石油系針狀焦的市場現狀與生產技術難點

曹傳奇

摘 要：我國科學技術的不斷發展有利地推動了社會各行業領域發展水平的提升，同時也有效增強了我國的經濟實力和綜合國力。系針狀焦作為電路煉鋼環節的重要組成部分，重要是用于生產石墨電極，在鋰電池產品生產制造，以及在核電產業和航空領域方面能夠發揮重要作用。而隨著科技時代背景的推動下，促進了電爐煉鋼技術的不斷優化和完善，與之相應的針狀焦在研發和生產過程中的標準和要求也在不斷更新，旨在順應社會生產發展的要求。針狀焦因生產過程中使用原料的不同，所以分為石油系和煤系兩種，根據具體應用效果可以看出，石油系針狀焦相比煤系而言化學活性更強。本文針對石油系針狀焦市場現狀和以及相關技術研發和生產制造過程所出現的問題進行研究，分析阻礙我國石油系針狀焦的生產發展和相關技術難點。

關鍵詞：石油系針狀焦;生產制造;國內市場現狀;技術難點分析

一、引言

針狀焦對于石墨電極生產方面具有重要作用。從當前發展狀況上看，國外發達國家例如美國、日本針對針狀焦的研發和生產制造起步較早，相關技術運用已趨于成熟，且掌握著石油系針狀焦核心制造技術。相比之下，我國關于石油針狀焦的自主研發和生產制造起步較晚，但隨著我國市場經濟的不斷發展，促進了各個領域行業的全面拓展，近年來我國針狀焦研發獲得突破性進展，實現了工業化生產。但在品質和使用效果方面與進口產品相比還存在一定的差距。因此，需要明確我國在石油系針狀焦目前市場發展現狀和技術難點。

二、石油系針狀焦技術應用介紹與分析

（一）石油系針狀焦在國內外發展現況分析

石油系針狀焦技術起源于20世紀50年代的美國。而我國正式開始對石油系針狀焦技術和生產制造方面的研究開始于20世紀80年代初，在國家著重于技術研發政策扶持下，我國科學研究院開始著手于進行石油系針狀焦進行各項試驗并不斷探索和研究多種測試方法。此外，20實際90年代開始，我國又完成了許多關于石油系來制備針狀焦的實驗研究，研發并申請了相關的專利技術。近幾年在國家相關政策的支持下，促使國內很多科學院和相關企業進行研發投入并促進了行業內的生產制造發展，我國關于石油系針狀焦技術研發水平也在不斷提升，出現這種現象的最主要原因當前國內關于石油系針狀焦的需求較大，但國內研發和生產制造力量無法滿足市場需求，國內市場由很大一部分份額被進口產品所占據。從當前發展態勢來看，雖然當前針對石油系針狀焦技術研發和制造的關注和重視度在不斷提升，但是就技術研發水平來說，還存在一定難點使得相關技術研發存在阻礙，導致我國與發達國家相比仍存在較大差距。

（二）國內石油系針狀焦企業技術應用分析

結合國內外產品品質和使用效果進行分析可以看出，二者關于石油系針狀焦品質出現的差距主要是在熱膨脹系數和粒度分布兩個指標值上存在的不同，體現出產品品質差異[1]。造成這種品質差距出現的原因主要是針對生產制造工藝中所存在的生產難點而等造成的。結合石油系針狀焦具體的生產工藝和方法內容來看，其核心生產技術主要是針對原料預處理水平。目前真正實現量產的企業只有山西宏特化工有限公司、中鋼集團（鞍山）和錦州石化3個企業。相比之下，錦州石化公司的石油系針狀焦生產制造體系是較為成熟的，裝置加工能力水平不斷提升，產出的相關成品在市場上也可以達到中高檔水平，可以用于高功率或超高功率煉鋼用電極。

三、國內關于石油系針狀焦市場分析

（一）工業化進程的加快對針狀焦的需求量每日愈增

我國是全球工業生產大國，這主要是我國產業結構模式所決定的。鋼鐵生產也是促進我國經濟發展的重要產業之一。在這一背景下，我國對針狀焦的需求每日愈增。但目前我國關于針狀焦的技術研發水平以及生產產能與市場需求之間不相匹配。主要原因就是我國真正能生產出符合質量標準的石油系針狀焦企業少之又少，生產產能不穩定，相關的技術研發工作就目前看來雖然在不斷推進，但想滿足高功率或超高功率石墨電極還有較大的差距，這就導致了我國關于石油系針狀焦產品質量控制方面存在障礙。目前針狀焦市場分為石油系針狀焦和煤系針狀焦，相比之下，石油系針狀焦無論是在項目發展數量上還是在發展水平上，都略低與煤系針狀焦，這也是阻礙我國石油系針狀焦有效拓展的主要原因之一。而隨著我國煉鋼行業生產技術水平的不斷提升，鋼業生產制造對對超高功率石墨電極的需求不斷增大。由此也彰顯出，我國工業發展水平的不斷提升以及工業化進程的加快，對針狀焦的需求量會越來越大。

（二）針狀焦市場價格浮動分析

針對我國當前工業發展水平和以及相關產業結構調整和產業內容等等進行分析，發現石油系針狀焦相比煤系針狀焦更適用于我國，這將進一步加劇了國內針狀焦供需失衡的局面，目前為了解決石油系針狀焦供需失衡局面，只能依賴進口。而從進口產品近幾年價格浮動特點進行分析可以看出，進口的石油系針狀焦產品從2014年開始價格就一直呈上升趨勢。因此對于國內行業來說，供給缺口加大以及進口價格的不斷上升，石油系針狀焦將成為中國針狀焦行業新的投資熱點[2]。

