煅后石油焦真密度檢測方法研究

張小芳，肖敏，佘運鋼

（中國石油大港石化公司，天津300280）

煅后石油焦真密度檢測方法研究

張小芳，肖敏，佘運鋼

（中國石油大港石化公司，天津300280）

本文通過對不同的煅后石油焦真密度檢測標準對檢測結果進行分析，不同的檢測方法對煅燒石油焦的真密度檢測結果會產生較大差異，建議檢測方法盡可能采用統一標準。

煅燒石油焦；真密度；標準；檢測方法

1 煅后石油焦真密度檢測方法簡介

1.1 排出液體體積法

1.1.1水介質中真密度

炭陽極用煅后石油焦檢測方法，第9部分：真密度的測定，標準號YS/T 587.9-2006。

方法原理：試樣置于蒸餾水中煮沸排氣后，用密度瓶測定一定溫度下的密度。

測定方法：將試樣置于潔凈得以標定的密度瓶中，注入無氣泡的蒸餾水之密度瓶2/3處，在砂浴煮沸3min，此時不允許試樣濺出，取下密度瓶后，注入無氣泡蒸餾水與刻度線，同注入蒸餾水的滴瓶一同放入恒溫水浴中，在與標定密度瓶水值一致的溫度下保持30min，用濾紙或滴瓶調整蒸餾水液面至刻線處（如用毛細管密度瓶，應立即蓋好瓶塞），取出后用潔凈毛巾仔細擦干瓶外部，迅速稱其質量，精確至0.0001 g。

1.1.2二甲苯介質中真密度

炭陽極用煅后石油焦檢測方法，第8部分：二甲苯中密度的測定，比重瓶法，標準號YS/T 63.8-2006。

方法原理：經真空脫氣，在比重瓶中測定鋁用碳素材料在二甲苯中的密度。

測定過程：將帶有試樣的比重瓶（不帶塞子）放入脫氣裝置的容器中。再加二甲苯之前，抽真空使剩余壓力為1.3 kPa±0.3 kPa。逐滴向比重瓶中加入二甲苯，直至覆沒試樣至少20mm，則停止加入，繼續抽真空，間接搖動比重瓶和支架，直至不再排出氣泡，通常此過程需要60min。緩慢使空氣進入脫氣裝置，取出比重瓶，填充二甲苯直至稍低于基線。靜置至少30min，完全注滿二甲苯，插入瓶塞。插干溢出液體。重復上述操作，稱量裝有試樣和二甲苯的比重瓶的質量，精確至0.1mg。

1.2 排氣法

測定過程：用減量法準確稱量稱取試樣3 g（精確至0.1 g），將試樣倒入比重瓶內，注入蒸餾水約在容積1/2處，在室溫中放置10min，使試樣濕潤后都沉至瓶底。將瓶和盛有蒸餾水的燒杯，一起放到干燥器中抽真空至755±2mm汞柱，保持20min，可用手輕擊干燥器壁，幫助氣體排出。抽出15min將瓶和燒杯從干燥器中拿出，然后將燒杯中蒸餾水加入瓶內至毛細管全部被注滿為止，擦凈水跡準確稱取瓶水試樣的重量，洗凈比重瓶加入抽氣后的蒸餾水，稱出瓶和水重量。實驗在室溫下進行。

1.3 氦氣法

用氦氣體密度儀測定煅后石油焦真密度的標準方法，美國ASTM標準D2638-91。

檢測原理：煅燒焦樣品要求是干燥的，并且能夠通過75μm的篩子。用天平直接稱量樣品的質量，將樣品放入密度儀，根據樣品排代的氦氣體積導出樣品的體積。樣品的質量與體積比即為樣品真密度。

檢測方法：稱10 g（精確到0.1mg）干燥后的實驗樣品到儀器提供的樣品杯中，稱量盛有樣品的樣杯。把稱重的樣品和樣杯放到密度儀的樣品室，抽（排）空樣室。向儀器的控制室充氦氣，使壓力高于樣品室，用自動方式或手動方式連接控制室和樣品室。測試兩室平衡后的壓力。根據控制室內和樣品室內已知的體積，連接兩室前每個室的絕對壓力和連接后的最后平衡壓力，計算石油焦樣品的體積。當密度儀最后達到平衡后，記錄樣品體積或密度。

表1為煅后石油焦真密度檢測方法。

表1 煅后石油焦真密度檢測方法

從表1可以看出，煅后石油焦真密度檢測方法主要有4種，國內鋁用碳素材料常用檢測方法還有YB/T 4091-1992，檢測原理及方法與YS/T 587.9-2006基本相同。二甲苯中真密度由于毒性較大，目前國內多數廠家不予采用，基本采用水中真密度，少數廠家使用排氣法或氦氣法，氦氣法在國外應用較為普遍。雖然制定了真密度檢測方法，但國內目前使用檢測標準不統一，并且取樣方法也存在差異，實際使用中易產生糾紛。

2 兩種檢驗方法試驗及結果

2.1 試樣

2.1.1在大港煅燒回轉窯小窯下料口取煅后石油焦，每間隔4 h取約1 kg樣品，取一天內同一條窯中的樣品，試樣編號分別是：樣品1，樣品2，樣品3，樣品4，樣品5，樣品6。

2.1.2取大港煅燒回轉窯密度不同煅燒石油焦樣品，試樣編號分別是：樣品7，樣品8，樣品9，樣品10。

2.2 檢驗結果

分別用氦氣法ASTM D2638-91（A法）和水中真密度YS/T 587.9-2006（B法）兩種方法檢測。

表2為煅后石油焦檢驗結果。

表2 煅后石油焦檢驗結果

從表2可知，使用ASTM D2638-91檢驗的真密度結果均高于YS/T 587.9-2006檢驗真的密度結果，這說明氦氣的滲透性較強。

3 結語

3.1 結論

通過上述資料的比較，就真密度的檢測方法而言，可以得知：

3.1.1ASTM D 2638-91標準檢測方法簡便，易操作，實用性好，而且氦氣的滲透性較其他介質好，但是氦氣受外界溫度、濕度的影響，須在溫度、濕度相對恒定的狀況下檢測。

3.1.2YS/T 587.9-2006標準檢測方法較繁鎖，技術含量較高，并且不受外界溫度、濕度的影響，一般用于有爭議和歧議的仲裁，但是介質水的滲透性較氦氣差，檢測值偏低。

3.1.3其他標準檢測方法如：YS/T 63.8-2006使用的介質二甲苯氣味比較大，而且有毒性，一般不愿操作。ISO 21687的操作方法復雜，使用設備較多，對于孔隙內的氣體無法排除，檢測值會偏低。

3.2 建議

因此，為了進一步提高我國碳素材料的質量水平，引導行業的更好發展，促進對外貿易，建議：

3.2.1優化資源、集中力量，盡快完成配套檢測設備的定型化生產。

3.2.2加強基礎理論研究，標準轉換過程中，聯合對國內的碳素材料質量進行一次普查，為產品質量標準的修訂提供支持。

同時盡快完善產品質量指標體系，在技術條件許可的情況下，檢測方法盡可能采用統一的標準，以減少貿易的技術壁壘，同時要加強理論研究，確保碳素材料行業的持續健康發展。

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.02.022

TE628.8+7

1008-1267（2011）02-0056-02

B

2010-09-06