油系针状焦原料特性

油系针状焦原料特性

针状焦是一种外观为银灰色的多孔固体，有显明纤维纹理走向，具有高结晶度、高强度、高石墨化、低热膨胀、低烧蚀等特点，在国防和民用工业中具有特殊的用途和重要意义，是制造石墨电极、电池负极材料和高端碳素制品的优质原料。

根据所使用的生产原料不同，可以将针状焦分为油系和煤系两种：以石油炼制产品为原料生产的针状焦称为油系针状焦，以煤焦油沥青及其馏分油为原料生产的针状焦称为煤系针状焦。以石油产品生产针状焦具有突出的环保优势，且实施难度较小，生产成本低，日益得到人们的重视。

油系针状焦又可分为生焦和熟焦(煅后焦)两种，其中生焦用于生产各种电池负极材料，熟焦用于生产高功率石墨电极。近年来，随着环保形势的日益严峻，新能源汽车得到快速发展，带动电池负极材料需求高涨；与此同时，钢铁企业的落后转炉被电炉所取代。双重作用之下，针状焦市场需求量大幅增加。目前，全球范围内油系针状焦生产以美国企业为主，我国国内实现稳定生产的仅有锦州石化、京阳石化及益大新材料等少数几家，高端针状焦产品主要依赖进口，不仅浪费了大量的资金，还容易受人遏制。加快推进针状焦生产工艺研究，早日实现以产顶进，具有相当重要的战略意义。

原料是影响针状焦品质的关键因素，适宜的原料能够大幅减低中间相沥青的生成难度，除去后续不稳定因素。生产针状焦原料应具有以下特点：

• ①芳烃含量高，尤其是以线性排列的3、4环短侧链芳烃含量在40%～50%为宜，这样在碳化时芳烃分子在相互缩合形成更大平面芳烃分子的同时，通过大π键电子云相互叠合形成比较完整的类石墨结构晶格

• ②以稠环大芳烃分子结构存在的沥青质、胶质含量低，这些物质的分子极性较强、反应活性高，碳化时极易相互缩合形成焦炭前驱体，而没有相互排列的机会，因此，一般要求庚烷不溶物小于2%。

• ③硫含量不大于0.6%、氮含量不大于1%，硫、氮在生产电极时容易受高温作用逸出而产生气胀，使电极产生裂纹。

• ④灰分含量小于0.05%，且不存在催化剂粉末等机械杂质，在碳化时会导致反应进行速度过快，使中间相球体生成难度增加，影响焦炭性质。

• ⑤钒、镍等重金属含量小于100ppm，因为这些金属组成的化合物具有催化作用，会加速中间相小球的成核，小球难以得到充足成长，同时这些金属杂质存留在产物中还会造成空隙、裂纹等问题，导致制品强度下降。

• ⑥喹啉不溶物(QI)为零，QI会附着在中间相周围，阻碍球状晶体的长大、融并，焦化后也不能得到纤维结构良好的针状焦组织。

• ⑦密度大于1.0g/cm3，保证焦炭有足够的产率。

事实上，符合上述要求的原料油较为少见，从组分角度分析，芳香分含量较高的催化裂化油浆、糠醛抽出油、乙烯焦油是针状焦生产较理想的原料。催化裂化油浆是催化装置的副产品之一，通常作为廉价的燃料油出厂，由于其中含有大量的芳香分含量，从组成方面来说，是生产针状焦的优质原料，事实上，全球范围内绝大多数针状焦产品都是以催化裂化油浆为原料制备的。针状焦、石墨电极后市供需分析可详询我们。