Кристаллическое и морфологическое строение продуктов коксования толуол-растворимых веществ, выделенных из термосольволизного каменноугольного пека : научное издание
Библиографическое описание:Кристаллическое и морфологическое строение продуктов коксования толуол-растворимых веществ, выделенных из термосольволизного каменноугольного пека : научное издание / П. Н. Кузнецов, Б. Авид, Л. И. Кузнецова [и др.]. - Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Серия Химия и химическая технология. - 2026. - Т. 69, № 5. - С. 119-130. - Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 24-43-03001). В работе использовано оборудование Красноярского регионального Центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН. - ISSN 0579-2991. - ISSN 2500-3070, DOI 10.6060/ivkkt.20266905.7062.
Аннотация:Продукты термического растворения угля, содержащие в основном полиароматические углеводороды (ПАУ), могут служить альтернативным источником сырья для получения высокотехнологичных углеродных материалов различного назначения. В статье представлены результаты изучения состава и коксующихся свойств толуол-растворимых веществ, выделенных из пековых продуктов терморастворения каменных углей, с целью получения игольчатого кокса. Выходы пеков из продуктов терморастворения углей Чаданского и Нариинсухайт месторождений составляли 85,3 и 85,1%, дистиллятных фракций с температурой кипения до 350 °С - 14,7 и 15,1%, газов - менее 1%, соответственно. Выходы толуол-растворимых фракций из пеков составляли 59,4 и 58,1% в расчете на пек. Охарактеризован элементный состав толуол-растворимых фракций, по ИК-Фурье спектрам определены показатели молекулярного строения. Изучены термические превращения фракций в двухстадийном процессе коксования. Низкотемпературную стадию в режиме замедленного коксования проводили при температурах 425 и 475 °С, высокотемпературное коксование при 1100 и 1400 °С. С применением методов рентгеновской дифракции, спектроскопии комбинационного рассеяния света, оптической микроскопии в плоскополяризованном свете и сканирующей электронной микроскопии установлена динамика преобразования углеродных структур по мере повышения температуры и длительности изотермической выдержки. Установлено, что формирование мезофазных структур из толуол-растворимых веществ начинается при 425 °С. При температуре 475 °С получен анизотропный “зеленый кокс”. Его пространственное строение представлено пакетными столбчатыми доменами, в основном, турбостратного строения, а также неупорядоченными углеродными структурами. Микротекстура имела волокнистое строение с длиной волокон до 900 мкм. При последующем коксовании при температуре 1100-1400 °С получен игольчатый кокс, кристаллическая структура которого содержала, в основном, турбостратные и графитовые протяженные по базисной плоскости домены. Микротекстура характеризовалась непрерывной складчатой пластинчатой анизотропией.
The products of thermal coal dissolution, containing mainly polyaromatic hydrocarbons (PAHs), can serve as an alternative source of raw materials for the production of high-tech carbon materials for various purposes. This article presents the results of a study of the composition and coking properties of toluene-soluble substances isolated from the pitch products obtained by thermal dissolution of bituminous coals for the production of needle coke. The yields of pitch from coal thermal dissolution products from the Russian Chadan and Mongolian Nariinsukhait coals were 85.3% and 85.1%, distillate fractions with a boiling point of up to 350 °C were 14.7% and 15.1%, and gases less than 1%, respectively. The yields of toluene-soluble fractions from the pitches were 59.4% and 58.1%, respectively, based on pitch. The elemental composition of the toluene-soluble fractions was characterized, and molecular structure parameters were determined using FTIR spectra. Thermal transformations of the fractions in a two-stage coking process were studied. The low-temperature stage in the delayed coking mode was carried out at temperatures of 425 and 475 °C, and high-temperature coking at 1100 and 1400 °C. Using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, optical microscopy in plane-polarized light, and scanning electron microscopy, the dynamics of carbon structure transformations with increasing temperature and isothermal holding time were established. It was found that the formation of mesophase structures from toluene-soluble substances began at 425 °C. At a temperature of 475 °C, anisotropic "green coke" was obtained. Its spatial structure was represented by packet columnar domains, mainly of a turbostratic form, as well as disordered carbon structures. The microtexture had a fibrous structure with fiber lengths of up to 900 μm. Subsequent coking at 1100-1400 °C produced needle-shaped coke, the crystal structure of which contained primarily turbostratic and graphitic domains extended along the basal plane. The microtexture was characterized by continuous folded lamellar anisotropy.
