煤系针状焦生产工艺的研究

徐东亚，李 峰，颜 丽（山东能源集团枣庄矿业集团煤化工研究院，山东 枣庄 277000）



煤系针状焦生产工艺的研究

徐东亚，李 峰，颜 丽
（山东能源集团枣庄矿业集团煤化工研究院，山东 枣庄 277000）

摘 要：本文主要对我国煤炭领域中针状焦生产技艺的内容进行全面的分析和研究。在原材料预处理以及煅烧制度等方面进行重点讲解，使得这些内容更加通俗易懂，让更多的人了解煤炭的生产工艺，从而提高生产质量，促进它的长远发展。

关键词：针状焦；生产工艺；煤系

0　引言

我国对煤炭的使用量惊人，但是有限的资源经不起人们长期的使用。况且现在许多以煤为主要生产资源的企业并没有意识到当前的严峻情况，还在没有节制地进行浪费。在所有的煤系生产工艺中，针状焦是比较稀缺的一种生产工艺，它能够用来制造超高功率的电极。在炼钢的时候，可以利用它的高功率作用来完成目标，这样做能够大大地缩短炼钢时间，而且可以节省许多电量，产生的经济效益也足够大。将针状焦生产工艺进行细化分类，还可以分成油系和煤系。这两种的生产原料、发展历程大大不同，现阶段，煤系针状焦生产技术更容易被推广。

1　对生产工艺的整个流程进行分析

1.1原材料的预处理过程

由整块的固体煤转化成煤沥青一定要经过加热，将其中的成分通过化学反应来变成其他物质，如：呈平面正方形形状的缩聚物。这要用物理学当中的一些理论来解释这个过程的意义。想要分子间的作用力更强，就需要它们之间的分子量变大，直至许多平面大分子聚集在一起，形成一个个大核。由于小球体之间是异性的，容易产生斥力，而沥青母体之间又是以同性相吸的形式存在，导致小球体形成的张力大于母体。只有在偏光显微镜下才能看到面积非常小的球体。为了让小球体与母体达到一种稳定的热力学状态，要控制好温度，使得大小分子相融，保持在最低自由能的状态。经过这样反复的过程，小球才会不断融合，慢慢变大。直到小球之间的张力足够大，导致球状开始变形，很容易发生解体的现象。此时，小球内部的流动态组织将会流出，这个过程被称为相变。而其中流出的动态组织就是中间相，它是针状焦生产工艺中原材料所需的基本物质。可是，煤沥青中存在着一种物质，它的体积非常小，数量多，阻碍小球体的成长。随着温度的升高，它容易被焦化，不能形成结构完整的针状焦组织。所以，在对原材料进行预处理时，最关键的就是除去这个杂质。先加热将其与主要物质分离开来，将对它进行加工。这是完成预处理的目的，也是煤沥青生产针状焦的关键点所在。

1.2目前原料预处理的主要方式

对原料进行加热处理的时候，要满足不添加溶剂的条件，利用改质法技术将针状焦提炼出来。它的主要提炼原理是先加热，再将它进行闪蒸，目的是为了将原料中的杂质除去，然后用纯净的原料油进行最后一步的加工处理，从而得出一个个煤系产品。可是，在现实生活中，要想满足这些生产条件是非常不容易的。首先，热处理过程所要求的环境条件要十分严格，不能有太多的差异存在，如：保证其中的组分含量在一定指标，生产要连续、按照顺序进行等。其次，由于热处理过程中的可控性比较差，然而为了使煤沥青的芳香度达到既定的目标，外部环境的温度控制要到位。如果温度过高，反应速度太快，会使得热处理的环境变差，不能得到预期效果；如果温度过低，达不到反应条件。

1.3延迟焦化所需要达到的要求

延迟焦化其实是一种高效的热裂化工艺，它体现了将残油变成轻质油的过程，实现对碳的重新利用。一般利用管式炉来完成这个过程，管式炉出口的温度控制很关键，通常要在505℃左右，最大不能超过510℃。而塔内的温度条件必须要大于460℃，并且时间要达到6个小时以上。如果现在是运用沥青焦成焦机理的话，对温度的控制要求可以不需要那么严格，但是针状焦生产工艺与之不同，正确的参数抉择以及温度的控制是所有过程中最主要的考虑因素。

1.4对煅烧热工阶段的探索

在煅烧热工这个阶段，分子结构的变化是主要研究对象。煤炭在进行煅烧的时候，只有当它的分子结构真正发生改变，才能使导电性增强，从而使密度提高。在整个煅烧过程中，会发生许多化学反应，不断地分解、结合，导致不同分子之间的结构被打乱，重排，从而减小它们的体积。对于相同质量的生焦来说，达到的温度越高，挥发性越弱，造成密度变高，最终的产成品质量也更好。可是在煅烧炉的制作材料中有一些耐火材料会限制温度的提升，导致不能将温度达到最大化。因此，在这个过程中对煅烧设备的要求也要尽量符合煅烧条件，只有这样才能使生产出来的针状焦质量达到理想化状态。

2　我国煤系针状焦未来的市场发展趋势

煤产品在我国并不陌生，人们经常利用这个资源来完成生活中很多工作。但是针状焦无论是对发达国家还是发展中国家来说，都是一种非常稀缺的产品。近年来，它的价格一直在飙升，从最初的每吨500美元到现在的每吨1500美元以上。这仅仅是国际上的价格定位，更不用说在我国的需求情形。国内对针状焦的生产很是缺乏，几乎是处在供不应求的状态，即使是出高价也很难买到这种产品。它之所以这么受欢迎是因为它的用处非常广。不仅在钢铁生产方面有着广泛的应用，而且在锂离子电池、核石墨等方面也有很好的发展。作为一种先进的碳素材料被各大领域所接受、认可，可想而知，在未来市场上，它的发展潜能是多么无限的。目前各大领域对它的使用还只是处在初级阶段，还需要进一步地研究才能更好地了解和运用它。

3　结束语

综上所述，我国的针状焦生产技术与先前相比，有很大的进步，但是目前仍然还存在着一些未解决的问题。因此，为了实现对它更好地发展，生产企业必须要加大对它的开发，对它的工艺流程有更深刻的了解，才能拓宽它的市场，促进各个领域的发展。

参考文献：

［1］高秋菊.针状焦制备工艺及分析［J］.炭素技术，2013（03）.

［2］彭友林.我国煤系针状焦原料预处理技术工业化研究进展［J］.广东化工，2014（15）.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.026