简论世界首套煤直接液化沥青产品的应用

周永如

【摘 要】一直以来，谈起沥青应用，基本都是道路沥青，在中国经济迎来了高速发展的时期，高速公路建设的投资也增加了，所以对柏油路的需求增加了，同时柏油路质量的要求也提高了，对于沥青品质要求也有所提高，由于改性沥青自身的优点，改性柏油路也被广泛熟知。2020年世界首套煤直接液化沥青生产装置产出合格产品，煤直接液化沥青产品的诞生，弥补了煤沥青和石油沥青产品应用的空白，增加了瀝青产品的种类，延伸了沥青产品的应用产业。

【关键词】沥青;产品;应用

一、沥青的分类

沥青俗称柏油，提炼石油、煤焦油剩下的有机胶凝材料。也有天然产出的。主要由碳氢化合物组成。黑色，有光泽，有毒，有臭味，有防腐、绝缘、可塑等性能。常用于铺路、建筑、防腐、防水和电器工业。

分类：

石油沥青

是原油蒸馏后的残渣。石油沥青是由多种碳氢化合物及非金属（氧、硫、氮）衍生物组成的混合物，其元素组成主要是碳（80%～87%）、氢（10%～15%）;其余是非烃元素，如氧、硫、氮等（<3%）;此外，还含有一些微量的金属元素。石油沥青用三组分分析法，可将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。其中：1）油分为淡黄色透明液体，赋予沥青流动性，油分含量的多少直接影响着沥青的柔软性、抗裂性及施工难度。2）树脂 为红褐色粘稠半固体，温度敏感性高，熔点低于 100℃，包括中性树脂和酸性树脂。中性树脂使沥青具有一定塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥青的粘结力和延伸性增加;酸性树脂含量不多，但活性大，可以改善沥青与其它材料的浸润性、提高沥青的可乳化性。3）沥青质 为深褐色固体微粒，加热不熔化，它决定着沥青的粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。沥青质含量增加时，沥青的粘度和粘结力增加，硬度和温度稳定性提高。

煤焦油沥青

是炼焦的副产品煤焦油蒸馏后的残渣。煤沥青是以芳香族为主的结构复杂的高分子化合物混合体，其分子量范围广，含碳 92%～94%，含氢仅 4%～5%左右。常含有不溶于溶剂的碳质成分，根据使用的溶剂种类不同，可将煤沥青分为甲苯可溶组分（BS、γ树脂）、喹啉不溶物（QI、α树脂）以及甲苯不溶喹啉可溶组分（β树脂）。

煤沥青没有确定的熔点，只有从固态转化为过渡态的温度范围，通常用软化点代表。根据软化点的高低，煤焦油沥青分为低温沥青（软沥青）、中温沥青（普通沥青）、高温沥青（软沥青）。因其软化点和物化性质不同，用途各异改性沥青。

天然沥青

是自然界的天然形成的一种沥青，主要是石油在大自然的环境中长年累积被地壳挤压、并且又经常接触水和空气逐渐变化形成的。按照天然沥青形成的环境不同主要可以分为岩沥青、油页岩沥青、湖沥青、海底沥青等，其中的岩沥青是存在山体和岩石裂隙中的石油进行长期的凝固蒸发形成的天然沥青。

煤直接液化沥青

煤直接液化油渣经溶剂萃取，将液化过程中未完全转化为油品的沥青组分及未蒸馏出的部分重质油提取出来，经过脱灰后得到的系列沥青产品。其性能与介于煤沥青和石油沥青之间，且应用范围更广，性能更加优越。

二、沥青的应用

石油沥青

我国石油沥青消费领域分布在道路建设、建筑、机场建设以及水利工程等行业，其中道路建设是沥青最主要的消费领域，2013 年数据表示道路沥青占沥青消费总量的比例在 76%左右，建筑防水用沥青占 11%。

道路沥青的改性，可以使用相溶剂，相溶剂是芳香族化合物丰富的石油成分，最重要的是稳定聚合物相和沥青相，形成稳定的界面吸附层，这样，可以降低相界面的表面张力，并且可以实现两者的相容性，提高两个之间的亲和力，在变更后的沥青制造过程中，适当添加相溶剂可以改善SBS和沥青的适应性和稳定性。SBS改性沥青可以大大提高沥青表面性能，提高高温稳定性和低温裂纹性能，提高与石头的粘结性，是一种优秀的道路建设材料。通过选择适当的处理技术，在改性沥青的制造工序中实施有效的质量管理过程，可以有效保证改性沥青的品质，这直接影响了改性沥青的道路性能和保管稳定性。

