石油焦的性質
石油焦是黑色或暗灰色堅硬固體石油產品,帶有金屬光澤,呈多孔性,是由微小石墨結晶形成粒狀、柱狀或針狀構成的炭體物。石油焦組分是碳氫化合物,含碳90-97%,含氫1.5-8%,還含有氮、氯、硫等元素。
石油焦是原油加工(常減壓蒸餾、催化裂化等)產生的重質渣油的炭化產物。主要生產工藝有延遲焦化和流化焦化等。
石油焦的質量標準
通常所說的石油焦特指海綿焦?,F國內生產企業主要依據中國石化制定的行業標準NB/SH/T 0527-2019生產(詳見表1)。該標準適用于進口及國內銷售的石油焦,用于作普通功率石墨電極、鋁用炭素原料及燃料等。針狀焦滿足GB∕T 37308-2019《油系針狀焦》和T/ZGTS 002-2019《石墨電極用油系針狀焦》標準要求。
表1普通石油焦(生焦)的技術要求和試驗方法
項目
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質量指標
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1號
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2A
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2B
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2C
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3A
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3B
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3C
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硫含量(質量分數)% 不大于
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0.5
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1.0
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1.5
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1.5
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2.0
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2.5
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3.0
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揮發分(質量分數)% 不大于
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12.0
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12.0
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12.0
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12.0
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12.0
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12.0
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12.0
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灰分(質量分數)% 不大于
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0.3
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0.35
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0.4
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0.45
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0.5
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0.5
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0.5
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總水分(質量分數)%
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報告
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真密度(煅燒1300℃,5h) g/cm3 不小于
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2.05
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—
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—
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—
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—
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—
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—
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粉焦量(質量分數)% 不大于
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35
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報告
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報告
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報告
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—
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微量元素含量/(μg/g) 不大于
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—
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—
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—
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—
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硅
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300
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300
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報告
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—
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—
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—
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—
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釩
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150
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300
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報告
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—
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—
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—
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—
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鐵
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250
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300
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報告
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—
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—
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—
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—
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鈣
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200
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300
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報告
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—
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—
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—
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—
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鎳
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150
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250
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報告
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—
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—
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—
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—
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鈉
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100
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200
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報告
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—
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—
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—
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—
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氮含量(質量分數)/%
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報告
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—
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—
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—
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—
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—
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—
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石油焦的主要用途
根據石油焦結構和外觀,石油焦產品可分為針狀焦、海綿焦、彈丸焦和粉焦4種:
1、針狀焦,具有明顯的針狀結構和纖維紋理,經煅燒后主要用作煉鋼中的高功率和超高功率石墨電極,部分用于負極材料。
2、海綿焦,化學反應性高,雜質含量低,主要用于煉鋁工業及炭素行業。
3、彈丸焦或球狀焦:形狀呈圓球形,直徑0.6-30mm,一般是由高硫、高瀝青質渣油生產,只能用作發電、水泥等工業燃料。
4、流化焦:經流態化焦化工藝生產,其顆粒細(直徑0.1-0.4mm),揮發分高,熱脹系數高,不能直接用于電極制備和炭素行業。
海綿焦的主要用途是電解鋁所用的預焙陽極和陽極糊、炭素行業生產增炭劑、石墨電極、冶煉工業硅以及燃料等。在煉鋁用預焙陽極、煉鋼用的石墨電極時,為使石油焦(生焦)適應要求,必須對生焦進行煅燒,煅燒溫度一般在1300℃左右,目的是將石油焦揮發分盡量除掉,改善焦炭強度、電導率等理化性能。生焦不經鍛燒可直接用于生產碳化硅和金屬硅等材料。
針狀焦具有低熱膨脹系數、低孔隙率、低硫、低灰分、低金屬含量、高導電率及易石墨化等一系列優點,其石墨化制品化學穩定性好,耐腐蝕、導熱率高、低溫和高溫時機械強度良好,電化學綜合性能好。針狀焦是制備超高功率石墨電極和人造石墨負極材料的優質原料,產業鏈下游是電弧爐煉鋼和新能源汽車等行業,屬于國家產業政策鼓勵發展方向。針狀焦的供應對保障產業鏈下游“碳達峰”“碳中和”提供重要支撐作用。