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无粘结剂炭材料与传统炭材料相比,具有结构均匀致密、强度高、制备工艺简单、成本低廉等优点。目前,国内外制备无粘结剂炭材料主要采用价格昂贵每公斤达数百元的沥青中间相小球(MCMB)为原料。因此,寻求性价比适当的原材料、优化炭材料的性能是无粘结剂炭材料研究开发能否得到实际应用的关键与难点。本研究以价格低廉的普通生石油焦、烟煤和自制煤沥青“类中间相”为主要原料,成功制备出了高强度无粘结剂炭材料。考察了原料粒度、挥发分和成型压力对无粘结剂炭材料性能的影响,采用扫描电镜观察和分析了制品的断面形貌及其微观致密性。原料粉末经行星式球磨机研磨成超细粉,其平均粒度可达到5μm以下,使其自烧结时具有足够的驱动力。增大原料粉末的成型压力,有利于提高粉末的生坯体积密度,降低炭化烧结制品的电阻率。对于炭化烧结制品的体积密度和机械强度,成型压力存在一个临界值,低于临界值时,增大成型压力可以增大制品体积密度和机械强度;成型压力高于临界值,增大成型压力反而会使得制品体积密度和机械强度降低。生焦粉挥发分含量在15%较为适宜,制得的无粘结剂炭材料体积密度为1.59g/cm3、电阻率为65.3μ??m、抗折强度为61.6MPa、抗压强度为108.1MPa,其抗折和抗压强度是传统炭材料的3～4倍。在挥发分含量低的生焦粉中加入沥青的喹啉可溶物对其进行改性,可以增强生焦粉末的自烧结性能。本研究首次采用配煤法制备无粘结剂炭材料,其制品体积密度为1.55g/cm3,电阻率为98.5μ??m,抗折强度和抗压强度分别为60.3MPa和123.0MPa。用该法制备的无粘结剂炭材料的性能比单一煤粉制备的制品好。首次采用经酸洗除灰处理的烟煤粉末制备无粘结剂炭材料,酸洗配方为30mlHF、40mlHCl、30mlHClO4时,酸洗除灰后的烟煤粉的灰分由未处理前的前的9.4%下降到1.1%,相对于原始烟煤的制品,其制品的电阻率明显降低,为84.0μ??m,制品体积密度、抗折强度和抗压强度有所提高,分别为1.68g/cm3、61.6MPa和125.7MPa。自制的煤沥青“类中间相”物质经400℃热处理,挥发分可以降到约15%,制备的无粘结剂炭材料,其抗折强度为45.6MPa,抗压强度为88.6MPa。由电镜图谱可知:挥发分含量在15%左右的生焦粉制得的无粘结剂炭材料制品,其内部颗粒结合紧密,致密化程度高;由配煤法制得的煤基无粘结剂炭材料,其内部结构均匀致密,而且不存在两相炭结构;由经酸洗除灰处理烟煤为原料的煤基无粘结剂炭材料,其内部的灰分杂质明显较少,且内部结构均匀致密。