В зависимости от способа переработки нефти (пиролиза или крекинга) различают нефтяные пиролизные и крекинговые электродные коксы. Крекинговые коксы после прокалки становятся более плотными, чем пиролизные, но содержат больше минеральных примесей и способны легче окисляться.

Для производства анодной массы используют преимущественно кокс марки К3-8, т.е. кокс с установок замедленного коксования. Согласно ГОСТу 22898-78 этот кокс должен удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 2.

Таблица 2. Свойства нефтяных малосернистых коксов (по ГОСТ 22898-78)

Влага и летучие вещества являются балластной частью и при прокалке практически полностью теряются. Высокое содержание их в сыром материале приводит к удорожанию транспортных расходов.

Механическая прочность пековых коксов намного выше, чем нефтяных, и заметно возрастает как у первых, так и у вторых с ростом температуры прокалки.

Механическая прочность электродов из нефтяных коксов на (20–30) % ниже, чем из пековых, что следует расценивать как отрицательное свойство.

Плотность коксов – один из наиболее важных параметров. Различают истинную (dист.) и кажущуюся (dкаж.) плотность коксов. Первая определяется без учета пор в коксе, а вторая – с учетом пор.

4.2 Каменноугольный пек.

Пек каменноугольный является продуктом коксового производства. При коксовании специальных сортов угля (коксующихся) в коксовых батареях получают: кокс, смолу коксования и газы коксования. Кокс из коксующихся углей содержит много минеральных примесей и не годится для электродного производства. В смоле коксования содержание примесей невелико, и она служит сырьем для производства каменноугольного пека.

Смолу нагревают до 300-350°С, обрабатывают воздухом и из нее удаляют легкокипящие фракции. Оставшаяся масса называется пеком. Характерные свойства каменноугольных пеков таковы: 1) интенсивно черный цвет (из-за значительной доли «свободного углерода»; 2) высокое удельное электросопротивление (10''–10'³ мкОм.м при 20°С); 3) ничтожная гигроскопичность и малая смачиваемость водой; 4) сравнительно небольшой интервал температур перехода из твердого состояния в жидкотекучее; 5) хрупкость под давлением быстро возникающих усилий и относительная прочность под медленным их воздействием (сочетание свойств хрупкого и вязкого тела); 6) при температурах, близких к переходу из твердого состояния в жидкотекучее, печи обладают высокой эластичностью.

Из-за сложной структуры и огромного числа соединений, входящих в состав пека, химический состав пека еще слабо изучен.

Пек подразделяют на группы-фракции, отличающиеся друг от друга молекулярной массой, следовательно, и свойствами. Фракции условно обозначают ℒ, β и γ. Высокомолекулярные соединения, которые входят в остаток, нерастворимый в толуоле, называют ℒ-фракцией. Это продукты уплотнения ароматических соединений и минеральные примеси в пеке.

Фракция β (или асфальтены) растворима в бензоле и толуоле, но не растворяется в петролейном эфире. Эта фракция повышает связующую часть пека, обладает хорошей способностью к спеканию.

Фракция γ (или мальтены) содержит наиболее низкомолекулярные компоненты пека (масла, смолы), растворяется в петролейном эфире, бензине, бензоле. Эти фракции придают пеку текучесть, снижают температуру размягчения и способствуют смачиванию коксовой шихты пеком.

В таблице 3 приведены свойства образца среднетемпературного каменноугольного пека с температурой размягчения 69°С. [2]

Таблица 3. Свойства каменноугольного пека с температурой размягчения 69° С

В связи с большим числом характеризующих электродный пек параметров и сложностью его химического состава целесообразно окончательно оценивать пек по его технологическим параметрам: поведению при производстве анодной массы и при формировании анодов для алюминиевых электролизеров. Ниже приводятся требования к электродным пекам согласно ГОСТ 10200-73 (табл. 4).

Таблица 4. Свойства электродного каменноугольного пека марок А, Б, В (по ГОСТ 10200-73)