煤焦油沥青

改质沥青：改质沥青是煤焦油沥青的主要产品，在碳素制品中用作粘结剂，能显著改善产品质量，增加体积密度与机械强度，用改质沥青作粘结剂原料，生产出的炭素制品具有电阻小、导电性好、电容密度大、耗电低，强度高、不掉渣、寿命长、热膨胀小等优点。主要用于电解铝行业的预焙阳极、铁合金的阳极糊。

炭黑油：煤焦油沥青的另一个主要产品是炭黑油，炭黑油是生产炭黑的主要原料，炭黑是橡胶轮胎的主要添加剂。炭黑也是涂料、印刷油墨的原料。

浸渍剂沥青：浸渍剂沥青可提高炭素制品的密度，降低孔隙率，增强产品的机械强度及改善。主要用于石墨电极、石墨制品等。

生产沥青焦：沥青焦主要为电解法炼铝的阴极以及炼钢用的石墨电极制备。

针状焦：由煤沥青可以制备针状焦，主要用于高功率及超高功率电极、锂电负极材料、高档石墨制品等。

中间相炭微球：由煤沥青可以制备中间相炭微球，主要用于高档石墨制品、锂电负极材料、炭-炭复合材料等。

可纺沥青：由煤沥青经过特殊加工处理，可以制备可纺沥青，主要用于沥青基超高模量碳纤维原料。

改性沥青：改性沥青是煤沥青用功能树脂改性用于道路的沥青。

型煤粘结剂：用 20%～30%的煤焦油高沸点馏分稀释中温沥青所得的软沥青就可作为型煤的粘结剂。

沥青漆：沥青漆是焦油沥青溶液，沥青清漆宜于在室外做钢结构、混凝土及砌体的防水层和保护层，并能在室外常温下涂刷及喷漆。

天然沥青

岩沥青隶属于天然沥青，是一种世界稀有矿藏，全球只在美国北部、俄罗斯西部、中国新疆有少量分布。岩沥青广泛用于油漆、油墨、防腐、耐酸碱、耐高温，化学性能稳定，附着力很强，是普通沥青的数倍，是军工、轮船、汽车、轿车、各类机械、电器、家电设备、工程机械等最理想的面漆和底漆的制造原料，也是锅炉等行业的防腐原料，利用岩沥青与普通的石油沥青掺配后，更是最好的防水、防掺材料，用于机场跑道、高速公路更为理想。我国著名的新疆岩沥青矿建于 1958 年 10月，矿区内有 13条天然沥青矿脉，每条矿脉长 888米，厚 0.5米，主采矿脉 9条，其他矿脉为局部可采。矿区有生产矿井 2座，年产天然沥青 8000 吨。新疆天然沥青硬度高、质纯、俯着力强、光洁度高、油溶性稳定、绝缘性能好，耐水、耐碱、耐酸，性能优于国外同类产品，是国家特种油漆和油墨的重要原料。

煤直接液化沥青

主要指标如下：

煤直接液化沥青特点

氢碳比高、硫含量低与石油沥青接近，与煤焦油沥青相比，沥青高温融变性好，硫含量低，是碳素行业理想的原料;同时其致癌物质苯并芘物质含量低，在环保要求日益严格的形势下，具有较大的发展空间。

灰分可控

在提取沥青过程中，可以通过调节工艺参数，得到不同灰分的沥青产品，生产工艺灵活，市场适用性好。

软化点高

其使用条件与现行的煤焦油沥青不同，将面临市场适应性问题，需更专业的市场开拓，但都可代替煤沥青使用。

通过对煤液化沥青的可用性进行了大量的研究，开发了不同等级的煤液化沥青，成功地制备出了中间相沥青、中间相碳微球、高比表面活性炭、针状焦、通用级碳纤维等高端碳素产品，并在捣固炼焦、航天CC复合材料浸渍剂、防水卷材取得了实质应用效果。

三、结语

沥青市场是一个比较成熟、稳定的市场，从神华煤制油残渣中萃取出的沥青是个新生事物，油渣萃取项目投产后，煤液化沥青要先立足配煤、燃料油等低端产品，积极往炭黑油、改质沥青等传统市场渗透。同时，要加大开发力度研发新工艺、新技术，改善煤液化沥青品质、提高附加值，占领大市场和高端市场。