熱時(shí)易形成較多的小分于氣體產(chǎn)物層片的直徑小，雜原子多，組分分子活性，化學(xué)縮聚活性大，易形成交連鍵而隨機(jī)向，阻礙中間相生成，所以即使熔融，也能形成光學(xué)各向同性炭?！?〕中等媒化的煙媒；其鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)于二維有序排列交連鍵少。熱解產(chǎn)的化學(xué)活性適中，液相的流動(dòng)度和溫度區(qū)都較大有利于中間相的形成和開展。加時(shí)軟化熔融，形成膠質(zhì)體，固化后形成各鑲嵌結(jié)構(gòu)和流動(dòng)型結(jié)構(gòu)。八．影響焦炭微結(jié)構(gòu)的因素/

word主要有變質(zhì)程相組成工條件。①煤變質(zhì)程度影響：對(duì)焦炭光學(xué)組影響最大的是煤變質(zhì)程度。研究明煤變質(zhì)程度升高，其焦炭中的各向同性構(gòu)逐漸減少各向異性結(jié)構(gòu)逐漸增多，微的大顆粒結(jié)構(gòu)也逐漸增多。變質(zhì)程度較低煙煤〔鏡質(zhì)組反射率Rmax<0時(shí)形成有各向同性組織的焦炭。隨變質(zhì)度增加，焦炭中各向同性組織下降，粒狀嵌組織含量增多。當(dāng)煤的鏡/

質(zhì)組反射率Rmaxl，焦炭中纖維狀組織含量達(dá)最值，且片狀組織也明顯增多。見圖氣煤：以各同性結(jié)構(gòu)為主。肥焦煤：各向性明顯，其中以鑲嵌結(jié)構(gòu)、纖維狀結(jié)較多。瘦煤各向異強(qiáng)以區(qū)域〔片狀〕結(jié)構(gòu)為主。②巖相組成的響：焦炭顯微結(jié)構(gòu)的破片與絲炭主要由絲質(zhì)組轉(zhuǎn)化而煤中的絲碳根本上以原來的形狀保存在炭中絲炭化基質(zhì)根本上轉(zhuǎn)變?yōu)槠破瑺罱Y(jié)。穩(wěn)定組由于大部析出少量保存在絲炭中，成焦以原來的形狀形成氣孔。鏡質(zhì)組是形成炭顯微結(jié)構(gòu)中的主要成分它的性對(duì)焦炭顯微結(jié)構(gòu)起著決定性的影響決定焦炭顯微結(jié)構(gòu)類型與各向同性與各向異性比例。/

③工條件的影響：熱解終度升高炭顯微結(jié)構(gòu)中各向異性組織增加當(dāng)達(dá)3000℃時(shí)如此完全轉(zhuǎn)化為石墨的晶結(jié)構(gòu)。④氧化的影響煤的氧化可使得焦炭得顯微結(jié)構(gòu)尺寸變小，各向性組織增加，值急劇下降。/

⑤壓力的影響在炭化過程輕加壓可使原本一局部析出的揮發(fā)份留在體系內(nèi)，參與結(jié)焦過程。這些小分量化合物可以起到“溶劑〞作用，有助于間相的轉(zhuǎn)化，增大焦炭顯微結(jié)構(gòu)尺寸。六．焦炭光學(xué)織與焦炭性質(zhì)之間關(guān)系〔1〕焦炭光學(xué)織與宏觀性質(zhì)之間關(guān)系/

word焦炭光學(xué)組織鑲嵌組織以與不完全纖維有一定連性但在中間相長大過程種稍有融并是互形成分子層扭曲而楔合的交界面這種構(gòu)具有一定層狀方位但又不太規(guī)如此因可以給予微裂紋的延伸以最大阻力。所以們的顯微強(qiáng)度比擬高，纖維和片狀由于層排列比擬整齊，微裂紋很易在層片間延伸所以顯微強(qiáng)度相比照擬低。而對(duì)各向同性織脆性裂紋能引起殼狀斷面。因此鑲嵌織可阻止裂紋開展?！?〕焦炭光學(xué)織與焦炭反響性的關(guān)系焦炭與CO響程中，當(dāng)無催化劑存2在時(shí)，不同組有不同的反響活性。各光學(xué)組織的反響活依如下次序依次減弱:各向同性組織>惰性組織>細(xì)粒鑲嵌組織>粗粒鑲嵌組織>纖維>片狀。因此纖維和片組織反響性最低。焦炭在吸收堿，各光學(xué)組織的反響性差異如此有下降。焦炭與CO反不僅均勻地產(chǎn)在外2表，而且存在擇汽化深入焦炭內(nèi)部，造成/

word焦炭劣化。從個(gè)角度看，〔3〕焦炭光學(xué)織與堿金屬侵蝕的關(guān)系當(dāng)焦炭吸附堿屬后，堿金屬對(duì)反2響性有催化作，使焦炭的反響性急劇增加。焦炭與響的程度，隨光學(xué)織織中各向異性組織大而增加，各向同性組織抗堿金屬侵蝕的能最強(qiáng)因此各向同性組織具有抗堿性七．研究焦炭學(xué)組織的意義與應(yīng)用根據(jù)以上討論說明焦炭光學(xué)組織具有很重要的意義并可在實(shí)際中應(yīng)用?！?鑒別煤質(zhì)當(dāng)煉焦條件不變時(shí)，焦炭光學(xué)組織與煤密切相關(guān)。不同煤化度的煤存在著與之相應(yīng)的焦炭光學(xué)組織因此可以從焦炭光學(xué)織含量來推斷煤的煤化度與其惰性組含量焦炭光學(xué)組織的變化也就反映了煤的波動(dòng)焦炭光學(xué)組織可以用來判斷在配媒煤牌號(hào)一樣但性質(zhì)不同煤之間的差異/

word〔2根據(jù)各種炭性質(zhì)的要求，可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的焦炭光組織的含量從而通過配媒來加以實(shí)現(xiàn)。如冶金焦，根據(jù)強(qiáng)度、反響性、抗堿性的論，可以認(rèn)為優(yōu)質(zhì)冶金焦應(yīng)以粗粒鑲嵌和完全纖維組織為主，有少量纖維和片狀組，適量的惰性組織，并根據(jù)高爐堿負(fù)荷的下調(diào)整光學(xué)向同性組織的含量?！?〕測定焦炭界面結(jié)合狀況如在生產(chǎn)鑄造時(shí)從增加塊度和降低灰、硫出發(fā)，添加一些低灰的惰性物，如延遲焦粉等。了弄清不同粘結(jié)組分如焦煤、肥煤、瀝等容納這些惰組分能力，可在偏反光顯微下對(duì)結(jié)合界面裂和脫落界面作了定量析。〔4鑒定煤的化情況以