四、我國石油針狀焦研發和生產技術難點分析

（一）原料預處理難點分析

通過對石油系針狀焦生產制造全過程進行分析可以看出，針對原料預處理方面，石油作為主要原料，因石油資源本身具有特殊性，原油需要通過地下開采，并且我國的石油原油在開采和加工過程中會使用各種催化劑，使得石油產品中會存在一定量的雜質，這種預處理方式對于石油系針狀焦的生產會帶來不利影響。此外，我國石油原因本身所含的成分大部分為脂肪烴，芳香烴含量低，這是我國現有石油資源特點所造成的。需要注意的是，優質石油系針狀焦的生產對于原料的要求標準方面較為嚴格，對芳香烴的含量有著高比例的要求，并選擇硫、氧、瀝青質等含量低的石油來作為原料，要求硫質量分數低于0.3%，瀝青質質量分數低于1.0%。但是就我國目前原有成分進行檢測分析發現，我國加工的原油大部分屬于高硫原油，缺少適合生產針狀焦的芳香烴含量高的油，針對石油中的雜質去除有較大的技術難度;同時，我國目前研發和生產制造較為成熟的錦州石化針對石油系針狀焦生產加工過程中要求使用適合生產針狀焦的原料進行生產，原料不足和質量不穩定是制約針狀焦質量穩定的主要因素之一[3]。山東益大新材料有限公司針對石油系針狀焦生產裝置，設計采取了原料預處理工藝的同時，采取了各種脫除固體顆粒物的方式方法，，除選擇適合生產針狀焦的重油外，并在焦化之前脫除原料當中的有害物質。

（二）石油系針狀焦的延遲焦化過程存在的技術難點分析

針狀焦的生產操作工序較為復雜，在具體加工過程中對環境溫度變化和操作壓力控制上有較高的要求，針對焦化的壓力、時間、溫度能否真正做到科學合理的控制，來使反應時間能夠達到標準要求是針狀焦生產焦化工藝的難點之一。同時，焦化工藝參數和以及具體操作標準能夠做到更好的優化調整對整個針狀焦生產優化和質量提升也能夠起到重要作用。

1.規范加熱爐的變溫操作

采用加熱爐進行變溫操作主要針對的是針狀焦生產過程中按照標準來進行規范操作使環境溫度能夠達到要求的參數。變溫的過程其實就是為促進焦化反應能夠在慢速、低溫的環境下進行的同時延遲焦化反應，以達到芳烴縮合，保證分子的有序排列，以保證其在壓力作用下能夠定向、固化，促使狀態穩定。整個石油系針狀焦生產過程中加熱爐是必不可少的一項工序操作，針對具體的溫度范圍變化參數來說也是有一定的要求和標準的，不能低于476℃下限，也不能超過上限500℃。同時也要注意的是，變溫爐是一個大的設備設施，要關注每一塔針狀焦質量的均勻性問題：每一焦化塔在進料過程當中，由于溫度、壓力、空塔氣速等因素是變化的，所以焦化塔成焦后上、中、下質量是不均勻的。怎樣有效地解決針狀焦質量的均勻性問題，也是針狀焦生產應該考慮的問題之一。

五、未來石油系針狀焦發展方向分析

（一）促進國內石油系針狀焦質量的不斷提升

針狀焦的技術和市場一直由美國、日本等壟斷。目前國內針狀焦實際生產中，還存在著質量不夠穩定，焦炭強度低及粉焦多等問題。生產的針狀焦雖然已批量用于高功率和超高功率石墨電極生產，還不能大批量用于大直徑超高功率石墨電極生產。近幾年我國對針狀焦研發一直沒有停止，產品質量將不斷提高。山西宏特煤化工有限公司、中鋼集團煤系針狀焦，錦州石化公司油系針狀焦裝置均已達到4萬～5萬噸/年的規模，并能穩定運行，不斷改進質量。

（二）國內對于石油系針狀焦需求不斷增長

鋼鐵工業的發展需要大量的超高功率電極和高功率電極。在這種背景下，用于超高功率電極和高功率電極生產的針狀焦的需求快速增長，估計每年需25萬噸左右。我國電爐鋼產量比例不足10%，世界電爐鋼平均產量已經達到30%。我國廢鋼量已經達到1.6億噸。按現在狀況從長遠來看，電爐鋼發展是必然的，針狀焦供給不足將不可避免。因此要采取措施，增加原料來源，改進制造方法，以滿足生產的需要。

（三）市場需求的擴大推動國內研發技術水平的提升

針狀焦質量上的差距和需求上的增長要求加快我國針狀焦的研發速度，在研制和生產針狀焦時，研發人員越來越意識到針狀焦生產的難度，不斷加大研發力度，建設小試、中試裝置獲得實驗數據指導生產。針狀焦的加工技術正在不斷進行改進，以滿足日益增長的需求。從原料和制造方式上看，目前世界性石油緊缺及含硫量越來越高，制約油系針狀焦的發展。油系針狀焦新的原料預處理工業生產裝置在山東益大新材料有限公建成投產，并生產出優良的針狀焦原料，將有力提升油系針狀焦質量和產量。

參考文獻

[1]徐芹.針狀焦行業情況及技術應用分析[J].內蒙古煤炭經濟，2020，No.302（09）：162-162

[2]牟宗平，付公燚.我國針狀焦生產技術現狀與發展方向述評[J].化工技術與開發，2019，048（009）：32-36.

[3]李雙娟.針狀焦的生產及發展前景分析[J].中氮肥，2019，000（003）：1-6.