針狀焦生產現狀及工藝技術研究

王軍(方大喜科墨（江蘇）針狀焦科技有限公司,江蘇徐州221300)

針狀焦生產現狀及工藝技術研究

王軍(方大喜科墨（江蘇）針狀焦科技有限公司,江蘇徐州221300)

針狀焦是20世紀70年代出現的優質碳種，廣泛地應用于電爐煉鋼中。本文介紹了國內外針狀焦的生產現狀以及針狀焦的生產工藝技術，提出國內針狀焦的生產技術和質量還有待提高。

針狀焦；生產現狀；工藝技術

針狀焦通常情況下主要是用來生產石墨電極，屬于一種新型材料。利用這種材料生產出的石墨電極具有良好的化學性能和物理性能，抗腐蝕性和耐磨性較高，抗氧化性較強，本著自身的優點得到了各行業的高度認可，在目前的工業生產中十分常見。

1 針狀焦生產現狀

1.1 國外生產現狀

油系針狀焦最早由美國大湖碳素公司發明，直到1968年實現了工業化生產。1970年日本三菱化成工業公司對煤系針狀焦進行了大力度開發，從目前的情況來看，國外的針狀焦生產技術基本趨于成熟。比較知名的廠家有美國大陸石油公司、美國大湖炭素公司、日本興亞株式會社、三菱化學株式會社等。

1.2 國內生產現狀

我國對針狀焦的研究最初于20世紀70年代，直到目前為止已經有了將近40個年頭。目前我國在這方面取得成就較為明顯的有山西宏特煤化工公司（煤系）、中鋼集團鞍山熱能研究院（煤系）和錦州石化公司（油系）等三家企業。據不完全統計，我國每年對針狀焦的需求量約為20萬噸，但由于國內針狀焦產能上的不足和質量穩定性的欠缺，還有部分依賴進口。

2 針狀焦生產工藝技術

油系針狀焦和煤系針狀焦的生產工藝基本上沒有區別，都要經過原料處理、延遲焦化以及煅燒三個環節。

2.1 原料預處理

由于油系針狀焦原料雜質含量較低，因此預處理相對簡單。而煤系針狀焦的原料中主要含有喹啉不溶物等雜質，不僅不利于炭化晶體融并，也會影響成焦組織。關于煤系針狀焦原料預處理方法主要有以下幾種。

2.1.1 蒸餾分離法

蒸餾分離法最初源于美國，由美國申請專利。這種技術是將原料采用真空蒸餾裝置進行分餾切割，可以有效去除喹啉不溶物等雜質。蒸餾分離法的核心就是真空分餾，操作簡單、成本較低；存在的缺點是原料收率低。

2.1.2 離心分離法

利用離心裝置將煤質瀝青中原料和雜質分離，然后過濾除去含喹啉不溶物等雜質的殘渣。該工藝技術的特點是原料收率高，但投資大且產品質量一般。

2.1.3 溶劑分離法

溶劑分離法指的是利用相應的溶劑分離煤質瀝青中的喹啉不溶物雜質，該技術的關鍵是如何將脂肪烴和芳香烴進行混合才能配制成萃取液。溶劑分離法的優點是操作簡單、控制容易、產品質量好；缺點是需要耗費大量的成本。

2.1.4 改質分離法

改質分離法由我國申請的專利。主要指的是在特定的環境下對將煤質瀝青進行閃蒸，之后在專用聚合釜內聚合，隨即就可以得到一種縮聚瀝青，也就是針狀焦原料。改制分離法的優點是工藝簡單、耗費成本低；從目前的情況來看這種技術的研發還尚未完善，處于初始階段，還未成功實現工業化。

目前，我國成功進入工業化階段的煤系針狀焦原料預處理工藝技術只有溶劑分離法，這種技術由中鋼熱能研究院研發試驗并進入工業化生產階段，自研發成功以來取得了很多顯著的成績。

2.2 延遲焦化

延遲焦化工藝分為兩個步驟：首先將通過預處理工藝得到的精制瀝青進行加熱；滿足溫度要求后將其投入焦化塔，使其發生裂解、縮合等反應，最終生產出延遲焦。延遲焦化工藝技術的關鍵是焦化溫度的控制、成焦壓力的控制和循環比的控制。

2.2.1 焦化溫度的控制

要想生產得到優質針狀焦，必須對焦化溫度進行合理控制。焦化溫度低且慢速升溫有利于中間相的生成，如果溫度過低也會導致升溫慢從而影響產品的最終質量。

2.2.2 成焦壓力的控制

成焦時進行加壓處理可以使原料中的小分子成分無法揮發而是以液體狀態存在于體系中，能夠降低體系黏度，促進中間相小球體的成長和融并，最終得到性能較好的產品，同時保證生產效率。整個過程中需要注意控制好煤系針狀焦的成焦壓力，最好控制在0.2～0.5MPa之間。

2.2.3 循環比的控制

控制循環比可以有效控制針狀焦質量和產率。同時也是控制系統熱平衡和物料平衡的關鍵參數。通常將煤系針狀焦的循環比控制在0.5～2.0。

2.3 煅燒

延遲焦經1500℃以上的高溫煅燒工藝，結構和元素組成發生一系列變化，使得能夠更好的提高針狀焦的穩定性、導電性、機械性等參數。

3 結語

目前，國內針狀焦的生產工藝技術已獲得顯著進步，除了少量依賴進口以外，國內針狀焦的生產總量基本上可以滿足企業的實際生產需求。但是從本質上來講相較于國外技術水平來說還存在很大的差距，對此，還需要加大這方面的研究力度，選擇合適的生產技術，嚴格控制生產過程，全面提高生產技術水平，促進行業實現健康、可持續發展。

[1]任海寧.國內外針狀焦生產現狀及工藝技術[J].山東化工, 2015,17:56-57.

[2]李玉財,黃誠,王強.針狀焦技術進展及國內外差距分析[J].炭素技術,2015,05:6-10.

[3]杜妮,熊偉,唐婧.針狀焦研究綜述[J].廣東化工,2017,04: 61-62+54.

[4]徐東亞,李峰,顏麗.煤系針狀焦生產工藝的研究[J].山東工業技術,2016,13:26.